2019年9月27日,深圳大學莫蓓莘及崔潔共同通訊在Nature Communications在線發表題為“FIERY1 promotes microRNA accumulationby suppressing rRNA-derived small interfering RNAs in Arabidopsis”的研究論文,發現risiRNA與miRNA競爭AGO蛋白,導致miRNA的豐度受損。risiRNA的去除部分挽救了miRNA豐度缺陷和fry1的植物表型。研究結果為深入了解內源性siRNA的生物發生以及siRNA與miRNA之間的串擾提供了參考。


突破!深圳大學首次揭示rRNA加工和miRNA積累之間的聯系


深圳大學博士后尤辰江為論文的第一作者,莫蓓莘教授和崔潔博士為該論文的通訊作者。該研究得到國家自然科學基金、廣東省創新團隊項目的資助。


小RNA(sRNA)充當植物轉錄后基因沉默(PTGS)中的序列決定因素。PTGS小RNA的兩種主要類型是microRNA(miRNA)和小干擾RNA(siRNA)。像miRNA一樣,PTGS siRNA的長度通常為21-22 nt,但與miRNA不同,它們源自轉基因,病毒和內源性基因座的雙鏈前體,例如TRANS-ACTINGSIRNA(TAS)基因座。miRNA前體被DICER-LIKE1(DCL1)加工成成熟的miRNAs,而來自轉基因,病毒和內源轉錄本的siRNA由其他DCLs生成。


miRNA和siRNA都通過HUA ENHANCER1(HEN1)進行3'末端甲基化。此外,兩種類型的sRNA均與ARGONAUTE1(AGO1)結合形成功能性RNA誘導的沉默復合物(RISC)。沉默機制的部分共享意味著miRNA和siRNA之間的串擾和潛在的相互調節。植物microRNA(miRNA)與ARGONAUTE1(AGO1)相關聯,以指導轉錄后基因沉默并調控眾多生物學過程。盡管AGO1主要在體內結合miRNA,但它也與內源性小干擾RNA(siRNA)結合。但是,尚不清楚miRNA / siRNA的平衡是否會影響miRNA的活性。


突破!深圳大學首次揭示rRNA加工和miRNA積累之間的聯系

在擬南芥中平衡siRNA和miRNA的生物發生的FRY1模型


研究人員發現在WT植物中,FRY1降解PAP以確保細胞質中XRN4和細胞核中XRN2/3的活性。XRN4和XRN2/ 3分別有效降解細胞質和細胞核中的異常RNA,從而阻止siRNA的生物發生。因此,大多數AGO1蛋白被miRNA占據。在fry1突變體中,PAP會積聚并抑制XRN的活性。異常的mRNA和rRNA會積聚并被siRNA途徑捕獲,從而生成與miRNA競爭以占據AGO1和AGO2蛋白的siRNA。也許是為了實現miRNA穩態,在fry1中AGO1水平增加了。因此,AGO1對于miRNA和siRNA結合的正確分配需要RQC。


突破!深圳大學首次揭示rRNA加工和miRNA積累之間的聯系


總之,該研究報道FIERY1(FRY1)參與5'-3'RNA降解,通過抑制核糖體RNA衍生的siRNA(risiRNA)的生物發生來調節miRNA的豐度和功能。在FRY1和5'-3'核外切核酸酶基因XRN2和XRN3的突變體中,發現大量21-nt risiRNA是通過內源性siRNA生物發生途徑生成的。risiRNA的產生與這些突變體中的rRNA加工缺陷有關。研究結果還顯示,這些risiRNAs已加載到AGO1中,從而導致miRNA的加載減少。這項研究揭示了rRNA加工和miRNA積累之間以前未知的聯系。


研究背景


植物microRNA(miRNA)與ARGONAUTE1(AGO1)相關聯,以指導轉錄后基因沉默并調控眾多生物學過程。盡管AGO1主要在體內結合miRNA,但它也與內源性小干擾RNA(siRNA)結合。尚不清楚miRNA / siRNA的平衡是否會影響miRNA的活性。


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