【快訊】 重大進展!清華大學楊雪瑞團隊發現非編碼RNA在核仁形成及...

2021-01-15 騰訊網

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。

2021年1月11日,清華大學楊雪瑞團隊在Cell Research在線發表題為「Mutual dependency between lncRNA LETN and protein NPM1 in controlling the nucleolar structure and functions sustaining cell proliferation」的研究論文,該研究揭示了以前未表徵的人類長非編碼RNA(重命名為LETN)與關鍵核仁蛋白NPM1之間的相互功能依賴性。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。有趣的是,LETN和NPM1之間的這種相互依賴性與NPM1的進化新變異以及LETN在高等靈長類動物中的偶然出現有關。總之,這種人類特異性蛋白–lncRNA軸在需要活動性核仁的癌變和正常發育過程中,提供了具有較高生理相關性的另一重要調控層。

轉錄組的全面注釋揭示了各種物種中大量的長非編碼RNA(lncRNA)。在過去的幾年中,廣泛的研究發現了人類細胞中數百個具有各種分子和分子結構的lncRNA。具體來說,這些lncRNA中的許多參與了各種過程(例如發育)和複雜疾病(例如癌症)。其中,生理相關的lncRNA具有基本和必不可少的功能仍然很少。

核仁是一個非膜結合的亞核區室,它是rDNA轉錄和核糖體生物發生等基本過程的關鍵細胞器。核仁組織和功能的失調從而導致多種細胞和生理疾病,例如衰老和癌症。核仁的主要功能是聚合酶I(Pol I)的rDNA轉錄,需要進行複雜的調節,涉及人類細胞中最近發現的幾種lncRNA,包括PAPAS,SLERT和HOXB-AS3,這些lncRNA主要在Pol I介導的rDNA轉錄機制上起作用,而不是核仁本身。在本研究中,鑑定了關鍵核仁蛋白NPM1(也稱為B23或核磷素)直接控制核仁的結構組織和主要功能的lncRNA。

NPM1是核仁中必需和最豐富的蛋白質,它位於顆粒成分(GC)中,並控制核仁的結構化形成。NPM1是一種功能齊全的多功能蛋白,在核仁的rDNA轉錄,作為組蛋白伴侶蛋白以及核糖體生物發生中起關鍵作用。由於其在多種生物學過程中的關鍵地位,NPM1已被證明對於胚胎發生和腫瘤發生至關重要。

在大多數人類正常組織中,lncRNA RP11-196G18.22的表達相對較低,但在多種類型的腫瘤和胚胎組織中則表達升高。lncRNA RP11-196G18.22的分子功能尚未研究。在這裡,顯示NPM1的主要功能,如促進rRNA合成和染色質濃縮,都取決於lncRNA RP11-196G18.22。

具體而言,lncRNA通過直接與NPM1結合,在核仁中富集,並在NPM1寡聚體的形成中起著關鍵作用,寡聚體是核仁GC的主要組成部分,是NPM1的功能性活動所必需的。實際上,lncRNA RP11-196G18.22的抑制產生的表型與NPM1敲除所觀察到的表型相同,即核仁的形態和功能紊亂,並強烈抑制人癌細胞和神經元祖細胞(NPC)的增殖。因此,該研究將lncRNA RP11-196G18.22重命名為LETN(通過NPM1對腫瘤細胞增殖至關重要的IncRNA)。

總而言之,該研究發現了關鍵的多功能蛋白NPM1與以前未鑑定的lncRNA之間的相互功能依賴性。有趣的是,比較基因組分析進一步表明,LETN和NPM1之間的這種相互依賴性與NPM1的進化新變異相關。因此,這種人類特異性的LETN-NPM1軸通過實施額外的但又至關重要的調控層,在核仁的基本過程中具有至關重要的地位。這種現象很少見,並且使這種lncRNA在癌症和潛在的神經元發育中具有高度的生理相關性。

參考消息:

今日視頻內容推薦

【預告】《我的2020》之肖君華教授 ——東華大學生物科學與技術研究所分子遺傳課題組長,聚焦遺傳學、分子診斷

相關焦點

  • 楊雪瑞課題組發現長非編碼RNA LETN控制細胞核仁形態與功能活性的...
    近期,清華大學生命學院楊雪瑞課題組首次發現了一個對於高增殖率細胞的核仁結構及功能至關重要的lncRNA,將其命名為LETN。研究還揭示了lncRNA LETN與其互作蛋白NPM1之間的共進化關係,對於未來的lncRNA功能研究具有高度的啟發性。
  • 新發現!楊雪瑞團隊發現lncRNA在核仁形成及細胞增殖的關鍵作用
    2021年1月11日,清華大學楊雪瑞團隊在Cell Research 在線發表題為「Mutual dependency between lncRNA LETN and protein NPM1 in controlling the nucleolar structure and functions sustaining
  • 清華楊雪瑞課題組提出系統鑑定編碼RNA的翻譯組研究新方法
    2018年3月10日,清華大學生命學院楊雪瑞課題組在Nucleic Acids Research雜誌在線發表方法學論文「De novo annotation
  • Cell:發現長非編碼RNA對細胞核仁功能的重要調控機制
    associated with Pol I transcription,該成果揭示了長非編碼RNA SLERT 在細胞核仁功能和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。
  • 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
    陳玲玲博士正在介紹相關研究成果   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的一項研究中揭示了細胞核仁裡長非編碼
  • Nature:重大進展!揭示核仁RNA聚合酶II促進核糖體合成
    這一發現揭示了這種酶在人細胞內產生核糖體的位點---核仁---中的一個以前不為人知的功能,在此之前人們也從未在核仁中見過這種酶。Pol II是三種RNA聚合酶之一,這三種RNA聚合酶共同能夠讓細胞將遺傳信息從DNA轉移到RNA,再轉移到蛋白。
  • 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。
  • 背靠背,清華大學俞立/楊雪瑞首次發現新型的內質網應激反應
    背靠背,清華大學俞立/楊雪瑞首次發現新型的內質網應激反應 2020-09-30 17:05 來源:澎湃新聞·澎湃號·政務
  • 「非編碼RNA在重大生物學過程中的功能和機制」香山會議召開
    會議現場6月5日至7日,主題為「非編碼RNA在重大生物學過程中的功能和機制」的香山科學會議第426次學術研討會在北京召開。會議由中國科學院生物物理研究所陳潤生院士、龔為民研究員、中國科學技術大學施蘊渝院士、中科院上海生命科學研究院王恩多院士聯合申請,由中科院生物物理研究所非編碼核酸重點實驗室籌備。會議聘請陳潤生院士、施蘊渝院士、美國加州大學聖地牙哥分校付向東教授和龔為民研究員擔任本次會議執行主席。會議從申請、批准、籌備到召開期間,均得到海內外非編碼RNA各相關領域專家學者的熱烈響應,對本次會議主題表示出強烈的興趣。
  • 非編碼RNA之snRNA和snoRNA最新研究進展
    現在發現有五種snRNA,其長度在哺乳動物中約為100-215個核苷酸。snRNA一直存在於細胞核中,與40種左右的核內蛋白質共同組成RNA剪接體,在RNA轉錄後加工中起重要作用。小核仁RNA(small nucleolar RNAs, snoRNA)是一類中等長度的非編碼小RNA,它們的長度在60-300nt不等,能與核仁核糖核蛋白結合形成snoRNP複合物。
  • 我科學家發現一類新型長非編碼RNA
    最新發現與創新  本報訊 (記者王春)國際著名學術期刊《分子細胞》近日以封面故事發表了中科院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所陳玲玲研究組的最新研究論文,揭示了一類全新內含子來源的長非編碼RNA的產生機制,及其參與剪接調控的重要功能。這將為進一步了解PWS症候群的病理機制提供新的研究思路。
  • 【盤點】非編碼RNA與癌症關聯性研究進展
    隨著基因組學和生物信息學的發展,尤其是高通量測序技術的大量應用,科學家發現了越來越多的非蛋白編碼的轉錄單元(即非編碼RNA,ncRNAs),長非編碼RNA在許多重要的生物進程中都起著重要作用,在哺乳動物早期發育過程中lncRNA能調節多種細胞中的基因表達,癌細胞中lncRNAs的改變也被發現與腫瘤形成、發展和轉移密切相關,近期的研究還發現,非編碼RNA
  • 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
  • 【學術前沿】 沈曉驊團隊發現U1 snRNP調控非編碼RNA結合染色質的...
    近年來施一公團隊系統報導了真核生物剪切體的原子結構和生化功能。然而,一直讓人困惑的是,細胞內U1 snRNP的數量為什麼比其它剪接相關snRNP高 2-5倍【6】。雖然Gideon Dreyfuss和Phil Sharp等團隊曾揭示U1 snRNP調控轉錄終止和方向的非經典功能【7,8】,U1 snRNP在細胞中的豐富存在仍然是一個讓人困惑的問題。
  • 清華大學生命學院高冠軍課題組發現大量基因組非編碼RNA功能性證據
    清華大學生命學院高冠軍課題組發現大量基因組非編碼RNA功能性證據清華新聞網9月8日電 傳統研究認為,人類所有的生命活動是由約2~3萬個蛋白質編碼基因所支配(約佔人類基因組2%)。而超過95%的人類基因組並不編碼蛋白質基因,而是構成了遺傳物質中的「垃圾」——非編碼RNA。
  • 非編碼RNA參與顱內動脈瘤病理機制的研究進展
    目前,顱內動脈瘤的形成和破裂機制並不十分清楚。非編碼核糖核酸(noncoding RNA,ncRNA)在顱內動脈瘤形成中具有重要的作用。在基因的轉錄和翻譯過程中,大部分基因(97%~98%)轉錄為ncRNA。
  • 環狀RNA:非編碼RNA中的一顆明星
    本文簡單介紹了miRNA的種類、形成、特點,講述了其潛在功能及與一些疾病的關係。1.miRNA的種類miRNA表達水平很低,一度認為是由剪接體介導的剪切錯誤的副產物,或是介導內含子套索結構降解逃逸。因此,極少關注miRNA,且不認為在生物學過程中具有重要作用。2010年前,幾乎無新miRNA被發現,miRNA起源研究進展極小。
  • 揭示反義長鏈非編碼RNA順式調控基因轉錄的新模式
    沈曉驊課題組在《細胞幹細胞》發表論文揭示反義長鏈非編碼RNA順式調控基因轉錄的新模式  清華新聞網3月18日電 3月17日,清華大學醫學院沈曉驊課題組在《細胞幹細胞》(Cell Stem Cell)在線發表了題為《反義長鏈非編碼RNA調控基因表達和多能幹細胞分化
  • 中國科大發現新型非編碼RNA - 非編碼RNA專區 - 生物谷
    最近,中國科學技術大學單革教授實驗室在國際知名雜誌《自然-結構和分子生物學》(Nature Structural & Molecular Biology)發表研究性論文,報導了其實驗室發現的一類新型非編碼RNA以及此類非編碼RNA的功能和功能機理。非編碼RNA是一大類不編碼蛋白質而在細胞中起著調控作用的RNA分子。
  • 水生所非編碼RNA分子機制研究取得進展
    非編碼RNA(non-coding RNA, ncRNA)是指不能編碼產生蛋白質的RNA分子,種類眾多。具有調控作用的非編碼RNA包括微小RNA(miRNA)、長鏈非編碼RNA(lncRNA)以及環狀RNA(circRNA)等。越來越多的研究表明,非編碼RNA具有重要且複雜的生物學功能。