环状RNA(circRNA)、长链非编码RNA(lncRNA)和mRNA的核输出过程需要TPR(转运蛋白复合物)的参与
《Non-coding RNA Research》:TPR is required for circRNA, lncRNA and mRNA nuclear export
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时间:2025年12月08日
来源:Non-coding RNA Research 4.7
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高效RNA核输出对细胞功能至关重要,TPR蛋白通过调控circRNA、lncRNA和mRNA的核输出影响宫颈癌细胞增殖及DNA损伤修复。研究发现,TPR缺失导致7243种circRNA、1913种lncRNA和2758种mRNA核累积,并通过形成R环引发DNA损伤和G1期细胞周期阻滞,抑制细胞增殖。生存分析显示TPR高表达与宫颈癌患者预后不良相关。该研究揭示了TPR在RNA转运及基因组稳定性中的关键作用。
本研究聚焦于核孔蛋白复合体成分转位启动子区(TPR)在调控RNA核输出及宫颈癌发生发展中的关键作用。研究团队通过多组学技术结合细胞生物学实验,系统揭示了TPR介导的RNA运输异常与R环积累、DNA损伤及细胞周期阻滞之间的分子关联。
在实验设计上,研究者采用siRNA干扰技术特异性敲低TPR蛋白表达,通过亚细胞 fractionation结合转录组测序技术,发现TPR缺失导致超过7,000个circRNA、1,900个lncRNA及2,700个mRNA在细胞核内异常蓄积。值得注意的是,这种调控机制具有特异性:circRNA的核输出不依赖序列特征,而lncRNA和mRNA的运输受转录长度、GC含量及外显子数等序列特征影响。通过荧光原位杂交(FISH)和免疫荧光染色技术,研究证实TPR在维持RNA跨核膜运输中起枢纽作用,其功能缺失直接导致核内RNA结构异常。
研究创新性地揭示了TPR介导的RNA运输异常与R环病理积累的因果关系。当TPR活性受阻时,核内RNA与DNA形成三链复合结构(R环),激活γH2AX标记的DNA损伤信号通路。流式细胞术分析显示,这种损伤触发G1期细胞周期阻滞,使宫颈癌HeLa和SiHa细胞系增殖活性下降达50%以上。临床样本分析进一步证实,TPR高表达组患者的总生存期显著缩短(P<0.01),提示TPR可能作为新型预后生物标志物。
机制研究显示,TPR通过双重作用维持细胞稳态:一方面直接介导长链非编码RNA和mRNA的核输出,另一方面通过维持核内RNA代谢平衡间接保护基因组完整性。与已知的XPO4蛋白存在协同调控关系,当TPR被抑制时,XPO4的补偿作用仅能部分恢复RNA运输效率。这种多蛋白参与的调控网络解释了为何某些circRNA既依赖TPR又可通过XPO4实现运输。
研究还发现TPR对mRNA外显子数的敏感性,当mRNA包含超过5个外显子时,其核输出效率对TPR的依赖性显著增强。这种选择性调控机制可能与核孔复合体的动态组装过程相关,提示不同RNA类型可能通过独特的核孔通道进行运输。实验验证了RNase H对R环的特异性降解作用,证实异常蓄积的RNA确实以R环形式存在。
临床转化方面,研究团队通过Human Protein Atlas数据库分析发现,在宫颈癌组织样本中,TPR表达水平与肿瘤分化程度呈负相关(r=-0.67,P<0.001)。值得注意的是,TPR缺失诱导的细胞毒性在体外实验中可被外源补充的XPO4部分逆转,提示联合靶向XPO4和TPR可能增强治疗效果。此外,研究首次建立了"RNA运输-核结构稳定性-细胞周期调控"的完整病理链条,为开发基于核输出通路的抗癌策略提供了理论依据。
该研究的重要启示在于:核孔复合体不仅是物理运输通道,更是动态调控网络的核心节点。TPR通过维持特定RNA的核输出,间接控制核内RNA代谢平衡。当这种平衡被打破时,不仅引发特定RNA的异常积累,更会导致DNA损伤信号通路的级联激活。这种多维度调控机制解释了为何单独靶向XPO4或TPR效果有限,提示联合治疗可能更有效。
未来研究方向可聚焦于:1)解析TPR与核孔复合体其他蛋白(如NXT1/NXT2)的互作机制;2)探索circRNA核输出对表观遗传调控的影响;3)开发靶向TPR的纳米递送系统。临床转化方面,建议开展TPR表达水平的多中心队列研究,验证其作为预后指标的价值,并探索靶向TPR的化合物(如小分子RNA结合蛋白抑制剂)在临床试验中的应用潜力。
这项研究不仅深化了对核输出机制的理解,更为实体瘤(尤其是宫颈癌)的精准治疗提供了新靶点。通过阻断TPR介导的异常RNA运输,可有效清除核内损伤信号,恢复细胞周期正常进程。这种"靶向运输-维持基因组稳定性"的治疗思路,可能为克服传统化疗耐药提供新策略。
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