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CSHL研究发现2个非编码RNA会触发核小室的形成

纽约州冷泉港—细胞的核容纳着细胞的DNA,也是许多未被膜结合但仍以不同隔室存在的结构的所在地。一个由冷泉港实验室(CSHL)的科学家组成的小组发现,这些核子小室之一的形成(称为散斑)是由一对RNA分子触发的,它们也保持其结构完整性。

正如12月19日在线出版的一项研究报告所报道的那样 自然细胞生物学 科学家们从RNA出现在细胞核中的那一刻起就对其进行密切监视,从而发现了RNA的独特结构构建作用。科学家的视觉监视显示,打开这些RNA的基因并制造出RNA时,它们会募集其他RNA和蛋白质成分,并充当脚手架平台,在这些平台上组装这些成分以形成斑点。

该研究中描述的两个RNA,分别称为MENε和MENβ,是“非编码” 核糖核酸,是一种RNA,不能用作细胞蛋白合成的编码或模板。与产生蛋白质编码RNA的基因(约占人类基因组的2%)相比,现在认为产生这些非编码RNA的基因构成了人类基因组的大部分。

CSHL教授David L. Spector解释说:“几年来,我们知道其他98%的基因组中的许多都不编码无用的RNA。” “已经发现了各种类型的非编码RNA,它们以不同的方式调节蛋白质编码基因的活性和细胞生理。我们的结果揭示了一种非编码RNA的新奇有趣功能-触发核体组装和维护的能力。”

据信,有问题的核体(副斑点)是RNA的核储存库,这些RNA可以被编码或翻译为蛋白质,但仍保留在细胞核中。人们认为,在某些生理条件下(例如细胞压力),副斑将这种RNA缓存释放到细胞质中(蛋白质合成的部位)。 Spector估计,将预制的蛋白质编码RNA储存在副斑点内,并根据需要释放它们,使细胞的反应速度比必须从头开始制作RNA的速度更快。

Spector小组和其他两个小组之前的实验表明,MENε和MENβRNA是形成副斑点的关键元素。 “尚不清楚副斑点实际上是如何形成的,以及非编码MEN 核糖核酸如何帮助组织和维持其结构的动力学,” Spector说。

为了解决这个问题,研究小组开发了一种创新的方法-由CSHL博士后研究员Yuntao(Steve)Mao和研究生Hongjae Sunwoo牵头-探入活细胞并捕获已知的一系列分子之间相互作用的实时动态参与散斑形成。科学家设计出了细胞,其中每个参与者(MENε/β基因,新形成的MEN 核糖核酸和各种散斑蛋白成分)都带有不同的彩色荧光标签。还对细胞进行了基因操作,以便可以通过将细胞暴露于药物来打开MEN基因。

由Spector团队拍摄的最终电影显示,打开MENε/β基因后五分钟内,单个散斑蛋白到达并在MEN 核糖核酸转录位点聚集。随着RNA转录物的积累,功能齐全的副斑点串联在一起扩大,并最终分裂成簇,围绕转录位点聚集。

Spector说:“我们的实验表明,仅MEN 核糖核酸转录的行为会触发散斑形成并维持它们。”在缺乏转录活性的情况下,例如在细胞分裂过程中,或者当科学家添加阻断RNA转录的药物或专门关闭MEN基因的药物时,新形成的副斑点就散开了。

这种对RNA转录的依赖性似乎是独特的,因为当其组成部分中的一个简单地束缚在基因组上的某个位点时,就会形成其他核区室,例如Cajal体,从而导致其他组成部分在其周围聚结。相反,Spector说:“百日草似乎遵循不同的装配模型,其中非编码RNA的MEN作为种子分子,由转录驱动以募集其他成分。”

这项工作得到了美国国立卫生研究院之一国立普通医学科学研究所的资助。

“通过非编码RNA直接显示核体共转录组装的可视化”被禁运至12月19日美国东部标准时间下午1点,并将在《自然细胞生物学》上在线刊登。完整的引文是:Yuntao S. Mao,Hongjae Sunwoo,Bin Zhang和David L. Spector。