MolCell|P小体中的mRNA随细胞周期变化

小赵的备忘录 2024-10-27 08:34:34

引言

P body小体(PB)是广泛存在于真核生物细胞中的核糖核蛋白(RNP)颗粒 ,其中含有各种参与翻译调控和RNA降解的RNA结合蛋白(RBP)和RNA分子,但是在细胞周期中PB的内含物如何变化以适应细胞需求仍不清楚。

近日,来自法国索邦大学的Dominique Weil和Adham Safieddine(第一作者兼共同通讯)研究团队在Molecular Cell上发表题为Cell-cycle-dependent mRNA localization in P-bodies的文章,发现PB中的RNA分子随着细胞周期是高度动态化的,但并不随着细胞质中的RNA一起变化,mRNA的PB定位是由RBP和RNA特征调控的。

研究人员首先观察了在细胞周期中PB的形态变化,发现从G1到G2期PB体积变大,接下来他们从不同细胞周期的细胞中分离纯化了PB并进行了蛋白质组分析检测其内含物,发现主要的PB蛋白随着细胞周期并不发生变化。然后他们通过RNA-seq检测了其中的RNA成分,发现PB中的RNA随着细胞周期是高度动态化的。进一步他们分析了PB中RNA的表达水平和其在细胞质中的表达水平,发现二者是部分非偶联的。接下来他们用单分子荧光原位杂交(smFISH)进行验证,在PB和细胞质中FBXO5转录本在G1S和S中期达到峰值,只不过在PB中表达量显著更高,在PB和细胞质中CLK1转录本随着细胞周期逐渐降低,在G2M期达到峰值。接下来他们主要关注那些在G2期具有明显细胞质上调的mRNA,TOP2A的mRNA在细胞质中表达量很高,而在PB中没那么高,但是在某些细胞中大量TOP2A的mRNA在PB中累积,而在细胞质中几乎没有。他们分析发现那些具有高RNA表达和低PB定位的细胞对应G2期细胞,这时该蛋白需求量较大,因而高度表达。他们猜测在有丝分裂之后,G1早期时,残余的TOP2A mRNA会被运送到PB中,通过实验发现,在S和G2期细胞中TOP2A mRNA水平很高,但是定位在PB中的并不多,而G1期细胞具有两种模式,要么是极少要么是中度的TOP2A表达,但是在PB中明显累积。因此,细胞在退出有丝分裂之后PB会捕获一部分mRNA。他们还利用高通量smFISH检测了细胞周期中的RNA定位,选择了94个mRNA进行检测,发现一部分要在有丝分裂到G1期转变的时候降解的mRNA会在G1期时累积在PB中。接下来他们搜索了可能影响mRNA定位的RBP,发现HuR-ARE互作会影响G2期mRNA定位于PB。然后他们分析了可能导致PB定位的mRNA特征,发现G1中期时PB中富集的mRNA特别长,并且这种长度差异主要是由于编码区域导致的。于是他们转染了不同长度的RLuc,发现如果RLuc的CDS由0.9kb延长到1.7-1.8kb会导致其在G1早期细胞的PB中显著累积更多。因此,RNA长度是导致G1期细胞PB中mRNA累积的一个关键因素。

P小体内的mRNA随细胞周期变化(Credit: Molecular Cell)

总的来说,这项研究揭示了细胞周期中PB内RNA的变化,说明PB不仅仅只是一个储存过量未翻译的mRNA的场所。

参考文献

https://doi.org/10.1016/j.molcel.2024.09.011

责编|探索君

排版|探索君

来源|BioArt

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