circRNA在细胞核中怎么发挥生物学功能?

时间:2017-08-23 14:25:36 点击: 【字体: 收藏

circRNA一般认为是在细胞质中,以转录后调控的形式影响下游基因功能,参与生物学过程。那么,circRNA是否也会在细胞核中发挥功能呢?又是通过什么样的途径行使?通过一篇发表在《Cell Death and Differentiation》上的研究,我们来看看circRNA在细胞核中的角色。


研究背景

circular RNAs是一类闭合环状的RNA序列,可以来源于外显子区域,内含子区域或者保留内含子的外显子成环而来。现有高通量技术的发展,使得我们能发现细胞中大量的circRNA。已有的研究表明,circRNA可以通过miRNA海绵吸附的形式产于转录后调控,可以与RNA结合蛋白互作影响蛋白活性。该研究通过细致的研究,挖掘了在乳腺癌致瘤过程中,circ-Amotl1的重要角色。


研究结果

1.circRNA鉴定

为挖掘肿瘤中circRNA的功能,研究人员通过之前大量的肿瘤细胞与非肿瘤细胞测序数据挖掘,发现一个类血管动蛋白1来源的circRNA(has_circ_0004214, circ-Amotl1)。组织样本研究结果显示,circ-Amotl1在乳腺癌的癌组织中明显比癌旁组织表达高,在肿瘤细胞系中比非肿瘤细胞系中高。

通过特异性的siRNA干扰,研究人员发现细胞增殖减弱,凋亡增强;异位表达circ-Amotl1增强细胞增殖,减少凋亡比率。因此,circ-Amotl1是一个影响细胞增殖凋亡功能的circRNA。

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为进一步证明circ-Amotl1在肿瘤中的作用,研究人员用裸鼠移植模型进行了验证。结果显示,过表达组肿瘤体积更大,凋亡细胞变少,发生骨转移。更进一步的单细胞克隆培养和移植实验也都验证了circ-Amotl1的异常表达会影响肿瘤的形成。因此,circ-Amotl1是一个影响肿瘤形成的circRNA。

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2. circRNA与蛋白结合

为更进一步的理解circ-Amotl1在肿瘤发生过程中的作用,研究人员想到了是否可以有潜在结合的致瘤蛋白。Pull down实验表明,circ-Amotl1可以特异性的和c-myc,EGF,c-myb,NF1和AKT结合,且c-myc结合最强。进一步的pull down验证实验也表明两者可以相互拉下对方。因此,circ-Amotl1可以和致瘤蛋白c-myc结合。

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3. circRNA对蛋白的功能影响

c-myc是一个影响大量基因表达的肿瘤基因。因此,研究人员对异位表达circ-Amotl1和对照细胞中c-myc的靶基因进行了检测。结果显示,大量的基因发生上调。此外,进一步实验验证表明,circ-Amotl1的存在对于c-myc结合到靶基因启动子区,影响他们的表达是必需的。

一般认为,circRNA是在细胞质中发挥功能。但是对circ-Amotl1的定位显示,其主要定位于细胞核中,与c-myc定位一致;沉默circ-Amotl1,减少c-myc在核定位。因此,circ-Amotl1的存在对于c-myc的核定位非常重要。

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那么,具体的结合位点在哪里?通过对c-myc蛋白结构的了解及circ-Amotl1的序列特征,研究人员通过软件预测了两者之间的结合关系,研究人员发现circ-Amotl1的中心区域主要结合到c-myc的C末端。通过突变结合位点区域,确实发现两者不再发生结合,无论是细胞还是小鼠模型中。因此,结构分析表明circ-Amotl1通过与c-myc的C末端的结合影响其核定位和功能行使。

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研究结论

该研究通过高通量测序数据挖掘和验证,找到了影响乳腺癌肿瘤发生的circRNA(circ-Amotl1),深入的功能机制研究表明,circ-Amotl1通过在细胞核中结合c-myc影响其对下游靶基因的调控。该研究为拓宽circRNA在细胞核中的功能提供了思路。

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参考文献:Qi Yang, William W Du et al,. A circular RNA promotes tumorigenesis by inducing

c-myc nuclear translocation. Cell Death and Differentiation (2017), 1–12.


转自基因芯片知识屋