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
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。
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。
- 1.A census of human RNA-binding proteins · Nat Rev Genet 2014
- 2.Maternal mRNA deadenylation and decay by the piRNA pathway in the early Drosophila embryo · Nature 2010
- 3.Drosophila Pgc protein inhibits P-TEFb recruitment to chromatin in primordial germ cells · Nature 2008
- 4.RNA stabilization by the AU-rich element binding protein, HuR, an ELAV protein · EMBO J 1998
- 5.iCLIP: protein-RNA interactions at nucleotide resolution · Methods 2014
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