陈雪梅团队发现NAD+帽子修饰如何控制基因表达的新方法,在Nat Commun发布。

2024-03-16 生活常识 关注公众号
    # 揭秘RNA修饰:新型NAD-RNA脱帽酶揭示生命调控新机制
Nat Commun | 陈雪梅团队揭示了NAD+帽子修饰参与基因表达调控的新机制    RNA修饰,这一表观遗传调控的关键手段,在近年来的研究中持续引发关注。科研界已经发现数百种RNA化学修饰,其中包括N1-甲基腺嘌呤(m1A)、N6-甲基腺嘌呤(m6A)和5-甲基胞嘧啶(m5C)等。近期,一个更为引人注目的研究焦点集中在mRNA的5'末端非典型加帽修饰上,尤其是NAD+帽子修饰。
    在真核生物与原核生物中广泛存在的NAD-RNA,其种类各异且分布于不同类型的RNA分子中,包括编码蛋白的mRNA和一些小型调控RNA。2024年3月15日,北京大学生命科学学院及北大-清华生命科学联合中心陈雪梅课题组在《Nature Communications》杂志发表了一项突破性研究,首次揭示了细菌和古细菌中Toll/interleukin-1受体(TIR)结构域蛋白具有强烈的NAD-RNA脱帽酶活性。
    这项研究证实,TIR结构域蛋白能够特异性地从NAD+帽子修饰中去除NAM基团,生成全新的非典型加帽修饰——环化ADPR-RNA及其变体。此外,研究还揭示了该脱帽活性高度依赖于特定的谷氨酸残基催化位点,并且在促进TIR结构域蛋白寡聚化的条件下表现出增强的活性。
    目前,已知存在两类NAD-RNA脱帽酶,一类是以大肠杆菌的NudC为代表的通过裂解焦磷酸键来去除NAD+帽子的Class-I脱帽酶;另一类则是以酵母、拟南芥和哺乳动物中的DXO/Rai1家族酶为代表,可以直接从RNA上完全移除整个NAD+帽结构的Class-II脱帽酶。
    然而,不同于这两类脱帽酶,陈雪梅课题组发现的TIR结构域蛋白对NAD-RNA的脱帽作用具有高度专一性,不作用于其他如FAD帽子修饰和dpCoA帽子修饰的RNA。
    更令人振奋的是,本研究在大肠杆菌体内进行的功能实验显示,过表达AbTir蛋白可抑制细胞生长并显著降低游离NAD+和NAD-RNA水平。全转录组范围内的NAD-RNA测序分析进一步表明,一小部分涉及“分子运输”和“氧化还原酶活性”的基因产生的NAD-RNA更容易受到AbTir的靶向调控。
    此项研究成果不仅揭示了TIR结构域蛋白在RNA修饰领域的新功能,而且暗示其可能通过影响NAD-RNA的表达水平参与到生物体的抗病免疫过程中。这一开创性的发现为深入理解RNA修饰如何调控生命过程提供了新的理论基础和研究方向。

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