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Mol Cell | P小体中的mRNA随细胞周期变化

BioArt · 公众号 · 生物 · 2024-10-23 08:34

正文

撰文 | 一只鱼

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。