探究mRNA与lncRNA出核机制的不同

来源 :大连医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wanghai19881016
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研究背景:长链非编码RNA(long non-coding RNA,lnc RNA)是近几年发现的在长度上一般大于200个核苷酸的一类非编码RNA(Non-coding RNA,nc RNA),此类RNA不具备蛋白质编码的能力,但以其独特的方式在多个层面上调控基因的表达,比如在转录水平,表观遗传水平和翻译水平等等。lnc RNA的功能与其独特的亚细胞定位模式有关。细胞质定位的lnc RNA可以干扰蛋白质的翻译后修饰,从而导致其异常的信号转导。例如,lnc RNA NKILA与NF-k B相互作用并干扰Ik B的磷酸化[1,2]。像蛋白质一样,lnc RNA的功能取决于其亚细胞定位。许多lnc RNA被认为是核功能的重要调节剂,并表现出独特的核定位模式。一旦发生转录,lnc RNA就可以在细胞核中积累并发挥顺式作用。另外,lnc RNA一旦被转录,便可以顺式积累,但以反式作用,影响到距离相同或位于不同染色体的基因表达。其它lnc RNA必须输出到细胞质发挥其调控功能。例如细胞质定位的lnc RNA可以隔离开蛋白质或干扰蛋白质翻译后修饰(PTM)。作为RNA的一种,我们将lnc RNA和m RNA在多个方面进行了比较。首先,在加工方面,lnc RNA和m RNA都是由RNA聚合酶Ⅱ转录形成的;二者都具有5’端加帽和剪接事件;m RNA都具有ploy A尾而长链非编码RNA中有一部分具有poly A尾。其次,在细胞定位方面,m RNA都分布在细胞质中,而不同的lnc RNA具有不同的核质分布,至少有很大一部分的lnc RNA分布于细胞质中或者同时分布在细胞核和细胞质中,表明它们在转录完成以后需要从细胞核进入细胞质中发挥主要功能。然而,lnc RNA的出核机制目前尚不清楚。在本课题组前期工作中,我们发现在敲低出核关键蛋白NUP98后,lnc RNA的转运出核受到明显抑制而m RNA的转运出核却不受影响。因此,接下来我们想要探究出核关键蛋白NUP98如何在报告基因水平上特异性地抑制lnc RNA的转运出核而不影响m RNA的转运出核的机制。研究方法:(1)构建lnc RNA和m RNA嵌合的报告基因,在敲低出核关键蛋白NUP98后,利用瞬时转染技术和RNA-FISH检测报告基因转录产物在Hela细胞内的核质分布情况,从而确定介导NUP98依赖的lnc RNA转运出核关键序列。(2)利用RNA干扰技术,在异源序列背景下检测出核关键序列能否介导依赖于NUP98的RNA转运出核。(3)出核关键蛋白筛选:在He La细胞中利用RNA干扰技术对已报道的核孔复合体组份进行逐个筛选,以确定影响lnc RNA转运出核的关键核孔蛋白。研究结果:(1)构建了由CMV启动子驱动且含BGH poly A信号的lnc RNA和m RNA嵌合的报告基因,RNA-FISH结果显示报告基因瞬时转染到Hela细胞中24h后主要定位在细胞质中。RT-PCR结果显示其报告基因转录产物可以正常发生剪接事件。在敲低lnc RNA特异性出核关键蛋白NUP98后其在细胞内的定位有显著差异,由ANCR前半段和β-globin WT后半段组成的嵌合报告基因转录产物主要定位于细胞质中,而由β-globin WT前半段和ANCR后半段组成的嵌合报告基因转录产物定位于细胞核中。(2)进一步研究发现在ANCR外显子3中存在一段316nt的序列介导了出核关键蛋白NUP98依赖的lnc RNA转运出核。这一序列在异源序列背景中仍能介导依赖于出核关键蛋白NUP98的RNA转运出核。(3)我们发现在敲低NUP98、NUP93、NUP214和Ran BP2等12个核孔蛋白后,lnc RNA的转运出核受到了抑制。研究结论:实验数据表明在lnc RNA的报告基因ANCR外显子3中存在一段316nt的序列介导了出核关键蛋白NUP98依赖的lnc RNA转运出核。
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