核仁RNA聚合酶II促進核糖體生物發生

2020-12-04 科學網

核仁RNA聚合酶II促進核糖體生物發生

作者:

小柯機器人

發布時間:2020/7/16 16:48:37

加拿大多倫多大學Karim Mekhail及其研究組發現核仁RNA聚合酶II促進核糖體形成。相關論文於2020年7月15日在線發表於《自然》雜誌。

在該研究中,研究人員發現人核仁中的RNA聚合酶II(Pol II)在編碼rRNA的基因附近誘導其表達。在神經退行性相關酶senataxin的輔助下,Pol II在核仁核糖體RNA(rRNA)基因兩側的基因間隔基上產生了一個包含三鏈核酸結構(稱為R環)的屏蔽。該屏蔽層可防止Pol I產生有義的基因間非編碼RNA(sincRNA),該RNA會破壞核仁組織和rRNA表達。這些破壞性sincRNA可以通過蛋白質RNaseH1、eGFP和dCas9的實驗系統(我們稱為「紅色雷射」)被Pol II抑制、senataxin喪失、尤因肉瘤或與基因座相關R環的阻抑而釋放出來。

該研究揭示了核仁Pol-II依賴的機制,其可促進核糖體生物發生,通過非編碼RNA識別疾病相關的核仁破壞,並建立針對基因座的R環調控。該發現修訂了主要RNA聚合酶之間分工的理論,並確定核仁Pol II是蛋白質合成和核組織的主要因子,對健康和疾病的研究具有潛在影響。

據了解,蛋白質是由核糖體翻譯產生的,核糖體是由蛋白質和RNA組成的大分子複合物,它們在核仁內組裝。現有模型表明,RNA聚合酶I和III(Pol I和Pol III)是唯一直接介導核糖體的組成成分rRNA表達的酶。

附:英文原文

Title: Nucleolar RNA polymerase II drives ribosome biogenesis

Author: Karan J. Abraham, Negin Khosraviani, Janet N. Y. Chan, Aparna Gorthi, Anas Samman, Dorothy Y. Zhao, Miling Wang, Michael Bokros, Elva Vidya, Lauren A. Ostrowski, Roxanne Oshidari, Violena Pietrobon, Parasvi S. Patel, Arash Algouneh, Rajat Singhania, Yupeng Liu, V. Talya Yerlici, Daniel D. De Carvalho, Michael Ohh, Brendan C. Dickson, Razq Hakem, Jack F. Greenblatt, Stephen Lee, Alexander J. R. Bishop, Karim Mekhail

Issue&Volume: 2020-07-15

Abstract: Proteins are manufactured by ribosomes—macromolecular complexes of protein and RNA molecules that are assembled within major nuclear compartments called nucleoli1,2. Existing models suggest that RNA polymerases I and III (Pol I and Pol III) are the only enzymes that directly mediate the expression of the ribosomal RNA (rRNA) components of ribosomes. Here we show, however, that RNA polymerase II (Pol II) inside human nucleoli operates near genes encoding rRNAs to drive their expression. Pol II, assisted by the neurodegeneration-associated enzyme senataxin, generates a shield comprising triplex nucleic acid structures known as R-loops at intergenic spacers flanking nucleolar rRNA genes. The shield prevents Pol I from producing sense intergenic noncoding RNAs (sincRNAs) that can disrupt nucleolar organization and rRNA expression. These disruptive sincRNAs can be unleashed by Pol II inhibition, senataxin loss, Ewing sarcoma or locus-associated R-loop repression through an experimental system involving the proteins RNaseH1, eGFP and dCas9 (which we refer to as 『red laser』). We reveal a nucleolar Pol-II-dependent mechanism that drives ribosome biogenesis, identify disease-associated disruption of nucleoli by noncoding RNAs, and establish locus-targeted R-loop modulation. Our findings revise theories of labour division between the major RNA polymerases, and identify nucleolar Pol II as a major factor in protein synthesis and nuclear organization, with potential implications for health and disease.

DOI: 10.1038/s41586-020-2497-0

Source: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2497-0

相關焦點

  • 揭示核仁RNA聚合酶II促進核糖體合成
    2020年7月22日訊/生物谷BIOON/---在一項新的研究中,來自加拿大多倫多大學的研究人員發現一種名為RNA聚合酶(Pol)II的酶促進核糖體構成單元(building block)的產生,其中核糖體是根據遺傳密碼製造細胞內所有蛋白的分子機器。
  • 【學術前沿】改變教科書的發現:Pol II在核仁中的新功能
    關注我們,獲取更多CSCB2020相關資訊蛋白質是由核糖體合成而由核糖體蛋白質和RNA分子組裝的核糖體主要是在細胞核仁中進行裝配的【1,2】。目前已知的模型認為RNA聚合酶I和III(Pol I和Pol III)是唯一能夠直接調控核糖體RNA(Ribosomal RNA,rRNA)表達的酶。
  • Cell:發現長非編碼RNA對細胞核仁功能的重要調控機制
    RNA聚合酶I (Pol I) 轉錄過程中的重要作用機制。人體細胞中含有約400個拷貝的核糖體DNA (rDNA) 序列,分布於五條染色體上,這些含有rDNA序列的區域被稱為核仁組織區 (nucleolar organizing region, NOR)。核仁圍繞NOR形成,是RNA聚合酶I轉錄核糖體RNA (rRNA) 以及rRNA加工的重要場所。rRNA轉錄失調與疾病發生密切關聯。
  • 科學網—細胞核仁中長非編碼RNA機制獲揭示
    本報訊(記者黃辛)中科院生物化學與細胞生物學研究所陳玲玲研究組在最新研究中揭示了細胞核仁裡長非編碼RNA SLERT在
  • 陳玲玲等發現長非編碼RNA在細胞核仁中的機制—新聞—科學網
    RNA SLERT在RNA聚合酶I轉錄過程中的重要功能和作用機制。在這項研究中,陳玲玲研究組運用前期創建的無poly(A)尾巴RNA分離和測序技術發現了一條全新的長非編碼RNA,這是首次在人類細胞中發現可以調控RNA聚合酶轉錄的長非編碼RNA。該項研究成果還一併闡釋了此RNA與眾不同的功能,拓展了長非編碼RNA的作用機制。   細胞核仁位於細胞核中,是RNA聚合酶I轉錄核糖體RNA (rRNA) 以及rRNA加工的重要場所。
  • 核仁與某種RNA的合成以及核糖體的形成有啥關係?
    核仁的功能是:與某種RNA的合成以及核糖體的形成相關。所有的生物只有一個答案,連沒有細胞結構的病毒也是利用宿主細胞的這一結構來合成的。那就是核糖體。於是,這似乎演變成了一個自己合成自己的故事,細胞版《雲圖》。
  • 中科院生化與細胞所發現長非編碼RNA在細胞核仁中的重要功能和作用...
    SLERT的加工產生以及其與DDX21環、RNA聚合酶Pol I的相互作用機制近日,國際著名學術期刊《細胞》(Cell)雜誌發表了中國科學院生物化學與細胞生物學研究所陳玲玲研究組關於長非編碼RNA的最新研究成果。該成果揭示了細胞核仁裡長非編碼RNA SLERT在RNA聚合酶I轉錄過程中的重要功能和作用機制。
  • Cell:可視化觀察核仁中的核糖體大亞基組裝過程
    此外,核糖體組裝需要約200種其他蛋白的介入,這些蛋白作為生物發生因子(biogenesis factor)發生作用,但不是核糖體最終結構的一部分。這些生物發生因子協調核糖體組裝並指導這些rRNA按序摺疊,這就為核糖體蛋白插入提供了合適的結合位點。
  • 科學家揭示核仁應激導致脂肪積累機理
    在真核細胞中,細胞核核仁的主要功能是核糖體生物發生(ribosome biogenesis),包括 rDNA 的轉錄,rRNA 合成、加工及核糖體亞單位的組裝等過程。當核糖體生物發生過程受到幹擾或破壞,細胞會進入一種狀態,即核仁應激(nucleolus stress)。已有研究表明核仁應激會引起抑癌基因 p53 的激活,從而抑制細胞周期甚至促進細胞凋亡來適應核仁應激。
  • 昆明動物所等揭示核仁應激導致脂肪積累機理
    在真核細胞中,細胞核核仁的主要功能是核糖體生物發生(ribosome biogenesis),包括rDNA的轉錄,rRNA合成、加工及核糖體亞單位的組裝等過程。當核糖體生物發生過程受到幹擾或破壞,細胞會進入一種狀態,即核仁應激(nucleolus stress)。已有研究表明核仁應激會引起抑癌基因p53的激活,從而抑制細胞周期甚至促進細胞凋亡來適應核仁應激。
  • Nature:針對RNA轉錄和剪接的新觀點!磷酸化調節著RNA聚合酶II對不...
    論文通訊作者、麻省理工學院生物學教授、懷特黑德生物醫學研究所研究員Richard Young說,「凝聚物代表了分子生物學家對基因控制的思考方式的真正轉變。如今,我們為這一思考添加了一個關鍵的新層,這增強了我們對剪接和主要的轉錄複合物RNA聚合酶II的理解。」Young的實驗室一直處於研究凝聚物形成方式和時間以及它們在基因調控中的功能的最前沿。
  • 清華大學楊雪瑞團隊發現非編碼RNA在核仁形成及...
    諸如核糖體RNA合成和染色質重塑之類的基本過程發生在核仁中,核仁在快速增殖的細胞中活躍。動態核仁結構和功能背後的複雜調控機制尚待充分探索。具體而言,在多種類型的癌症中,LETN通過與NPM1直接結合而位於核仁中。 LETN在促進NPM1五聚體的形成中起關鍵作用,NPM1五聚體是核仁顆粒成分的重要組成部分並控制核仁功能。對LETN或NPM1的抑制導致核仁形態的相似而深刻的變化和核仁功能的阻滯,從而導致人類癌細胞和神經祖細胞的增殖抑制。
  • RNA 生物合成重點回顧-RNA 聚合酶
    2010 年第 35 題 生物化學 A 型題真核生物 RNA 聚合酶 Ⅱ 的作用是
  • RNA控制核糖體基因的沉默
    美國華盛頓大學聖路易斯學院克雷格·皮卡爾德教授領導的研究小組12月4日表示,他們在核仁顯性(nucleolar dominance)現象的研究方面取得了突破性的進展,發現雜交植物或動物中整組親代核糖核酸RNA基因遭受沉默(被關閉)。
  • Nature:DNA聚合酶θ抑制同源重組,促進腫瘤發生
    2015年2月5日訊 /生物谷BIOON/ --近日,著名國際期刊nature在線刊登了來自美國紐約大學醫學院Agnel Sfeir研究小組的一項最新研究成果,他們通過研究發現非同源末端連接過程能夠利用聚合酶θ促進腫瘤細胞中的端粒發生染色體末端融合。
  • RNA的轉錄與RNA聚合酶
    大多數生物將遺傳信息儲存在DNA中,因為DNA是一種高保真的材料。真核生物還把DNA與組蛋白結合起來,形成染色質結構,保存在細胞核中。同時,還通過複雜的修復機制保證其忠實性。J Integr Bioinform. 2019 對於不同種類的RNA,真核生物採用不同的RNA聚合酶來合成。
  • Cell Metabolism:核仁小分子RNA調節細胞死亡
    核仁中表達的三種RNA調節暴露在太多脂肪條件下的細胞死亡以前的研究已經暗示把不能處理高脂肪的一些類型細胞,如心肌細胞、腎細胞或血細胞,暴露在高脂肪條件下,作為這些併發症發生的一種可能性的原因。因此,華盛頓大學醫學院主任Jean Schaffer和他的同事們決定探求遺傳上的根據,以便能解釋過量的脂肪如何能夠導致氧化性脅迫和最終的細胞死亡。
  • 核糖體
    ,P49「核糖體有的附於粗面內質網上,有的游離在細胞質基質中,是「生產蛋白質的機器」」,P56「核仁核糖體的形成有關」【疑難問題】真核細胞的核糖體和原核細胞的核糖體有沒有區別?核糖體的具體結構是怎麼樣的?核糖體的形成和核仁有什麼詳細的關係?【疑難解析】生物界有兩種基本類型的核糖體:一種是原核細胞核糖體,另一個種是真核細胞核糖體。兩種核糖體都由兩個大小不同的亞基組成,每個亞基都含有rRNA和蛋白質。
  • 研究鑑定一種RNA聚合酶II磷酸酶INTAC
    研究鑑定一種RNA聚合酶II磷酸酶INTAC 作者:小柯機器人 發布時間:2020/11/29 22:02:56 復旦大學上海醫學院徐彥輝和陳飛課題合作取得最新進展。
  • 核糖體的結構
    好多讀者說找不到我們公眾號了大家星標一下,下回就能正常看到推送了喲~核糖體的結構