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利用RBP siRNA文库筛选环状RNA调控蛋白
人阅读 发布时间:2015-04-02 17:36
环状RNA(circular RNA,circRNA)是最近发现的一类特殊的非编码RNA,它大量存在于真核细胞胞质内,主要由pre-mRNA通过可变剪切加工产生。近年研究发现,circRNA会参与到多类生物学过程中,具有重要的调控功能,研究意义巨大。3月12日发布的Cell报道了南澳大利亚大学研究者关于circRNA调控相关RNA结合蛋白及其对EMT影响的研究结果。
本项研究中,研究者选择人乳腺上皮细胞(human mammary epithelial cell,HMLE)作为研究对象,当使用TGF-β处理HMLE,该类型细胞会出现明显的间质化,成为mesHMLE(mesenchymal human mammary epithelial cell with typical morphology and marker expression)。利用RNA-Seq,研究者在HMLE和mesHMLE的整个转录组中分别发现了5178个和8084个circRNA,其中有 3417个是共有的。两类细胞中,来源于无差异高丰度转录本(FPKM>1,mesHMLE中丰度提高不到25%)的circRNA占这部分转录本 的比例与所有circRNA占整个转录组的比例是基本一致的,而两种细胞共有的circRNA也与其同源的mRNA表现出负相关关系,另外,其他分析表 明,circRNA增加也并非是由于TGF-β处理后细胞增殖速度加快,这些结果可以证明mesHMLE中circRNA的增加时由于转录后调控所产生, 并非由于circRNA所对应的pre-mRNA转录水平增加。
本项研究中,研究者选择人乳腺上皮细胞(human mammary epithelial cell,HMLE)作为研究对象,当使用TGF-β处理HMLE,该类型细胞会出现明显的间质化,成为mesHMLE(mesenchymal human mammary epithelial cell with typical morphology and marker expression)。利用RNA-Seq,研究者在HMLE和mesHMLE的整个转录组中分别发现了5178个和8084个circRNA,其中有 3417个是共有的。两类细胞中,来源于无差异高丰度转录本(FPKM>1,mesHMLE中丰度提高不到25%)的circRNA占这部分转录本 的比例与所有circRNA占整个转录组的比例是基本一致的,而两种细胞共有的circRNA也与其同源的mRNA表现出负相关关系,另外,其他分析表 明,circRNA增加也并非是由于TGF-β处理后细胞增殖速度加快,这些结果可以证明mesHMLE中circRNA的增加时由于转录后调控所产生, 并非由于circRNA所对应的pre-mRNA转录水平增加。
全转录组circRNA分布与无差异高丰度转录本组circRNA分布对比
pre-mRNA产生的circRNA和同源线性RNA丰度变化对比
基于以上实验与分析结果,研究者认为EMT过程中circRNA调控机 制是独立的,并推测可能有某些蛋白因子与此过程有关。为此,研究者针对一些相关的RNA结合蛋白(RNA binding protein,RBP)构建了一个siRNA文库,同时构建了一个双荧光素酶报告基因,在HEK293T细胞中进行siRNA文库筛选。当该荧光素酶报 告基因所产生的pre-mRNA被剪切成circRNA时,会产生绿色荧光,当pre-mRNA被剪切成线性RNA时,则产生红色荧光。通过评估两种荧光 颜色比例,可筛选出circRNA形成关键蛋白,再配合蛋白敲除后的RNA-Seq结果,最终发现,当QKI蛋白被敲除时,该比例下降最多,该蛋白即为筛 选结果。RIP-Seq结果也表明QKI是直接结合到pre-mRNA上,其结合位点(QKI response elements,QRE)通常位于环状RNA切割位点外侧。对于TGF-β所引起的EMT过程中QKI诱导产生的circRNA的功能,研究者没有在这些circRNA发现连续出现的miRNA结合位点, 他们认为这些circRNA并不是以miRNA海绵的形式发挥功能,circRNA在EMT过程中可能是依靠其自身较长的半衰期有关,他们也将进一步对此 机制进行探索。
本项研究利用RBP siRNA文库高通量筛选,发现了一个与circRNA产生相关的RBP,并对细胞EMT过程中circRNA的角色进行了初步探索。研究者希望进一步了解circRNA的功能,在未来能针对这种比较稳定的转录本开发出有效的癌症治疗手段。
相关文献:Conn S J, Pillman K A, Toubia J, et al. The RNA Binding Protein Quaking Regulates Formation of circRNAs[J]. Cell, 2015, 160(6): 1125-1134.