來(lái)源：生物世界 2022-11-18 10:46
這項(xiàng)研究有助于深入理解蛋白翻譯調(diào)控方式的多樣性以及通用轉(zhuǎn)錄機(jī)器區(qū)分線性RNA和環(huán)狀RNA翻譯模板的方式，同時(shí)也為環(huán)狀RNA生物學(xué)提供更新的認(rèn)知。
環(huán)狀RNA（circRNA）是一類具有共價(jià)閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)的單鏈RNA分子。除了少部分環(huán)狀RNA來(lái)源于蛋白編碼基因的內(nèi)含子、非編碼基因或基因間的非編碼區(qū)域，絕大多數(shù)環(huán)狀RNA是蛋白編碼基因外顯子的反向剪接（back-splicing）產(chǎn)物。盡管環(huán)狀RNA主要定位于細(xì)胞質(zhì)，但其缺少經(jīng)典的翻譯起始信號(hào)，所以環(huán)狀RNA長(zhǎng)久以來(lái)被認(rèn)為是一類非編碼RNA（non-coding RNA）。
直至近年，部分研究和多組學(xué)證據(jù)表明，果蠅和哺乳動(dòng)物細(xì)胞中至少一部分內(nèi)源性環(huán)狀RNA與多聚核糖體（polyribosome）直接結(jié)合，可以作為蛋白質(zhì)的翻譯模板，通過(guò)表達(dá)出的蛋白在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮重要調(diào)控功能。由于環(huán)狀RNA的結(jié)構(gòu)特殊性，其翻譯過(guò)程所受的調(diào)控方式可能不同于線性mRNA，并且細(xì)胞可能存在某種調(diào)控方式幫助通用翻譯機(jī)器區(qū)分線性RNA和環(huán)狀RNA翻譯模板。
然而，目前環(huán)狀RNA翻譯領(lǐng)域的研究絕大多數(shù)集中于環(huán)狀RNA編碼蛋白的生理病理功能，而對(duì)環(huán)狀RNA翻譯過(guò)程的調(diào)控機(jī)制卻缺乏深入探索，特別是參與調(diào)控環(huán)狀RNA翻譯的翻譯起始因子（eukaryotic translation initiation factors，eIFs）種類及其具體分子機(jī)制尚不清晰。
近日，重慶大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院黃川團(tuán)隊(duì)在 Nucleic Acids Research 期刊上發(fā)表題為：eIF3j inhibits translation of a subset of circular RNAs in eukaryotic cells 的研究論文。該研究揭示了eIF3j蛋白特異抑制環(huán)狀RNA翻譯起始的分子機(jī)制和生理學(xué)意義。
該研究建立了一個(gè)環(huán)狀RNA circSfl翻譯蛋白表達(dá)系統(tǒng)（circSfl-derived protein reporter system），進(jìn)而通過(guò)RNAi干擾技術(shù)，對(duì)所有43個(gè)果蠅翻譯起始因子eIFs進(jìn)行篩選，系統(tǒng)探究了各類eIFs在環(huán)狀RNA翻譯起始過(guò)程中的功能。該研究發(fā)現(xiàn)eIF3復(fù)合物的不同成員對(duì)環(huán)狀RNA翻譯具有相反的調(diào)控功能（conflicting functions）：eIF3核心復(fù)合物（如eIF3a、3b、3c、3d1等）是環(huán)狀RNA翻譯所必需的，而eIF3j等是環(huán)狀RNA翻譯的負(fù)調(diào)控因子。此外，eIF3j蛋白對(duì)線性Sfl mRNA的翻譯能力并無(wú)明顯抑制作用，這證明了eIF3j蛋白對(duì)環(huán)狀RNA翻譯調(diào)控的特異性。系列分子機(jī)理實(shí)驗(yàn)表明，eIF3j蛋白通過(guò)其C末端結(jié)構(gòu)域與蛋白編碼環(huán)狀RNA直接結(jié)合，進(jìn)而阻礙eIF3核心復(fù)合物募集至環(huán)狀RNA的UTR區(qū)域，阻止翻譯起始復(fù)合物PIC的組裝以及環(huán)狀RNA的正確翻譯起始。
進(jìn)一步，研究團(tuán)隊(duì)利用circSfl穩(wěn)定轉(zhuǎn)染細(xì)胞系模擬了circSfl高表達(dá)細(xì)胞（果蠅神經(jīng)組織），并發(fā)現(xiàn)在熱脅迫環(huán)境中，eIF3j蛋白抑制環(huán)狀RNA翻譯蛋白CdSfl（circSfl-derived Sfl）的表達(dá)，讓熱激細(xì)胞正常進(jìn)入死亡程序。該調(diào)控行為可能是清除受損細(xì)胞的應(yīng)答機(jī)制，并保證正常細(xì)胞的生命活動(dòng)。為繼續(xù)探究eIF3j蛋白抑制環(huán)狀RNA翻譯起始的廣譜性，作者分析了所有在S2細(xì)胞通過(guò)ribosome profiling技術(shù)鑒定出的內(nèi)源性ribo-circRNAs，并發(fā)現(xiàn)eIF3j蛋白可以阻礙eIF3核心復(fù)合物與一部分ribo-circRNAs（如circPde8）的結(jié)合，從而抑制它們的翻譯活性。這證明了eIF3j蛋白介導(dǎo)的環(huán)狀RNA翻譯抑制機(jī)制是蛋白表達(dá)調(diào)控重要而廣泛的分子機(jī)制。
1）系統(tǒng)評(píng)價(jià)了所有43個(gè)eIFs對(duì)環(huán)狀RNA翻譯起始的調(diào)控作用；
2）闡明了eIF3j蛋白通過(guò)阻止eIF3核心復(fù)合物結(jié)合蛋白編碼環(huán)狀RNA，進(jìn)而抑制環(huán)狀RNA翻譯起始的具體分子機(jī)制；
3）揭示了eIF3j介導(dǎo)的環(huán)狀RNA翻譯抑制通路的細(xì)胞生理意義。
總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究有助于深入理解蛋白翻譯調(diào)控方式的多樣性以及通用轉(zhuǎn)錄機(jī)器區(qū)分線性RNA和環(huán)狀RNA翻譯模板的方式，同時(shí)也為環(huán)狀RNA生物學(xué)提供更新的認(rèn)知。
該研究由重慶大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院黃川教授團(tuán)隊(duì)完成，并受到中科大單革教授大力支持。論文的共同第一作者為重慶大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士生宋振興和林佳美，論文的通訊作者為黃川教授。
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