手机贤集

贤集网技术服务平台欢迎您

登录 注册

银河棋牌游戏,k7娱乐71966澳门永利登入

文章来源: BioArt       发布时间:2019-05-17

本文地址:http://www.537sun.com/special/detail_401042.html
文章摘要:银河棋牌游戏,k7娱乐71966澳门永利登入,乐豪发娱乐平台,利豪棋牌官方网站

微观世界的研究不断的持续着,小小的细胞,隐藏着无数的奥秘。2019年5月16日,来自英国弗朗西斯·克里克研究所(The Francis Crick Institute)Jesper Svejstrup团队和荷兰癌症研究所(The Netherlands Cancer Institute)及英国牛津大学(University of Oxford)的多个课题组合作在Cell 上发表文章SCAF4 and SCAF8, mRNA Anti-TerminatorProteins,首次报道了真核细胞基因转录中抗RNA合成终止的两个重要调控者——SCAF4和SCAF8。

牛津大学等首次揭示真核细胞基因转录中抗RNA合成终止的关键因子


与SCAF4和SCAF8在酵母中最为接近的两个直系同源物是Nrd1和Seb1,两者相同点在于都可与RNA 聚合酶II 最大亚基末端的羧基端结构域(CTD)结合且参与转录终止调控。SCAF4和SCAF8本身在序列上也具有50%的相似性(下图A)。为了深入研究SCAF4和SCAF8的功能与作用机制,研究人员利用CRISPR基因敲除技术构建了SCAF4或SCAF8单敲除和双敲除的HEK293细胞系。在双敲除细胞系中还整合了Dox诱导的与GFP耦联的SCAF4或SCAF8(下图B)。经由western blot蛋白定量分析,研究者确认了基因的成功敲除和Dox诱导恢复表达的可行性(下图C)。在细胞的表型方面,单独敲除SCAF4或SCAF8未对细胞生长造成显著影响,而同时敲除两个基因时则观察到细胞致死(下图D)。


牛津大学等首次揭示真核细胞基因转录中抗RNA合成终止的关键因子


接下来,研究人员通过免疫沉淀技术证实了SCAF4和SCAF8与它们在酵母中的同源物类似,均可与处于活跃转录调控状态的RNA聚合酶II结合参与共转录调控。有趣的是,二者均未出现在对方的免疫沉淀成分中,暗示了它们可能具有功能上的竞争或互补关系(下图A)。由于RNA聚合酶II的CTD结构域的磷酸化状态与转录过程的重要时间点紧密相关,因此研究人员还探究了SCAF4与SCAF8结合CTD受其磷酸化状态的调控效应,结果发现二者高度偏好Ser2和Ser5位点双磷酸化的CTD(下图B)。考虑到Ser2位点磷酸化水平随转录过程不断增加并在转录终止时达到峰值,因而有理由认为SCAF4和SCAF8可能参与了转录终止调控。为了寻找与SCAF4和SCAF8互作的其他转录调控蛋白,研究人员对二者的免疫沉淀物进行了定量质谱分析,发现其与转录延长复合物(transcription elongation complex)的多个成员及新生RNA3’端处理复合物(3’end-processing factors)的多个成员具有直接关联(下图C、D),进一步展示了其参与转录终止调控的可能性。


牛津大学等首次揭示真核细胞基因转录中抗RNA合成终止的关键因子


为了全面而详细地剖析SCAF4和SCAF8在基因共转录调控中所扮演的角色,研究者对构建的敲除细胞系和正常对照组进行了多组学分析。首先,经由4-硫代尿苷(4-thiouridine,4SU)标记的新生RNA测序,研究人员发现在SCAF4敲除细胞系中,多个基因的超出正常转录终止位点(transcription end site, TES)50至100kb的下游区域均出现了新生RNA信号(下图),表明在缺乏SCAF4时这些基因的转录过程突破了正常终止的界限,这一现象被称为转录通读(transcriptional readthrough)。有趣的是,这一效应在SCAF8单敲除细胞系中并不存在,说明SCAF4在维持正常转录终止上有不可被SCAF8替代的作用。


牛津大学等首次揭示真核细胞基因转录中抗RNA合成终止的关键因子


考虑到转录延伸和转录终止间具有以转录延伸速率为核心的动力学竞争关系,研究人员利用转录延伸抑制剂DRB处理和恢复后的相应细胞系探究了SCAF4和SCAF8对转录延伸速率的影响,结果发现SCAF8而非SCAF4对转录延伸速率具有显著正面影响(下图)。上述结果表明,SCAF4和SCAF8各自具有不同的转录调控功能,前者发挥阻止转录通读的功能,而后者则扮演转录延伸正调控因子的角色。这也解释了为何在双敲除细胞系中未观察到转录通读。


牛津大学等首次揭示真核细胞基因转录中抗RNA合成终止的关键因子


前述实验结果已经证实SCAF4与SCAF8均积极参与基因共转录调控过程,为更深入地探究其角色,研究者利用由Katz等人开发的生物信息学MISO(mixture-isoform model)系统性地对细胞系RNA测序数据进行了分析以定量多种可变剪切(alternativesplicing)事件。结果表明,SCAF4或SCAF8单敲除均未对基因可变剪切模式造成显著的全局影响,而两者被同时敲除时则出现了多达1200多项可变剪切事件,有趣的是其中70%均属于可变末位外显子(alternative last exon, ALE)(下图A)。由于ALE在分子机制上是polyA位点选择的直接结果,因此研究者推测SCAF4和SCAF8具有冗余地决定polyA位点选择的功能。的确,当研究者利用3’端RNA测序分析不同敲除细胞系中的polyA位点选择模式时,发现在MISO分析结果里发生ALE事件的基因中,高达67%的基因都使用了近端polyA位点(下图B)。进一步的对新生RNA信号在近端polyA位点上下游相对分布的分析揭示了这种普遍的对近端polyA位点的偏好的确导致了非成熟的转录终止发生,最终形成了异常截短的转录本(下图CDEFG)。


牛津大学等首次揭示真核细胞基因转录中抗RNA合成终止的关键因子


为了证明SCAF4和SCAF8对基因转录异常终止和可变polyA位点选择具有直接调控作用,研究人员利用PAR-CLIP技术分析了二者在全基因组范围内的结合位点。对近万个基因组结合位点的分析表明SCAF4和SCAF8具有65%的相同靶点,这再次表明两者在功能上具有冗余或互补特性。有趣的是,研究人员在多个由SCAF4和SCAF8双敲除导致转录异常终止的基因的近端polyA位点附近发现了SCAF4或SCAF8的结合峰(下图),这有力地证明了SCAF4和SCAF8的确通过直接结合至polyA位点附近而参与阻止转录异常提前终止的发生。


牛津大学等首次揭示真核细胞基因转录中抗RNA合成终止的关键因子


总之,研究者利用多组学联合分析手段,首次揭示了真核细胞中负责阻止基因转录异常提前终止的两个重要调控蛋白,同时阐明了二者在功能上复杂的竞争、互补和冗余关系(下图)。这一重要工作无疑为基因调控的共转录或转录后层级提供了丰富的线索,其与蛋白质功能变异及导致疾病发生的紧密联系亦使之可能成为一个全新的治疗靶点而具有广泛临床意义。


关于细胞内的基因表达


细胞内的基因表达在多个层次由多种因子协同调控。相对于机制研究已较为成熟的以转录因子为核心的转录调控,后续的共转录(co-transcriptional)调控和转录后(post-transcriptional)调控还存在着大量悬而未决的重要问题。其中,转录终止(transcriptional termination)因作为转录过程的结束点且对RNA命运具有显著影响而受到广泛关注。不同于原核生物中仅由RNA聚合酶脱离决定转录终止,在真核生物中还存在另外两项重要事件,即RNA末端剪切和polyA加尾。目前对真核生物基因转录终止的描述存在两种截然不同的模型:一是“鱼雷模型”,即新生RNA的末端剪切为核酸外切酶XRN2提供入口,使其从5’端开始降解与RNA聚合酶II相连的RNA,直至触及聚合酶本身时引发转录终止;二是“变构模型”,即当转录经过polyA信号序列时诱导转录延伸复合物发生构象变化,从而触发转录终止。后者的优势在于符合多项关于新生RNA末端剪切并非转录终止必需的实验证据。


牛津大学等首次揭示真核细胞基因转录中抗RNA合成终止的关键因子


以转录终止为核心的共转录调控的最后阶段对新生RNA(nascent RNA)的polyA位点选择具有决定性作用。接近70%的人类基因具有多个可变的polyA位点,而特定情境下异常的polyA位点选择可能显著影响所合成之RNA的命运和以其为模板所翻译的蛋白质的功能。例如,通过更多地利用上游polyA位点,基因表达可以最终合成大量的截短型蛋白。Lee等人曾于2018年在Nature上报道了白血病细胞中大量抑癌基因经由选择处于上游内含子中的polyA位点而合成丧失抑癌功能的异常蛋白。因此,从进化的观点来看,对转录异常提前终止进行严格控制应该是真核细胞具有的一项基本功能。然而,人们迄今为止尚未发现真核生物中抗RNA合成终止功能的具体执行者。

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

声明:“贤集网”的所有作品,版权均属于贤集网,如需转载,请注明出处;本网站转载的内容版权归原网站所有,如有侵权或其他问题, 请及时通过电子邮或者电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失

我来说几句


获取验证码
最新评论

还没有人评论哦,抢沙发吧~

网站地图 利豪棋牌官方网站 利豪棋牌官方网站 利豪棋牌官方网站 利豪棋牌官方网站
很多网上赌博的网址 申博开户正网入口 申博桌面版下载 申博娱乐登入
澳门金沙平台开户登入 第一彩网导航 99彩台湾28 申博电子游戏手机不能
利豪棋牌官方网站 利豪棋牌官方网站 利豪棋牌官方网站 利豪棋牌官方网站
利豪棋牌官方网站 利豪棋牌官方网站 利豪棋牌官方网站 利豪棋牌官方网站