低ph依赖性RNA结合和SID-1跨膜家族蛋白的寡聚化对其RNA转运活性的影响

　　在《细胞研究》杂志上发表的一项新研究中，南京大学生命科学学院的纪晓云小组和张陈宇小组以及中国科学院生物物理研究所的孙飞小组共同努力，展示了人类SIDT1和SIDT2的冷冻电镜(cryo-EM)结构，这两种蛋白质与小rna的输入有关。结构分析和生化实验表明，SIDT1和SIDT2能够以ph依赖的方式有效地与小rna结合，进而引发高阶蛋白寡聚化。

　　

在秀丽隐杆线虫中，SID1蛋白通过促进外源双链RNA转运到细胞质中，在系统性RNA干扰过程中起着至关重要的作用。此前，Chen-Yu Zhang研究小组已经证明，在饮食来源中发现的完整植物miRNA可以通过哺乳动物消化系统吸收，并介导跨界基因调控。哺乳动物sid1跨膜家族蛋白，即SIDT1和SIDT2，由于其促进摄取调节性外源小RNA(如小干扰RNA (siRNA)和植物源性microRNA (miRNA))的作用而引起了相当大的关注。值得注意的是，使用Sidt1缺陷(Sidt1−/−)小鼠模型的研究表明，在胃窝细胞中，Sidt1促进了膳食mirna的细胞摄取。尽管越来越多的证据表明SID-1跨膜家族蛋白参与介导核酸摄取，但关于这些蛋白如何能够摄取外源性小rna的精确结构和分子机制的问题仍然存在，特别是在低ph条件下。

在本研究中，研究人员确定了人类SIDT1和SIDT2的低温电镜结构，揭示了它们的整体结构为具有显著结构一致性的二聚体。细胞外结构域(ECDs)和跨膜结构域(TMDs)都参与二聚体的形成。值得注意的是，该研究强调了SIDT1和SIDT2在二聚体或高阶低聚体状态下的存在，而tmd在维持这些二聚体的原位组装中起着关键作用。此外，SIDT1和SIDT2的ECDs可以以ph依赖的方式有效地结合小rna。在酸性条件下，ECDs与小rna的结合亲和力增加，这引发了ECDs的高阶寡聚化。本研究的意义在于揭示了SIDT1和SIDT2摄取RNA的分子基础。了解SIDT1和SIDT2的ph依赖性RNA结合和寡聚化有助于了解它们的功能调控，特别是在它们主要定位的酸性微环境中。

这项工作很重要，原因如下:

1. 本研究全面表征了人类SIDT1和SIDT2的结构特征，它们在体外以二聚体形式存在，在自然环境中形成二聚体或高阶低聚体。

2. SIDT1和SIDT2的ECDs在酸性条件下可以有效结合小RNA，表明其结合和摄取的机制依赖于ph。这一发现推翻了先前关于SIDT1ECD和SIDT2ECD只能结合较长的双链rna (>100 bp)的说法。

3.本研究强调了RNA在酸性条件下触发ECD寡聚化的作用，揭示了寡聚化在其RNA摄取过程中的潜在重要性。

4. 本研究引入了一个模型，其中核酸诱导的寡聚化可能在低pH条件下形成涉及其他伙伴的RNA转运超复合体。

SID-1跨膜家族蛋白首次被鉴定为核酸转运蛋白。然而，ECD区域似乎具有新型核酸结合蛋白的功能，这提出了这些蛋白具有膜结合RNA结合蛋白功能的假设。

“我们的研究强调了RNA在酸性条件下触发ECD寡聚化的作用。此外，我们提出TMD中的磷脂酶活性可能会影响细胞膜系统的流动性，从而揭示了寡聚化在RNA摄取过程中的潜在重要性。”

文章标题

Cryo-EM structures of human SID-1 transmembrane family proteins and implications for their low-pH-dependent RNA transport activity