任国栋课题组揭示剪接复合体解离因子促进miRNA合成代谢的分子机制
发布时间:2019-06-20  阅读次数:1077

       6月19日,我院遗传工程国家重点实验室任国栋团队在《核酸研究》(Nucleic Acids Research)发表了题为“Spliceosome disassembly factors ILP1 and NTR1 promote miRNA biogenesis in Arabidopsis thaliana”的研究论文,揭示了剪接复合体解离因子ILP1和NTR1通过促进MIRNA基因转录延伸调控miRNA生物合成的分子机制。

                                         

       MicroRNA(miRNA)是一类长度为20-24碱基的内源性非编码小分子RNA,其主要功能是在转录后水平负调控靶标基因的表达。近年来研究提示MIRNA基因的转录与加工成熟可能是紧密偶联的,且多个RNA剪接相关蛋白质参与其中,但具体交互作用机制仍不清楚。

 

       该研究通过候选基因筛选鉴定了一个参与miRNA生成的新成员ILP1。免疫共沉淀-质谱实验和一系列蛋白-蛋白相互作用实验表明ILP1与G-patch结构域蛋白NTR1存在强相互作用。结合物种间保守性分析,两者可能和RNA解旋酶PRP43一起共同介导植物内含子-套索RNA剪接复合体(Intron-lariatspliceosome)的解离。突变体分析表明ilp1ntr1具有非常相似的发育和分子表型,具体包括发育迟缓、果荚簇生、对ABA超敏感、生物钟周期延长等发育表型和基因差异表达、RNA可变剪接异常、成熟miRNA表达水平广谱下降等分子表型。有意思的是,miRNA前体转录本(pri-miRNA)在ilp1ntr1突变体中均普遍下调,且该下调与pri-miRNA是否是否含有内含子无关。然而,对于在ilp1ntr1突变体中发生显著性可变剪接变化的编码基因,其基因表达却不受影响。上述结果表明ILP1和NTR1调控pri-miRNA的表达和RNA可变剪接可能是相对独立的两个过程。研究人员通过一系列基于报告系统的体内实验和染色质免疫共沉淀-定量PCR等分子实验,最终揭示ILP1和NTR1可能通过影响MIRNA基因的转录延伸促进miRNA生物合成。此外还发现ILP1/NTR1与miRNA加工复合体成员DCL1、SE存在相互作用,猜测这种互作可能有助于招募ILP1及NTR1到MIRNA基因的染色质区域。

 

图2:剪接复合体解离因子调控植物发育的工作模型。作为剪接复合体解离因子,ILP1和NTR1协助PRP43参与套索RNA和U2/5/6 snRNA从剪接位点上解离。ILP1和NTR1可通过miRNA途径依赖和非依赖的方式调控植物发育。一方面,ILP1和NTR1调控部分编码基因的可变剪接;另一方面,ILP1和NTR1通过促进MIRNA基因的转录延伸及影响一些miRNA前体分子的可变剪接进而调节miRNA的生物合成。

 

       相较于编码基因,非编码RNA的内含子在进化上受到的选择压较小,非编码RNA剪接/可变剪接的生物学意义仍不清楚。该研究为深入探讨RNA剪接因子在非编码RNA基因转录、共转录剪接和后续加工成熟等过程中的调控机制奠定研究基础。

 

       该研究受国家自然科学基金和国家重点研发计划项目资助。任国栋课题组的王俊丽和陈素素同学以及生物统计系的姜宁老师为本文共同第一作者,任国栋研究员为通讯作者,复旦大学为第一单位。该研究工作还得到我院郑丙莲研究员、麻锦彪教授、倪挺研究员、李琳研究员(青年)以及中科院植生所刘宏涛研究员的大力支持。

 

 论文链接:https://doi.org/10.1093/nar/gkz526

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