重大进展,陈玲玲团队发现不同物种加工及定位非编码RNA有差异

lncRNA的亚细胞定位与其功能有关。顺式和反式因子均可影响亚细胞定位和加工,其可以导致具有不同亚细胞命运的不同RNA同工型。然而,到目前为止,

仍未探索lncRNA加工是否保守以及加工如何促进其在不同物种中的区室化和功能。


2020年4月6日,中国科学院上海生化细胞所陈玲玲团队在Cell 在线发表题为“Distinct Processing of lncRNAs Contributes to Non-conserved Functions in Stem Cells”的研究论文,该研究报告人类和小鼠胚胎干细胞(ESC)中lncRNAs的不同亚细胞定位。与mESCs相比,在hESCs的细胞质中定位的lncRNA的比例明显更高。事实证明,这对于hESC多能性很重要。

FAST是位置保守的lncRNA,但在其加工和定位中不保守。在hESC中,定位于细胞质的hFAST与E3泛素连接酶β-TrCP的WD40结构域结合,并阻断其与磷酸化β-catenin的相互作用,以防止降解,从而导致多能性所需的活化的WNT信号传导。相比之下,mFast是保留在mESC中的核,并且其加工受到剪接因子PPIE的抑制,剪接因子PPIE在mESC中高度表达,而在hESC中却没有。这些发现表明,lncRNA加工和定位是功能快速发展的先前未被充分认识的因素。


重大进展,陈玲玲团队发现不同物种加工及定位非编码RNA有差异


在进化过程中,物种之间的mRNA序列和翻译的蛋白质序列的保守性很高,并且在功能上具有重要意义。相反,长的非编码RNA(lncRNA)通常缺乏二级结构保守性。lncRNA保守也可能发生在位置和作用机制水平上。在不同物种之间具有附近保守编码基因的位置保守lncRNAs的转录,已被认为是潜在功能意义的指标。尽管人们认为作用机制与细胞中特定的RNA构象有关,但由于缺乏基本结构模块的实验数据,RNA结构分析仍然是一个挑战。人们已经认识到越来越多的lncRNA在各种细胞过程中起着重要的作用,但仍然需要关注其功能在何种程度上被保守。


lncRNA的亚细胞定位与其功能有关。顺式和反式因子均可影响亚细胞定位和加工,其可以导致具有不同亚细胞命运的不同RNA同工型。然而,到目前为止,仍未探索lncRNA加工是否保守以及加工如何促进其在不同物种中的区室化和功能。


胚胎干细胞(ESC)来源于哺乳动物胚泡胚胎的内部细胞团,并具有自我更新和分化为特定细胞类型的能力。尽管人类胚胎干细胞(hESC)和小鼠胚胎干细胞(mESC)在多能性方面具有一些共同的特性,包括高碱性磷酸酶和端粒酶活性,但它们具有独特的形态,干性标记,生长条件和外在信号。lncRNA是否有助于hESC和mESC之间的这些差异尚不清楚。


在这里,研究人员从hESCs和mESCs分析了保守的lncRNA,以检查它们的加工和亚细胞定位是否保守。令人惊讶地,研究人员发现hESC与mESC之间lncRNA的定位模式是不同的。hESC中保守的lncRNAs常常与增加的细胞质定位结合在一起,这是多能性调节和反式因子差异表达所必需的。这种独特的RNA加工,定位和随后的功能以前没有得到足够的重视。


重大进展,陈玲玲团队发现不同物种加工及定位非编码RNA有差异

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具体来说,该研究报告人类和小鼠胚胎干细胞(ESC)中lncRNAs的不同亚细胞定位。与mESCs相比,在hESCs的细胞质中定位的lncRNA的比例明显更高。事实证明,这对于hESC多能性很重要。


FAST是位置保守的lncRNA,但在其加工和定位中不保守。在hESC中,定位于细胞质的hFAST与E3泛素连接酶β-TrCP的WD40结构域结合,并阻断其与磷酸化β-catenin的相互作用,以防止降解,从而导致多能性所需的活化的WNT信号传导。相比之下,mFast是保留在mESC中的核,并且其加工受到剪接因子PPIE的抑制,剪接因子PPIE在mESC中高度表达,而在hESC中却没有。这些发现表明,lncRNA加工和定位是功能快速发展的先前未被充分认识的因素。


参考消息:

https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.03.006


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