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Nat Chem Biol | 假尿苷合酶在miRNA加工和tRNA修饰中的新功能
2019-12-10
责编 | 兮
 
假尿苷修饰(Pseudouridine,Y)是RNA上最丰富的修饰,又被称为RNA的“第五种核苷”。假尿苷修饰是尿苷的旋转异构体,它是由假尿苷合酶(Pseudouridine Synthases, PUSs催化产生的。在tRNA、rRNA、snRNA等细胞内高丰度的非编码RNA上均发现有丰富的假尿苷修饰;近年来,伊成器实验室和其他课题组分别独立开发了假尿苷修饰测序技术,发现mRNA和lncRNA上也存在丰富的假尿苷修饰【1-4】。然而,目前对Y和假尿苷合酶的功能和机制知之甚少。
 
2019年12月9日,北京大学生命科学学院伊成器教授团队、北京大学第三医院生殖医学中心李默教授团队在Nature Chemical Biology杂志上联合发表了题为Differential roles of human PUS10 in miRNA processing and tRNA pseudouridylation 的研究论文,揭示了人源细胞假尿苷合酶PUS10的双重功能:在细胞核内PUS10调控microRNA(miRNA)的加工过程,在细胞质内PUS10催化tRNA的假尿苷修饰。
 

为了研究假尿苷合酶的功能,该研究首先进行了共表达分析,发现人源的13个假尿苷合酶中只有PUS10与microprocessor(DGCR8-DROSHA复合物)有共表达,进而猜测PUS10可能参与了miRNA的加工过程。PUS10敲除之后,通过芯片、高通量测序、qRT-PCR、Northern blotting等研究手段证明,大量成熟的miRNA表达量下降,同时伴随前体primary miRNA(pri-mRNA)的累积,说明PUS10能够促进pri-miRNA的加工从而调节miRNA的表达量。令人意外的是,PUS10对miRNA的调节作用不依赖于其假尿苷合酶的催化活性。分子机制上,核内的PUS10直接结合pri-miRNA并招募microprocessor,从而促进miRNA的生成。该发现表明,传统意义上的假尿苷合酶PUS10具有调控miRNA表达的非经典功能。
 
另一方面,研究者通过回补实验、体外活性实验证实hPUS10确实能够催化tRNA上的假尿苷修饰,并且其催化活性对维持细胞的正常生长发挥作用。该研究也开发了新的小RNA中Ψ修饰的测序技术,并鉴定了PUS10的完整tRNA底物图谱。进一步发现,PUS10是在细胞质内修饰tRNA底物,具有细胞质特异的催化活性。
 
 
综上,假尿苷合酶PUS10在细胞核内调节miRNA加工,而在细胞质内修饰tRNA。该工作首次报道了假尿苷合酶在miRNA加工过程中的调节作用,丰富了假尿苷合酶的功能。
 
原文链接:
https://www.nature.com/articles/s41589-019-0420-5
 
制版人: 小娴子
 
 

参考文献

 
 
1. Carlile, T. M. et al. Pseudouridine profilingreveals regulated mRNA pseudouridylation in yeast and human cells. Nature 515, 143–146(2014).
2. Lovejoy, A. F., Riordan, D. P. & Brown, P. O.Transcriptome-wide mapping of pseudouridines: pseudouridine synthases modifyspecific mRNAs in S. cerevisiae. PLoS One 9, e110799 (2014).
3. Schwartz, S. et al. Transcriptome-wide mappingreveals widespread dynamic-regulated pseudouridylation of ncRNA and mRNA. Cell159, 148–162 (2014).
4. Li, X. et al. Chemical pulldown reveals dynamicpseudouridylation of the mammalian transcriptome.Nat. Chem. Biol. 11, 592–597(2015).

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