中外学者Nature子刊发文:环状RNA翻译出抑癌蛋白质!

【字体: 时间:2018年11月07日 来源:暨南大学

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  由中山大学、复旦大学、暨南大学、美国安德森癌症中心等多家单位发表一项发现:使用翻译组测序技术,在脑胶质瘤细胞中发现了数千种可能翻译的环状RNA(circRNA),其中320个有差异表达现象,并具体验证了一种名为LINC-PINT的环状RNA可编码长度为87个氨基酸的蛋白质PINT87aa。

  

近日,由中山大学、复旦大学、暨南大学、美国安德森癌症中心等多家单位联合在Nature Communications上发表一项发现:使用翻译组测序技术,在脑胶质瘤细胞中发现了数千种可能翻译的环状RNA(circRNA),其中320个有差异表达现象,并具体验证了一种名为LINC-PINT的环状RNA可编码长度为87个氨基酸的蛋白质PINT87aa,该蛋白质在癌细胞中低表达可抑制多种癌基因的转录延伸而发挥抑癌作用。

该研究证明了真核生物circRNA可以通过其翻译产物在蛋白质水平发挥重要的生物学功能。而达成这项突破性发现的工具,是翻译组测序(RNC-seq),本研究中的翻译组测序由暨南大学张弓教授团队完成。

环状RNA由于缺乏经典的翻译起始元件,除少数具有IRES位点的circRNA被认为有可能翻译外,其余circRNA都被认为不可翻译。迄今为止 circRNADb数据库中仅有46个circRNA被认为有蛋白质证据,而且基本都达不到人类蛋白质组计划所要求的证据质控标准。转录组测序无法确认circRNA是否有翻译,而蛋白质组限于各种技术限制也很难对circRNA翻译出的蛋白质进行可信的鉴定。

以往曾有人试图用Ribo-seq方法来研究可编码circRNA,但效果不彰,其原因主要来源于Ribo-seq自身的局限性。Ribo-seq使用核酸酶降解未被核糖体保护的mRNA片段,然后测序被核糖体保护的26-30nt的mRNA片段,称之为“核糖体足迹”(RFP或RPF)。理论上一个RFP代表一个核糖体,但这种方法研究circRNA就很悲剧了。如果切碎成小片段,circRNA和普通线性mRNA的差别仅在于成环接头处(backsplice),因此必须要能找到测序数据中正好覆盖backsplice位点的短reads才能证明是circRNA在翻译。Ribo-seq的读长很短,仅有26-30nt,覆盖到通常表达量不高的circRNA的backsplice位点的概率很低,而且由于读长过短,信息十分有限,带有剪切比对能力的算法处理这么短的reads都力不从心,准确度和灵敏度都很低。

另外,Ribo-seq方法天生的弊病是会有许多核糖体实际并未翻译的mRNA片段也会被Ribo-seq测到:lncRNA大牛Eric Lander和“Ribo-seq之父”Jonathan Weissman曾在Cell上发表文章,指出大量的lncRNA上有RFP但实际上并不能翻译成蛋白质(Cell 154: 240-251),说明Ribo-seq存在着大量的假阳性,这些所谓的“RFP”实际上是从其他地方来的RNA碎片。也因此,前人试图用Ribo-seq来寻找可翻译的circRNA,极少能给出像样的蛋白质证据。

而翻译组测序技术(准确称呼为“全长翻译中mRNA测序”,简称RNC-seq),顾名思义,测定的是翻译中的全长mRNA,并不用核酸酶去降解。这带来了长读长的优势,使得覆盖circRNA backsplice位点的概率上升至少1-2个数量级,同时更长的读长让算法能更准确地处理跨剪切点的reads,大大增加判定的准确度和灵敏度。更长的读长也很好地规避了细胞中大量存在的短片段RNA碎片,不至于像Ribo-seq那样弄出一大堆假阳性。因此,用于circRNA翻译的研究,RNC-seq要远远优于Ribo-seq。 因此,该论文强调“翻译组测序是目前可编码circRNA研究中最为可靠的技术”。

早在2014年,暨南大学张弓教授团队即提出可以使用翻译组测序技术来辅助蛋白质组的鉴定,用于找到已知和未知编码基因的翻译证据,被人类蛋白质组织(HUPO)列为当年人类蛋白质组计划的首要突出贡献,被列为人类蛋白质组计划的核心支柱之一。2016年,HUPO主席Omenn博士在AOHUPO大会上宣布,发现新蛋白必须提供其翻译证据。

大量具有翻译潜能的circRNA有待进一步的发现和挖掘,本研究也为circRNA的翻译研究提供了一个行之有效的方案,为circRNA的研究开辟一片新的天地。
 
原文标题:

A peptide encoded by circular form of LINC-PINT suppresses oncogenic transcriptional elongation in glioblastoma
Nature Communications 9, Article number: 4475 (2018)
https://www.nature.com/articles/s41467-018-06862-2



 

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