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中科院分子细胞科学卓越创新中心与武汉大学合作揭示细胞核RNA命运规律

新药情报编辑 | 2024-11-06 |

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1025日,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心(生物化学与细胞生物学研究所)程红研究组联合武汉大学周宇教授,通过国际期刊Molecular Cell发表了他们的最新研究成果。此研究提出了RNA分选的新模型——“降解-预设模型,为细胞内RNA的分选机制提供了新的视角,突破了传统的出核-预设模型。

在真核生物中,由RNA聚合酶II合成的多种RNA尽管表现出高度的结构相似性,但它们的命运具有显著的差异。这些RNA有的被顺利运送出细胞核,而有的则会被迅速识别后降解。RNA分选机制的精准性是确保细胞内遗传信息传递和表达的基础。

传统观点认为,在RNA分选过程中,出核机制一般占主导地位。即新生RNA需首先与出核机制结合,不符合这一条件的RNA才会被降解。然而,这种观点可能并不足以解释异常RNA的清除过程,因为快速清除异常RNA对于维持细胞功能至关重要。

细胞内RNA的降解主要依赖于外切体,这种多功能的降解机器通过多种接头因子来识别不同的底物RNAPAXT复合体作为其中的关键接头因子,负责引导外切体降解特定的RNA。早期的研究认为,PAXT复合体主要与带有3′polyA尾的成熟RNA结合,从而招募外切体进行降解。然而,由于这些RNA的结构复杂且类似于功能性mRNA,因此识别和分选具有一定挑战。

在这项研究中,研究人员发现ZFC3H1RNA合成的早期阶段便与pre-RNA5'端结合,但其处于一种自我封闭状态,不会立即引发RNA的降解。这种占位机制能够有效防止出核因子的过早结合,从而避免导致RNA的异常出核。

通过多组学分析,研究进一步探讨了PAXT降解的RNA特征,例如其典型的外显子数量少、长度较短且带有较长的polyA尾等。结果显示,当RNA包含多个内含子时,剪接过程中出核因子逐渐取代ZFC3H1;而对于少外显子RNA,其较长的polyA尾吸引更多PAXT成分,解除ZFC3H1的封闭状态,进而启动降解。

总之,该研究揭示了RNA初始状态中的降解预设可能性,随着转录和剪接的进行,其命运在出核和降解之间不断被调整。通过这种新的RNA分选机制,可以确保异常RNA被迅速降解,同时保证功能性RNA的顺利出核。

 


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