6月15日，國際著名學(xué)術(shù)期刊Molecular Cell在線發(fā)表了中國科學(xué)院－馬普計(jì)算生物學(xué)研究所楊力研究組和中國科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所陳玲玲研究組關(guān)于環(huán)形RNA（circRNA）研究的最新進(jìn)展：“Coordinated circRNA biogenesis and function with NF90/NF110 in viral infection”。該研究通過全基因組篩選發(fā)現(xiàn)了一系列與環(huán)形RNA生成加工等密切相關(guān)的反式作用蛋白因子，包括與抗病毒免疫相關(guān)的NF90和NF110等，揭示其通過結(jié)合兩側(cè)內(nèi)含子配對(duì)序列進(jìn)而促進(jìn)環(huán)形RNA產(chǎn)生的機(jī)制，并闡明環(huán)形RNA通過與NF90/NF110的競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合在抗病毒免疫過程中發(fā)揮重要功能作用。
研究組系統(tǒng)揭示了順式元件－內(nèi)含子互補(bǔ)配對(duì)序列對(duì)環(huán)形RNA表達(dá)的關(guān)鍵作用（Zhang et al., Cell 2014; Zhang et al., Cell Rep 2016）；表明不同順式內(nèi)含子互補(bǔ)配對(duì)序列的競(jìng)爭(zhēng)性配對(duì)可以導(dǎo)致環(huán)形RNA的可變反向，進(jìn)而從一個(gè)基因位點(diǎn)產(chǎn)生多個(gè)環(huán)形RNA分子（Zhang et al., Genome Res 2016）；通過系統(tǒng)衡量不同物種中順式作用元件對(duì)環(huán)形RNA生成的作用，闡明了人基因組中所蘊(yùn)含的大量Alu序列是環(huán)形RNA在人中高表達(dá)的主要原因之一（Dong et al., RNA Biol 2017）。盡管已有的這些研究在多個(gè)水平系統(tǒng)揭示了順式內(nèi)含子互補(bǔ)配對(duì)序列對(duì)環(huán)形RNA生成的關(guān)鍵調(diào)控作用，但是雖然具有相同的基因組序列，同一位點(diǎn)的環(huán)形RNA表達(dá)在不同的組織/細(xì)胞中存在著非常大的差異，這表明還存在反式因子水平的調(diào)控作用。同時(shí)，雖然已有一些特殊環(huán)形RNA的功能被逐漸揭示出來，對(duì)大部分環(huán)形RNA在細(xì)胞中的重要功能研究還缺乏系統(tǒng)的研究，我們認(rèn)為與環(huán)形RNA結(jié)合的蛋白因子可能與環(huán)形RNA的重要生物學(xué)功能密切相關(guān)。
在這項(xiàng)最新的研究中，科研人員通過全基因組篩選發(fā)現(xiàn)了一系列與環(huán)形RNA生成加工等密切相關(guān)的反式作用蛋白因子，包括與抗病毒免疫相關(guān)的NF90和NF110等，敲低NF90/NF110均可以顯著降低內(nèi)源環(huán)形RNA的表達(dá)，其主要通過結(jié)合環(huán)化外顯子兩側(cè)的內(nèi)含子配對(duì)序列進(jìn)而促進(jìn)環(huán)形RNA的加工。更為重要的是，NF90/NF110也和成熟的環(huán)形RNA直接結(jié)合形成circRNP，并在抗病毒過程中發(fā)揮重要的免疫功能。當(dāng)病毒感染時(shí)，NF90/NF110出核并導(dǎo)致環(huán)形RNA表達(dá)降低；同時(shí)，NF90/NF110更多地從circRNP中被釋放出來結(jié)合到病毒mRNA上，發(fā)揮抗病毒的作用（如圖所示）。研究還發(fā)現(xiàn)，無論是內(nèi)源存在的環(huán)形RNA、還是人為構(gòu)建的環(huán)形RNA都具有這種結(jié)合NF90/NF110發(fā)揮功能的潛力，這表明環(huán)形RNA參與抗病毒免疫反應(yīng)的普遍性。
該項(xiàng)研究在陳玲玲研究員和楊力研究員的共同指導(dǎo)下，由生化與細(xì)胞所博士研究生李響、劉楚霄和計(jì)算生物學(xué)所助理研究員薛蔚共同完成。該研究得到生化與細(xì)胞所分子生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)、細(xì)胞分析技術(shù)平臺(tái)、化學(xué)生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)以及計(jì)算生物學(xué)所生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)中心多維組學(xué)數(shù)據(jù)平臺(tái)的大力支持，并得到來自科技部、基金委和中科院的經(jīng)費(fèi)支持。 (科技處)
論文鏈接：http://dx.doi.org/10.1016/j.molcel.2017.05.023
圖: 全基因組篩選以及NF90/NF110對(duì)circRNA表達(dá)和病毒免疫功能的調(diào)控機(jī)制
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