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什么是半可提取RNA?它们的作用是什么?
【字体: 大 中 小 】 时间:2023年07月20日 来源:Nucleic Acids Research
无膜细胞器(MLOs),也被称为“生物分子凝聚体”,是由液-液相分离(LLPS)的生物过程形成的。MLOs是含有蛋白质和核酸的高度动态体。虽然蛋白质在LLPS中的作用已经被广泛研究,但科学界对RNA的作用越来越感兴趣,RNA是负责无数生物功能的核酸,包括编码、解码、调节和基因表达,最终是蛋白质在相分离中的作用。
最近的研究表明,MLOs含有丰富的RNA,这些RNA通过传统方法很难提取,但可以通过改进的方法(如针状剪切和加热)有效地回收,这种特性被称为半可提取性。这些半可提取的RNA是疾病诊断和治疗中重要的生物标志物和药物靶点。然而,很少有研究成功地鉴定和表征了这些RNA。
为了解决这一差距,早稻田大学助理教授曾超博士与早稻田大学的Michiaki Hamada博士、熊本大学的Takeshi Chujo博士和大阪大学的Tetsuro Hirose博士合作,开发了一种新的生物信息学管道,用于定义人类细胞系中半可提取的RNA。他们的研究结果发表在2023年7月19日的《核酸研究》杂志上。
该团队对5个人类细胞系A10、A549、HEK293、HeLa和HAP1细胞进行了细胞RNA提取和测序。他们使用各种计算方法进一步分析了RNA测序数据。对常规RNA提取法和改进提取法提取的样品进行差异表达分析。研究人员发现,在所有五种细胞系中,RNA转录本始终是半可提取的。重复序列密度和序列基序分析也探讨了影响半可提取性的潜在因素。此外,研究人员使用SEEKR算法进行k-mer分析,根据其k-mer含量对半可提取RNA进行功能分类。
Chao Zeng分享了他们研究的亮点,他解释说:“使用新开发的生物信息学分析管道,我们检查了来自培养的人类细胞类型的原始实验数据,并成功鉴定和表征了1,074种半可提取的RNA,这些RNA可能参与了相分离无膜细胞器的形成。”
在研究半可提取RNA在染色质和细胞内的定位后,研究小组发现这些RNA在抑制和重复异染色质(深色染色)区域富集,特别是在Polycomb-repressed区域。在细胞内,RNA集中在细胞核中,包括核仁,但与染色质分离。
此外,研究人员假设,半可提取的RNA可能潜在地作为与其他RNA相互作用的平台。为了验证他们的假设,他们将半可提取的RNA与近600种与多种其他RNA形成蛋白质介导的RNA-RNA相互作用的枢纽rna进行了比较。他们发现,半可提取的rna确实起到了枢纽的作用,在形成RNA-RNA相互作用中起着关键作用。
对半可提取RNA的进一步分析显示,RNA结合蛋白明显倾向于结合与RNA相关的富AU区域。虽然信使RNA通常在3 '端表现出富含AU的区域,这调节了RNA的稳定性,但半可提取的RNA在5 '端表现出富集的AU区域,表明可能参与未被发现的功能。
该研究提供了人类细胞系中半可提取RNA的第一个数据集,这是研究基于RNA的相分离的宝贵资源。Michiaki Hamada热情地总结道:“未来半可提取RNA与RNA相互作用研究的整合将为RNA诱导的细胞相分离的分子机制提供见解。”
该研究结果为探索RNA在癌症发生和进展、病毒RNA降解和细胞应激反应等生物过程中的参与提供了新的视角,并可以推动癌症和传染病治疗策略的发展。
Landscape of semi-extractable RNAs across five human cell lines
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