线虫中反义核糖体siRNA抑制RNA聚合酶Ⅰ转录的研究

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自lin-4和let-7等小RNA在秀丽线虫中被发现以来,后续的研究揭示了小RNA广泛存在真核生物中,并在机体的生长、发育、生殖、遗传和免疫防御等方面行使重要功能。近些年来,随着越来越多新型的小RNA被发现,小RNA的分子功能及参与的生物过程也在不断拓展,其功能的实现方式也被不断揭示。对小RNA的研究,促进了研究人员对生命现象的理解,促进了生物技术的开发。本项工作中我们利用线虫筛选抑制siRNA生成的因子。NRDE-3蛋白是线虫特有的Agonaute蛋白,结合了小干扰RNA后主要定位在细胞核里,不结合小干扰RNA时则定位在细胞质中。在此项研究中,我们观察NRDE-3蛋白在亚细胞定位区别,通过正向遗传学筛选线虫中抑制内源siRNA生成的因子。我们筛选并鉴定了一个新的抑制小干扰RNA生成的suppressor of siRNA(Susi)蛋白——DIS-3。在DIS-3突变时,线虫细胞中积累了大量与核糖体RNA互补配对的risiRNA。risiRNA的生成不依赖于Eri通路,但仍然需要RNA依赖的RNA聚合酶来扩增合成。DIS-3是RNA外切酶体的核心成分。RNA外切酶体在真核生物界中广泛存在,在进化上高度保守,具有3’-5’核酸外切酶和内切酶的活性,,是一种重要的RNA监控复合体,参与多种RNA的代谢稳态维持。RNA外切酶体也参与核糖体RNA加工的多个步骤,维持核糖体RNA的稳态。我们发现RNA外切酶体整体可以抑制小RNA产生,是一类新的SUSI因子,即RNA外切酶体中的任何一个组成亚基功能异常,都能导致risiRNA的积累。risiRNA可以介导细胞核RNA干扰过程,降低核糖体RNA的水平。为了进一步了解其中的调控机制,我们通过定量RPOA-2在rDNA上的富集程度,在线虫里建立了评估RNA聚合酶Ⅰ转录活动的实验方法。RPOA-2蛋白是线虫RNA聚合酶Ⅰ复合体的重要亚基,在细胞核仁中参与rRNA的转录。通过该方法我们发现外源干扰引入的risiRNA,可以通过抑制RNA聚合酶Ⅰ的转录延伸来降低核糖体RNA的水平。NRDE-2蛋白是NRDE复合体中重要的组成因子,能在risiRNA的引导下定位到核糖体RNA转录的位置,帮助抑制核糖体RNA的转录。在外源干扰risiRNA的情况下,我们并没有检测到rDNA区域染色质上的H3K9me3或者H3K27me3水平的显著升高。在线虫中,我们发现RNA外切酶体的两种存在形式具有各自的定位模式:Exo10dis-3复合体主要定位在细胞核质里,而Exol0exos-10复合体主要定位在细胞核仁里。当细胞核内参与核糖体RNA修饰或加工的SUSI因子出现功能异常时,我们观察到Exo10exos-10复合体从主要定位在细胞核仁里,变为主要定位在细胞核质里。这说明Exo10exos-10复合体的细胞内定位变化可能是对细胞核内核糖体RNA稳态失衡的一种综合响应。Exo10exos-10复合体的正确定位对于抑制risiRNA的产生十分重要,可以通过Exo10exos-10复合体的定位来筛选更多的SUSI因子。而Exo10exos-10复合体的定位与SUSI因子之间的关系仍然需要更深入的研究来阐明。
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