知名华人学者发文:与免疫、癌症有关的基因表达机制

【字体: 时间:2021年07月22日 来源:生物通

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  选择性多聚腺苷酸化(APA)是一种RNA加工机制,通过在同一基因的RNA转录物上产生不同的末端来调控基因的表达。科学家们描述了APA的一个重要功能,即允许某些mRNAs到达蛋白质合成的特定位点,从而确定mRNAs在细胞内的去向。

  

选择性多聚腺苷酸化(APA)是一种RNA加工机制,通过在同一基因的RNA转录物上产生不同的末端来调控基因的表达。科学家们描述了APA的一个重要功能,即允许某些mRNAs到达蛋白质合成的特定位点,从而确定mRNAs在细胞内的去向。

Wistar研究所的Bin Tian博士是基因表达与调控项目的负责人之一,也是该研究的资深作者。他的实验室是最先利用基因组学和生物信息学方法发现APA广泛存在的实验室之一。

在基因转录之后,信使RNA经过化学修饰成为成熟的RNA分子,可以离开细胞核并执行它们的功能。其中一种修饰是聚腺苷化,它可以防止RNA降解,并有利于将其转化为蛋白质。

通过APA,一个基因可以在多个位点聚腺苷化,导致mRNA具有不同的编码序列和/或调节区域(3'非翻译区域或3' utr),称为亚型。编码相同蛋白质的转录本在细胞中可能有不同的命运,因为不同的3' utr,其中包含mRNA代谢的调节元件。这极大地增加了我们基因组的复杂性,因此需要更少的基因来编码细胞所需的所有蛋白质。

Tian及其同事使用功能基因组学方法分析了APA亚型在小鼠细胞中的分布。生物信息学分析和机器学习方法显示,APA通过调节mRNA 3' utr,影响mRNA和内质网(ER)之间的连接,内质网是一种构建、包装和运输蛋白质的管道网络。

他们将这种机制命名为不依赖翻译的内质网关联(translation-independent ER association,TiERA,生物通注),并发现一些mRNA具有特定的序列和结构,这些序列和结构决定了它们发生APA并最终与内质网关联的潜力。

Tian教授说:“当mRNA离开细胞核转移到细胞质时,它们需要被正确地引导到蛋白质翻译的适当位置。”“细胞质对RNA分子来说是一个巨大的空间:相比之下,想象一下进入一个棒球场,需要指引才能到达你的座位。”

研究小组发现,具有较高TiERA的mrna倾向于编码信号蛋白,这些蛋白通过发送、接收和处理信号来响应环境的变化,从而帮助细胞相互沟通。

他们提出,APA通过在重要信号事件发生的特定细胞位置锚定特定的ER mRNA亚型,从而使这一过程更加有效。

Tian教授说:“根据我们的模型,内质网可以作为一个支架,在最需要的地方保存蛋白质。”“这将提供一个平台,让事件在细胞中正确的位置有效地发生。”

(生物通)

原文检索:

Larry C. Cheng, Dinghai Zheng, Qiang Zhang, Aysegul Guvenek, Hong Cheng, Bin Tian. Alternative 3'UTRs play a widespread role in translation-independent mRNA association with endoplasmic reticulum. Cell Reports, 2021 DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109407

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