Nature:这不仅仅是RNA的一个阶段

【字体: 时间:2021年06月11日 来源:Nature

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  一种名为NORAD的RNA驱动一种名为Pumilio的蛋白质在细胞中形成液滴,就像水中的油一样,这一现象似乎严密地控制着Pumilio的活动。由UT西南大学的科学家领导的一项新研究表明,这种rna驱动的“相位分离”反过来可以防止基因组不稳定、过早老化和神经退行性疾病,并且可能代表了一种以前未被认识到的rna调节细胞过程的方式。

  

 

   

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图像:图像显示了红色的“NORAD-Pumilio体”的细胞。

一种名为NORAD的RNA驱动一种名为Pumilio的蛋白质在细胞中形成液滴,就像水中的油一样,这一现象似乎严格控制了Pumilio的活动。由UT西南大学的科学家领导的一项新研究表明,这种RNA驱动的“相位分离”反过来可以防止基因组不稳定、过早老化和神经退行性疾病,并且可能代表了一种以前未被认识到的RNA调节细胞过程的方式。

“越来越清楚的是,相分离是细胞中一个重要的组织原理,”UTSW研究员Joshua Mendell博士说。

这项研究在线发表在Nature杂志上。

这一研究小组之前已经发现相分离参与了许多细胞途径。Mendell说,“我们的工作建立在他们的发现的基础上,揭示了相分离如何使一些RNA能够调节与其相互作用的蛋白质的活动。”

Mendell和Mahmoud Elguindy通过研究一种被称为“DNA损伤激活的非编码RNA”(NORAD)的RNA时发现了相分离的作用。虽然NORAD并不直接负责生成蛋白质,但它结合并抑制了Pumilio,后者时一种抑制细胞分裂中蛋白质编码的数百种信使RNA的表达的蛋白质。

 Mendell实验室之前的工作表明,基因工程缺失NORAD的人类细胞和实验室动物中有很多的活跃的Pumilio,这阻止它们在细胞分裂期间保持一致的染色体数量,并导致过早衰老。另一方面,太少的Pumilio的突变与人类的神经退行性疾病也有关。

但是,一个基本的问题仍然存在:NORAD如何控制Pumilio预防疾病的。因为NORAD只是由Pumilio结合的细胞中数百种RNA中的一种,尚不清楚NORAD如何能够战胜这些其他RNA来控制活跃的Pumilio的水平。

为了回答这个问题,Mendell和Elguindy利用显微镜在细胞中定位NORAD-Pumilio复合体。他们发现,这些复合物散布在细胞内部,形成自己的油滴状结构,与细胞质分离,他们称之为“NORAD-Pumilio体”。

进一步的研究表明,大约一半的细胞中的Pumilio被隔离在NORAD-Pumilio体内,而相分离对于在这些结构中集中Pumilio是至关重要的。不仅Pumilio结合到每个NORAD分子上的许多位点,而且Pumilio分子之间的相互作用也在液滴的形成中起着中心作用。这种RNA和蛋白质分子之间的吸引力结合提供了一种强大的驱动力,将Pumilio蛋白质从周围的细胞环境中分离出来,Elguindy说,阻止它们与其他RNA相互作用。

当研究人员使用技术来破坏这种相分离时,NORAD不再能够隔离足够的Pumilio,导致染色体异常。

Elguindy说:“虽然在细胞中许多不同的环境中都观察到了相分离,但科学界一直在争论哪些细胞活动需要这个过程。”“我们的研究表明,在这种情况下,当你干扰相分离,就会产生实质的后果。”

Mendell补充说,更好地了解NORAD-Pumilio系统可能会带来对抗衰老相关症状和治疗神经退行性疾病的新方法。此外,寻找更多的其他RNA分子相分离的例子,可以阐明细胞如何调节其他关键过程的。

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