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我校科研团队发现在蓝细菌中存在以RNase E为核心的RNA降解体

核心提示: 近日,农业微生物学国家重点实验室陈雯莉教授团队的研究成果在线发表在国际学术期刊Nucleic Acids Research。该研究发现了在蓝细菌中存在以RNase E为核心的RNA降解体。

南湖新闻网讯(通讯员 盛柯)近日,农业微生物学国家重点实验室陈雯莉教授团队的研究成果以“RNase II binds to RNase E and modulates its endoribonucleolytic activity in the cyanobacterium Anabaena PCC 7120”为题在线发表在国际学术期刊Nucleic Acids Research。该研究发现了在蓝细菌中存在以RNase E为核心的RNA降解体。

这是研究团队继发现鱼腥蓝细菌Anabaena PCC7120中RNase E的非催化区域C末端可以结合PNPase后,进一步发现Alr1240蛋白可以特异性结合在RNase E的催化区域N端,并且体外酶活实验表明Alr1240是核酸外切酶RNase II,这是目前第一个被发现可以结合在RNase E催化区域的RNase。

在细菌中,RNA降解是由一种关键的核酸内切酶RNase E介导的第一步剪切,在模式生物Escherichia coli中,RNase E主要包括两部分功能区域:N端的催化区域和C端的非催化区域,并且通过C端的非催化区域招募其它RNase或调控蛋白形成一个控制细胞内RNA turnover的降解复合体(主要包括核酸外切酶PNPase、解旋酶RhlB以及糖酵解酶enolase)。类似的RNA降解复合体在其它少数细菌中也发现过,但主要是存在于变形菌门Proteobacteria中,而且在不同细菌中组分也不相同。

本研究发现,Alr1240蛋白可以在PCC 7120细胞裂解液中与RNase E共纯化,并且与已知的RNase E互作核酸酶结合在其催化区域C端不同的是,Alr1240可以结合在RNase E的催化区域N末端,它是一种RNB家族蛋白,包括N端和C端的非催化区域(Alr1240-CSD和Alr1240-S1负责RNA binding)以及中间的RNB家族蛋白催化区域(Alr1240-RNB)。Alr1240负责结合RNase E的为N端和C端的非催化区域。该家族蛋白在E.coli中包括RNase II和RNase R,而在Anabaena PCC 7120中Alr1240行使的是RNase II功能。

此外,本研究构建了分别在RNase E和RNase II表达基因后原位标记GFP和BFP的蓝细菌菌株,FRET实验(荧光共振能量转移)表明,RNase E和RNase II可以在细胞中紧密结合形成一个蛋白复合体,并且该蛋白复合体定位于细胞质中,这与E.coli中RNase E是一种细胞膜定位蛋白不同。分别以RNase II的底物(3'-FAM荧光修饰的16ss,30ss),以及以5'-单磷酸化处理、3'-FAM荧光修饰的RNase E的多种RNA底物(13 bp的LU13,30 bp的CRISPR3以及62 bp的RNA62)进行酶活实验,结果表明Anabaena PCC 7120中RNase II与RNase E的互作不影响RNase II的核酸外切酶活性,但会特异性增强RNase E的核酸内切酶活性。据目前所知,Anabaena RNase II是第一个能够与RNase E催化区域互作的RNase,这也许代表了一种新型的RNA降解复合体以及调控该复合体的一种新型机制。由于Anabaena RNase E能够通过不同的区域结合RNase II和PNPase,很有可能这三种蛋白能通过形成一个大的复合体对细胞内的RNA代谢进行共同调控。

我校生科学院博士研究生周聪和中国科学院水生生物研究所助理研究员张巨源博士(2015年华中农业大学出站博士后)为论文共同第一作者,陈雯莉教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(31570048)、国家重点研发计划(2018YFE0105600)及中国科学院水生所特色研究所服务项目(Y65Z021501)的支持。

审核人:陈雯莉

论文链接https://doi.org/10.1093/nar/gkaa092

责任编辑:徐行
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