RNA結(jié)合蛋白的新功能及機制研究

人類基因組有1800多個RNA結(jié)合蛋白編碼基因，其功能主要是參與RNA代謝調(diào)控，包括RNA剪接、3’末端加工、RNA修飾、包裝及翻譯等生物學過程，對機體的多數(shù)生理功能都有重要的影響。
RNA3’末端加工機器是一個復雜的RNA結(jié)合蛋白復合體，負責RNA3’末端的剪切和多聚腺酸化。北京中醫(yī)藥大學研究人員利用前期開發(fā)的可在全轉(zhuǎn)錄組水平上對mRNA選擇性多聚腺酸化(APA)位點進行掃描的SAPAS技術對RNA病感染免疫細胞后的不同時間點進行了全轉(zhuǎn)錄組水平APA位點掃描，發(fā)現(xiàn)全轉(zhuǎn)錄組水平的平均tandem3’UTR長度隨著病毒的感染而逐漸縮短，大量抗病毒免疫信號通路相關基因在病毒感染后發(fā)生APA。通過敲低核心3’加工因子的表達，我們發(fā)現(xiàn)病毒復制也受到顯著影響、揭示了RNA3’末端加工機器在抗病毒免疫中的重要調(diào)節(jié)作用(Nat Commun2017)。
研究人員進一步結(jié)合polysome profiling研究了APA所導致的3’UTR長度變化對蛋白質(zhì)翻譯效率的影響發(fā)現(xiàn)APA調(diào)控的翻譯效率與RNA結(jié)合蛋白GW182所介導的miRNA途徑有關(Genome Res,2018)。
通過對SAPAS測序數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)進行深入挖掘，鑒定出了兩個新型的dSRNA結(jié)合蛋白ZNFX1和DDX23。ZNFX1屬于RNA解旋酶SF1家族，研究人員發(fā)現(xiàn)ZNFX1是一種定位于線粒體的dSRNA受體，通過與線粒體上的接頭分子MAVS相互作用，在病毒感染的早期誘導1型干擾素(typelIFN)等SGs的產(chǎn)生，從而正調(diào)控RIG介導的抗病毒免疫應答。
該研究還有望開啟對SF1 家族分子天然免疫功能的全面探索(Nat Cell Biol.2019)。
DDX23 屬于DEXD/H-box解旋酶家族，研究發(fā)現(xiàn)病毒刺激時DDX23從細胞核轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)并與TRIF或 MAVS形成復合物以啟動下游信號傳導。而敲低DDX23表達會增強VSV的復制并降低NF-KB和RF3的激活。
這項研究證明了DDX23是一種新的RNA病毒識別受體(Frontlmmunol,2019)。

N6甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine，m⁶A) 是真核生物mRNA上較為普遍的化學修飾由RNA結(jié)合蛋白METTL3/METTL14/WTAP等組成的甲基轉(zhuǎn)移酶復合物催化產(chǎn)生，可影響mRNA的剪接、穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)位、翻譯，在多種生理及病理過程中扮演重要角色。我們發(fā)現(xiàn)宿主細胞的抗病毒免疫反應被激活后，WTAP的蛋白豐度發(fā)生顯著下調(diào)，該下調(diào)由蛋白酶體降解途徑介導。WTAP的降解會導致1RF3 mRNA和IFNAR1 mRNA的m⁶A修飾水平顯著降低，引起IRF3的翻譯抑制和IFNAR1的降解加速從而在病毒感染后，通過降低1RF3及IFNAR1的蛋白產(chǎn)量實現(xiàn)對型干擾素信號的負反饋調(diào)控，以維持了機體的穩(wěn)態(tài)。因此，該研究不但從轉(zhuǎn)錄后修飾角度反映了機體免疫調(diào)控網(wǎng)絡的精密性和復雜度，也說明了m⁶A甲基化修飾在機體生命活動中的重要性和普遍性(EMBORep,2021)。
研究人員還在結(jié)直腸癌差異表達基因組中鑒定出了一個新的RNA結(jié)合蛋白RALY。RALY是miRNA加工復合體Drosha的關鍵調(diào)控因子，負責多個重要miRNA的加工，進而調(diào)控結(jié)直腸癌細胞的線粒體能量代謝。RALY對miRNA前體的識別依賴于m⁶A修飾，其高表達與結(jié)直腸癌患者的不良預后正相關，而敲低 RALY 能夠抑制結(jié)直腸癌的進展。該研究為結(jié)直腸癌的治療提供了一個新的潛在靶點(Gut,2021)。