生物通報(bào)道：許多細(xì)胞中的mRNA定位在細(xì)胞質(zhì)中的分散位置上，這個(gè)過程與蛋白翻譯相匹配，有助于蛋白功能的精確空間和時(shí)間控制。3月23日Cell雜志發(fā)文詳細(xì)介紹了亞細(xì)胞mRNA定位中的關(guān)鍵事件，并介紹了一些細(xì)胞骨架如何協(xié)調(diào)mRNA轉(zhuǎn)運(yùn)的最新進(jìn)展。
一種蛋白的亞細(xì)胞位置對于其功能來說至關(guān)重要，越來越多的研究表明，mRNA的定位是調(diào)控蛋白位置的一個(gè)進(jìn)化上保守的作用機(jī)制。要想了解這些作用元件之間的相互作用關(guān)系，以及對于基礎(chǔ)生物學(xué)功能，以及疾病發(fā)生的病理學(xué)原因，掌握基因功能的遠(yuǎn)程調(diào)控機(jī)制，必不可少。
在人類和其他生物細(xì)胞中，只有一部分的基因在特定的時(shí)間處于活化狀態(tài)，這很大程度上取決于生命的階段以及細(xì)胞的特定職責(zé)。細(xì)胞利用不同的分子機(jī)制來根據(jù)需要協(xié)調(diào)基因激活和失活。遮蓋基因阻止其激活或是暴露它們以供利用，都是科學(xué)家們希望能深入了解的方面。
mRNAs在亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)運(yùn)，以及其后的翻譯都需要特殊的定位信號(hào)，這是調(diào)控蛋白位置的一個(gè)進(jìn)化上保守的作用機(jī)制。即時(shí)性的合成能給蛋白加上新的信號(hào)特征，幫助維持該處蛋白質(zhì)組的動(dòng)態(tài)平衡。因此同地翻譯就在許多方面發(fā)揮了重要作用，比如遠(yuǎn)端神經(jīng)元隔離，而RNA定位和翻譯的失調(diào)，也會(huì)令神經(jīng)元分布和存活出現(xiàn)紊亂。
基因功能的遠(yuǎn)程調(diào)控
2012年，新澤西醫(yī)學(xué)和牙科大學(xué)等處的研究人員發(fā)現(xiàn)軸突尖端和神經(jīng)元的突觸信號(hào)傳輸過程中涉及的蛋白以前體形式（信使RNA或mRNA）傳輸，這種傳輸對脊椎延伸中神經(jīng)信號(hào)的單一傳輸是必需的。研究指出這些mRNAs以單個(gè)文件形式傳輸，每個(gè)顆粒只表達(dá)一種mRNA。盡管單程運(yùn)輸多個(gè)mRNAs可能看起來更高效，但這可能利于神經(jīng)元突觸的形成和神經(jīng)運(yùn)作所需要的靈活性。這不僅表明了解這些mRNAs是如何被運(yùn)送到神經(jīng)突觸中，可能有助于科學(xué)家解開記憶產(chǎn)生的奧秘，而且這也指出了基因遠(yuǎn)程調(diào)控的一種作用機(jī)制。
此后哈佛大學(xué)的研究人員采用了一種新技術(shù)，在完整細(xì)胞中同時(shí)確定數(shù)以千計(jì)mRNAs和其他類型RNAs的定位——測定堿基序列來鑒別它們，并揭示出它們在做什么。研究人員嘗試在細(xì)胞中固定RNA，生成包含許多復(fù)制DNA的小球，然后采用新一代DNA測序，使之在固定細(xì)胞中起作用。4種閃光顏色可揭示每種復(fù)制DNA的堿基序列，告訴他們匹配RNA的堿基序列。這些序列理論上可提供無限數(shù)量的獨(dú)特地址——一個(gè)原始RNA一個(gè)地址。
通過這樣全面檢測細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá)，研究人員能夠指出在諸如大腦一類的復(fù)雜組織中現(xiàn)在看不到的許多重要差異。這將有助于我們了解組織的形成以及在健康和疾病狀態(tài)中的功能機(jī)制。
mRNA如何離開細(xì)胞核
Bonn大學(xué)的研究人員對mRNA經(jīng)核孔的轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)行了研究，并實(shí)時(shí)拍攝了mRNA離開細(xì)胞核的過程。他們用發(fā)熒光的hrp36標(biāo)記了Chironomus tentans唾液腺活細(xì)胞的裸mRNP顆粒，并用發(fā)熒光的NTF2標(biāo)記其核膜。通過單層光顯微技術(shù)light sheet microscopy，研究人員追蹤了單個(gè)mRNA顆粒通過核膜的過程。研究發(fā)現(xiàn)該顆粒頻頻接觸核孔復(fù)合體（NPC），但只有25%的幾率成功轉(zhuǎn)運(yùn)。該個(gè)過程可能與mRNP在轉(zhuǎn)運(yùn)前需要重新定位和展開有關(guān)。
研究人員發(fā)現(xiàn)，mRNA在被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)前，會(huì)在細(xì)胞核膜上的核孔附近逗留。他們推測這也許是一種“質(zhì)量控制”機(jī)制，或者是因?yàn)閙RNA需要經(jīng)過調(diào)整才能穿過核孔。研究人員觀察到整個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)過程可能持續(xù)從65毫秒到數(shù)秒鐘。
有趣的是，當(dāng)mRNA與細(xì)胞核每碰撞四次才會(huì)發(fā)生一次成功的轉(zhuǎn)運(yùn)。研究人員做出了兩種截然不同的推測：一種可能是，有些mRNA與核膜的碰撞沒有接觸到核孔；另一中可能是，這些不成功的轉(zhuǎn)運(yùn)是由質(zhì)量控制機(jī)制引起的。
mRNA轉(zhuǎn)運(yùn)與乙肝病毒調(diào)控
中科院上海生化與細(xì)胞所的研究人員通過系統(tǒng)短縮實(shí)驗(yàn)在PRE序列中發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)獨(dú)立的促進(jìn)無內(nèi)含子mRNA出核的順式元件（SEP1和SEP2）。利用其中較短的SEP1 進(jìn)行的RNA-蛋白復(fù)合物純化顯示SEP1與若干宿主細(xì)胞蛋白結(jié)合，其中包括mRNA出核復(fù)合物TREX。
通過進(jìn)一步的生化和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，SEP1 RNA直接結(jié)合鋅指蛋白ZC3H18，并通過ZC3H18招募TREX從而促進(jìn)mRNA的出核。他們分析比較了SEP1介導(dǎo)的mRNA出核方式與細(xì)胞mRNA的出核方式的異同，發(fā)現(xiàn)兩者存在多種相似性，提示這兩種出核通路可能共用某些出核因子。
與此推論相符的是，他們在SEP1 RNA結(jié)合蛋白中發(fā)現(xiàn)了4種新的真核mRNA出核因子。該研究不僅揭示了SEP1促進(jìn)無內(nèi)含子mRNA出核的作用機(jī)制，還為進(jìn)一步了解細(xì)胞mRNA出核的分子機(jī)制提供了重要幫助。程紅研究組最新文章揭示乙肝病毒調(diào)控機(jī)制
（生物通：萬紋）
聯(lián)系客服
