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Nature Plants | 南方科技大學(xué)翟繼先課題組揭示植物新生RNA的剪切動(dòng)力學(xué)

 祥強(qiáng)6csdm0n3vs 2020-06-16

內(nèi)含子剪切是真核生物mRNA成熟的關(guān)鍵步驟。這一過程通常被認(rèn)為主要是伴隨著轉(zhuǎn)錄發(fā)生的。在酵母中,當(dāng)RNA聚合酶II (Pol-II) 轉(zhuǎn)錄到內(nèi)含子下游45nt時(shí)已經(jīng)有一半的內(nèi)含子完成了剪切。但高等真核生物,尤其植物中RNA共轉(zhuǎn)錄剪切速率,剪切狀態(tài)和其他RNA加工過程之間的關(guān)系又是怎么樣的呢?

6月15日,南方科技大學(xué)生物系植物與食品研究所的翟繼先團(tuán)隊(duì)在Nature Plants在線發(fā)表了題為Post-transcriptional splicing of nascent RNA contributes to widespread intron retention in plants的研究論文。該研究基于Nanopore技術(shù)開發(fā)了一套針對(duì)染色質(zhì)結(jié)合的新生RNA進(jìn)行全基因組水平全長測(cè)序的方法,發(fā)現(xiàn)模式植物擬南芥中超過一半的內(nèi)含子在Pol-II轉(zhuǎn)錄到其下游1 kb后尚未被剪切,這比酵母的剪切速度要慢很多。

作者同時(shí)發(fā)現(xiàn)很多已經(jīng)完成轉(zhuǎn)錄和多聚腺苷酸化(也就是我們通常所說的加A)的轉(zhuǎn)錄本上特定位置的內(nèi)含子仍未被剪切。這些轉(zhuǎn)錄本會(huì)滯留在染色質(zhì)上,等待內(nèi)含子剪切完成后才能釋放到細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮功能。因?yàn)檫@一過程發(fā)生在轉(zhuǎn)錄后,作者稱這類內(nèi)含子為轉(zhuǎn)錄后剪切內(nèi)含子 (post-transcriptionally spliced intron, pts-intron)。對(duì)6000多個(gè)擬南芥已發(fā)表RNA-seq文庫分析發(fā)現(xiàn),pts-intron的剪切依賴PRMT5和SKIP等剪切相關(guān)蛋白,并受到多種環(huán)境信號(hào)的調(diào)控。此外,擬南芥中大部分內(nèi)含子滯留事件 (intron retention) 發(fā)生在pts內(nèi)含子上,暗示了植物中廣泛觀察到的IR現(xiàn)象可能是pts-intron受信號(hào)調(diào)節(jié)而剪切受抑制產(chǎn)生的。作者猜想,植物中大部分帶有內(nèi)含子的全長mRNA轉(zhuǎn)錄本并不會(huì)被翻譯成新的蛋白或被降解,而是被儲(chǔ)存在細(xì)胞核內(nèi)等待被最終剪切后成熟出核,從而在轉(zhuǎn)錄后水平通過控制剪切來迅速調(diào)節(jié)成熟mRNA的產(chǎn)生。

該研究開發(fā)了一種染色質(zhì)結(jié)合的新生RNA全長測(cè)序方法,能捕獲包括Pol-II延伸過程中的轉(zhuǎn)錄本、已轉(zhuǎn)錄過polyA位點(diǎn)的 read through轉(zhuǎn)錄本、以及已完成或正在進(jìn)行加A的轉(zhuǎn)錄本在內(nèi)的多種RNA轉(zhuǎn)錄、剪切和加工中間體,并同時(shí)對(duì)每個(gè)RNA分子上的內(nèi)含子剪切狀態(tài)、Pol-II轉(zhuǎn)錄位置、polyA位置以及polyA長度等信息進(jìn)行檢測(cè)。這為研究人員追蹤并研究mRNA轉(zhuǎn)錄、剪切和加工的動(dòng)態(tài)過程提供了重要的新工具。

南方科技大學(xué)翟繼先副教授為該論文的通訊作者,課題組兩位研究助理教授賈津布博士和龍艷萍博士為該論文共同第一作者。中科院遺傳發(fā)育所曹曉風(fēng)教授和鄧嫻博士以及華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的夏瑞教授合作參與了工作。該研究得到了基金委,廣東省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì),以及深圳市科創(chuàng)委的資助。

原文鏈接:

https://www./articles/s41477-020-0688-1

翟繼先課題組主頁集賢齋鏈接:

www.jixianzhai.org

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