Nucleic Acids Res：揭示细胞核核仁中RNA发挥作用的分子机制

2021年9月29日 讯 /生物谷BIOON/ --真核细胞能表达多种在细胞核中发挥功能的内源性小型调节性RNAs，此前研究人员通过研究发现，错误的rRNAs会诱导反义核糖体siRNAs（risiRNAs）的产生，从而通过细胞核RNAi缺陷（Nrde）途径来沉默rRNAs的表达。近日，一篇发表在国际杂志Nucleic Acids Research上题为“Antisense ribosomal siRNAs inhibit RNA polymerase I-directed transcription in C. elegans”的研究报告中，来自中国科学技术大学等机构的科学家们揭示了基于秀丽隐杆线虫作为模式生物的核仁RNA干扰的分子机制。

risiRNA生物合成和功能的工作模型。

图片来源：Liao Shimiao et al.

siRNA是一类长度约22个核苷酸的非编码小RNA分子，其在动植物体的生长发育、生殖遗传和免疫防御过程中发挥着重要作用，且是一种优秀的药物分子。通过正向和反向遗传筛选，研究者Guang等人识别出了一系列抑制性的siRNA（SUSI）因子，其或能抑制秀丽隐杆线虫机体中内源性siRNA的产生；当SUSI因子处于缺陷状态时，错误处理的核糖体RNA（rRNA）片段就会在细胞中积累，并诱导核糖体siRNA（risiRNA）的产生，risiRNA能补充rRNA序列并通过激活细胞核的RNA干扰途径来调节rRNA的水平。

这篇研究报告中，研究人员通过遗传筛查克隆了能抑制risiRNA产生的SUSI-5基因，结果发现，SUSI-5基因能编码一种保守的RNA外泌体DIS-3的催化亚单位。通过CRISPR基因编辑技术，研究人员证实，任何的RNA外泌体亚单位的功能性缺陷或会导致risiRNA的积累，而且risiRNA能诱导两种细胞核RNA干扰关键因子NRDE-2和NRDE-3进入核仁，并能与核糖体的RNA前体结构结合，进而抑制RNA聚合酶的转录活性。

图片来源：https://academic.oup.com/nar/article/49/16/9194/6345473

此外，研究人员还发现，RNA外泌体能通过亚细胞定位的变化来对细胞核中rRNA的稳态做出反应；RNA外泌体在多种RNA的加工和代谢过程中扮演着非常重要的角色，而且其主要位于核仁中，细胞内rRNA水平的失衡会导致RNA外泌体从核仁转移到核质中。RNA外泌体的正确亚细胞定位在抑制risiRNA的产生过程中扮演着重要的角色。

综上，本文研究中研究人员建立了一种新型的rRNA监测模型，其或能帮助科学家们理解risiRNAs的生物性角色和作用发挥机制。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Shimiao Liao, Xiangyang Chen, Ting Xu, et al. Antisense ribosomal siRNAs inhibit RNA polymerase I-directed transcription in C. elegans, Nucleic Acids Research (2021). DOI:10.1093/nar/gkab662