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曹曉風與錢文峰研究組合作發現poly(A)尾中鳥嘌呤含量調控翻譯的新機制

  poly(A)尾對真核生物mRNA具有關鍵的調控功能,是其穩定性的重要決定元件。盡管poly(A)尾如此重要,在被發現後的幾十年裏,其序列竟然極少被精確解讀過。主要原因在于,擴增簡單串聯的單核苷酸序列會導致聚合酶滑動,從而造成測序結果的移碼和亂碼。近幾年,一些針對mRNA尾的高通量測序技術逐步建立。例如,PAL-seq通過不同poly(A)長度樣品的標准曲線估計待測定mRNApoly(A)尾長度。Tail-seq則針對二代測序的原始圖像數據開發了算法,通過與標准品比較,推斷poly(A)尾的長度及序列。人類細胞系中Tail-seq的結果顯示:poly(A)尾內存在非A核苷酸(GUC),其中鳥苷酸G所占比例最高。然而,由于難以進一步獲得相關突變體,目前對于poly(A)尾中G的分子功能以及作用機制仍鮮有報道。 

 

  中國科學院遗传与发育生物学研究所、植物研究所以及宾夕法尼亚大学合作,通過對mRNA全長poly(A)尾進行測序並發展下遊生物信息學算法提取高質量測序信息,發現在模式植物擬南芥的poly(A)尾中存在非A核苷酸,且G的比例最高:10%poly(A)尾內含有至少一個鳥苷酸G,其G含量分布範圍爲0.8-28%。研究人員隨後以擬南芥poly(A)結合蛋白家族核心成員AtPAB2AtPAB4AtPAB8爲研究對象,構建了一系列重要的突變體。並通過進一步整合CLIP-seqribo-seqmRNA穩定性檢測等高通量實驗技術發現:poly(A)尾中G含量的差別可導致AtPAB對不同mRNA的差異結合,且G可通過對AtPAB的結合抑制效應下調mRNA的翻譯效率。該研究充分展示了測序技術與算法的結合在解析生物大分子調控過程中的強大優勢。其研究結果是對分子生物學中心法則的拓展與創新,對探究其他物種中mRNA的轉錄後調控機理具有重要參考價值。 

 

  上述研究于201993日在Genome Biology雜志上在線發表 (DOI10.1186/s13059-019-1799-8) 中國科學院遗传与发育生物学研究所肇濤瀾、郇慶、孫婧與劉春豔博士爲共同第一作者;曹曉風與錢文峰研究員爲共同通訊作者;中科院植物所劉春明研究組與賓夕法尼亞大學Brian D. Gregory研究组也参与了研究工作。该研究得到国家自然科学基金委、科技部、中國科學院以及植物基因组学国家重点实验室的资助。 

 

: poly(A)尾中的鳥苷酸(G)可通過抑制與AtPAB的結合下調翻譯效率