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原文
Molecular Cell· Masataka Suzawa, Chen Qiu, Ahsan H. Polash, Misaki Yamaji, Alexis A. Jacob, Wataru Horikawa, Eva M. Farroha, Murchana Barua, Xuesong Feng, Chengyu Liu, Jason G. Williams, Davide Randazzo, Vittorio Sartorelli, Eugene Valkov, Masashi Yamaji, Traci M. Tanaka Hall, Markus Hafner·· 19 小时前精选评分58

DND1-NANOS3 通过 mRNA 3′ UTR 中的七核苷酸序列塑造原始生殖细胞转录组

DND1-NANOS3 shapes the PGC transcriptome via a heptanucleotide sequence in mRNA 3′ UTRs

导读

Suzawa 和 Qiu 等人发现生殖系特异的 RNA 结合蛋白 DND1 与 NANOS3 形成复合物,通过 mRNA 3′ UTR 协作抑制细胞周期和表观遗传调控因子的表达。两蛋白单独时分别具有低和无序列特异性,借助复合物实现双因子授权式的靶标选择。

深度解读

转录后基因调控研究早已确立一个基本图景:RNA结合蛋白(RBP)是这类调控的核心执行者,人类中经人工策展的RBP多达1542个,其与不同RNA类的相互作用构成庞大的调控网络 [1]。经典范式是,3′UTR中的顺式作用元件被特定RBP识别,进而决定mRNA的稳定性与翻译,例如HuR结合AU富集元件从而延缓癌基因、细胞因子等转录本RNA体的降解 [4];iCLIP等技术在全基因组尺度上以单核苷酸分辨率绘制RBP的结合位点,为解析这类识别提供了工具 [5]。生殖系对转录后调控的依赖尤其突出:果蝇早期胚胎中,piRNA通路可借助与nos 3′UTR特定区域互补的piRNA,经CCR4介导母源mRNA的脱腺苷化与降解 [2];而在生殖细胞特化阶段,RNAPII依赖的转录被全局抑制 [3],此时基因表达的控制权在很大程度上转移到转录后层面。但一直悬而未决的问题是:单个RBP如何获得足以锁定特定靶mRNA的特异性,尤其是那些自身序列特异性很低的RBP。

Suzawa和Qiu等人针对生殖系特异的RBP DND1与NANOS3给出了一个答案,即“双因子授权”模式。DND1本身序列特异性低,NANOS3甚至不具备序列特异性,但二者作为复合物共同作用时,能够选中带有一段独特3′UTR的靶mRNA——其标志是3′UTR中存在一个七核苷酸序列——并协同抑制其中细胞周期调控因子和表观遗传调控因子的表达,由此塑造原始生殖细胞(PGC)的转录组。

这一结果把此前的认识向前推了一步。经典模型中,识别3′UTR顺式元件并施加调控的通常是单一RBP,其特异性源于蛋白与RNA序列的直接对应关系,如HuR之于ARE [4];该工作则表明,两个各自特异性有限的RBP可以通过形成复合物、依托靶标3′UTR上的短序列特征协作完成精确的靶标选择。与piRNA通路中依赖小RNA互补来指定3′UTR靶点的机制 [2] 相比,这也提示生殖系内还存在另一条以蛋白复合物为中心的3′UTR依赖性抑制通路,且作用对象直指细胞周期与表观遗传调控这类对PGC命运至关重要的分子类别。

当然,摘要并未交代抑制的具体执行方式究竟是mRNA降解还是翻译阻遏,也未说明DND1-NANOS3复合物如何在结构上识别那段七核苷酸序列、是否还有其他因子参与其中,以及这套“双因子授权”在体内PGC发育中的完整生理后果。这些问题仍待后续研究回答。

推荐理由

论文给出了 DND1-NANOS3 识别的七核苷酸序列与双因子协作机制,可作为生殖系转录后调控研究的比较参照。

来源:Molecular Cell · cell.com

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