外显子来源环形RNA的表达调控与功能研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院分子细胞科学卓越创新中心) | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangyahui00
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环形RNA(circRNAs)是前体RNA外显子通过反向剪接产生的闭合的转录本。随着高通量测序技术的进步与算法的成熟,数以万计的circRNAs在不同物种里面被发现,如果蝇、小鼠和人等。但到目前为止,大部分circRNAs的表达调控规律以及功能仍亟待研究。之前的研究揭示成环外显子两侧内含子中的互补配对序列能够促进反向剪接与circRNA的生成。尽管具有相同的顺式调控元件,相同circRNA在不同细胞系和组织的表达水平却差异很大,提示可能有反式调控蛋白因子参与circRNA的表达调控。为了寻找参与circRNA表达调控的蛋白,我们首先构建了一个可诱导的circm Cherry表达质粒作为报告系统,然后利用人的全基因组si RNA文库进行了高通量的筛选,最后我们鉴定到103个RNA结合蛋白可能参与circRNA的表达调控,包括很多免疫相关的蛋白因子,如干扰素增强子结合因子3(ILF3)。ILF3基因通过可变剪接和可变多聚腺苷酸化产生了不同的蛋白产物,如NF90和NF110。进一步,我们发现NF90和NF110主要是通过它们的双链RNA结合结构域直接结合到成环外显子两侧内含子之间形成的互补配对序列上,稳定这种互补配对从而促进反向剪接。正常生理条件下,细胞浆的NF90和NF110会结合成熟的circRNAs;当病毒感染时,NF90和NF110的出核导致了circRNA生成的减少,进一步释放细胞浆的NF90和NF110去结合病毒的m RNA,抑制病毒m RNA的翻译与病毒的复制。CircRNAs是如何被降解的?由于它们环状的构象,降解线性RNA的外切核酸酶不能直接降解circRNAs。我们发现circRNAs在生理条件下非常稳定,但在poly(I:C)刺激或病毒感染时,circRNAs会被激活的内切核酸酶RNase L快速降解。在正常细胞里面,circRNAs会倾向于结合具有直接抗病毒活性的核酸受体,如PKR。这种特异性结合是依赖于大部分circRNAs倾向于在分子内部形成16-26bp的不完全的互补配对RNA结构。另外,我们发现病毒刺激导致的circRNA快速降解有利于PKR的快速激活从而发挥有效的抗病毒免疫反应。有意思的是,我们在自身免疫性疾病系统性红斑狼疮病人来源的免疫细胞里面也发现了circRNA的整体减少与PKR的过度激活。综上,这些结果揭示了circRNAs在病毒感染时的表达调控规律,以及对病毒复制与自身免疫性疾病中的重要功能。
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