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專業(yè): 膜生物化學(xué)與膜生物物理學(xué)

[交流] Jack D. Keene觀點(diǎn)文章：mRNA轉(zhuǎn)錄后整體調(diào)控

mRNA轉(zhuǎn)錄后整體調(diào)控
The globalization of messenger RNA regulation
http://nsr.oxfordjournals.org/content/1/2/184.full
http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/20148221613136334331.shtm

遺傳信息由DNA轉(zhuǎn)錄為RNA，再翻譯為行使功能的蛋白質(zhì)，這是生命信息表達(dá)的中心法則。自發(fā)現(xiàn)以來，轉(zhuǎn)錄調(diào)控在一直是基因表達(dá)領(lǐng)域的主要研究對(duì)象。而當(dāng)基因轉(zhuǎn)錄后，mRNA分子自身是如何被調(diào)控的？RNA結(jié)合蛋白及非編碼RNA是如何影響mRNA加工、運(yùn)輸、胞內(nèi)定位以及穩(wěn)定性？在應(yīng)激條件或者發(fā)育進(jìn)程中，細(xì)胞如何提高RNA調(diào)控的效率？

杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)中心Jack D. Keene教授是研究RNA調(diào)控的專家，曾發(fā)現(xiàn)并闡明了蛋白的RNA識(shí)別模式（RNA Recognition Motif），而攜帶該模式的蛋白后被證實(shí)為最大的RNA結(jié)合蛋白家族。該發(fā)現(xiàn)對(duì)于RNA調(diào)控研究具有至關(guān)重要的貢獻(xiàn)。Jack D. Keene教授應(yīng)邀為《國家科學(xué)評(píng)論》關(guān)于“RNA研究的前沿進(jìn)展”專題撰稿（http://nsr.oxfordjournals.org/content/1/2.toc），發(fā)表題為“mRNA轉(zhuǎn)錄后整體調(diào)控”（http://nsr.oxfordjournals.org/content/1/2/184.full）觀點(diǎn)文章，對(duì)RNA轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機(jī)制的進(jìn)展進(jìn)行評(píng)述，提出了轉(zhuǎn)錄后RNA被其調(diào)控子（RNA結(jié)合蛋白和/或非編碼RNA）整體化調(diào)控的概念。

Keene教授指出，在mRNA轉(zhuǎn)錄后調(diào)控研究的初期，科學(xué)家鑒定出了mRNA的順式及反式調(diào)控區(qū)域、非編碼調(diào)控RNA、及一系列RNA結(jié)合蛋白，為該領(lǐng)域發(fā)展奠定了良好的基石。由于條件所限，初期研究常采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)研究模式，如某特定RNA結(jié)合蛋白和一個(gè)特定的RNA分子之間的相互作用，這雖然可以為生物學(xué)現(xiàn)象提供解釋，但不足以提供豐富的信息。隨著對(duì)一些RNA經(jīng)典元件如AU-rich Element（ARE）、iron response Element的研究深入，視野從單分子拓展到對(duì)信號(hào)通路的調(diào)控，如神經(jīng)特異性的RNA結(jié)合蛋白HuB通過與100多個(gè)不同的mRNA分子ARE元件結(jié)合，調(diào)控神經(jīng)細(xì)胞的增殖及分化；血紅素生物合成的重要分子Ferritin、Transferrin Receptor、ALAS合成酶等的mRNA，均含有iron response Element，可被鐵調(diào)控蛋白協(xié)調(diào)調(diào)控，共同參與血紅素生成。特定的RNA結(jié)合蛋白可以調(diào)控不同的RNA靶標(biāo)，使細(xì)胞應(yīng)對(duì)及適應(yīng)不同條件，這是轉(zhuǎn)錄后RNA整體化調(diào)控藍(lán)圖的雛形。

Keene教授進(jìn)而指出，測(cè)序技術(shù)的迅速發(fā)展使整體研究mRNA轉(zhuǎn)錄后調(diào)控產(chǎn)生了巨大飛躍。研究者建立了RIP-CHIP-SEQ技術(shù)來鑒定細(xì)胞內(nèi)整體水平的RBP的RNA靶標(biāo)，將RNA-蛋白的相互作用的研究提升到整體細(xì)胞水平。研究發(fā)現(xiàn)：許多RNA結(jié)合蛋白的mRNA靶序列不僅具有類似的序列特征，而且在同一個(gè)信號(hào)通路上或者在同一個(gè)大分子復(fù)合體中。具有相似功能的mRNA被成組的剪切、運(yùn)輸、穩(wěn)定、翻譯或者降解。每個(gè)類型的mRNA在細(xì)胞內(nèi)都有多個(gè)拷貝，每個(gè)mRNA分子可能被不同功能的調(diào)控因子調(diào)控，這原則上為細(xì)胞提供了更大的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的彈性空間，使細(xì)胞以更經(jīng)濟(jì)快捷的方式應(yīng)對(duì)不同生理狀況。

最后，Keene教授對(duì)該領(lǐng)域尚待解決的問題提出展望及見解。在特定的發(fā)育階段，細(xì)胞是如何發(fā)出信號(hào)實(shí)現(xiàn)蛋白-RNA復(fù)合物的激活或抑制或解離？如何建立無偏見的蛋白-RNA結(jié)合研究體系？如何發(fā)展更好的技術(shù)手段來區(qū)分蛋白-RNA瞬時(shí)和穩(wěn)定的結(jié)合？隨著技術(shù)體系的成熟，越來越多的非編碼RNA和RNA結(jié)合蛋白被發(fā)現(xiàn)，整體RNA 轉(zhuǎn)錄后動(dòng)態(tài)調(diào)控研究將產(chǎn)生更大的突破。

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附件 1 : Natl_Sci_Rev-2014-Keene-184-6.pdf

2016-01-26 14:46:41, 70.37 K

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