南湖新聞網(wǎng)訊（通訊員 盛柯）近日，農(nóng)業(yè)微生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳雯莉教授團(tuán)隊(duì)的研究成果以“RNase II binds to RNase E and modulates its endoribonucleolytic activity in the cyanobacterium Anabaena PCC 7120”為題在線發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Nucleic Acids Research。該研究發(fā)現(xiàn)了在藍(lán)細(xì)菌中存在以RNase E為核心的RNA降解體。
這是研究團(tuán)隊(duì)繼發(fā)現(xiàn)魚(yú)腥藍(lán)細(xì)菌Anabaena PCC7120中RNase E的非催化區(qū)域C末端可以結(jié)合PNPase后，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)Alr1240蛋白可以特異性結(jié)合在RNase E的催化區(qū)域N端，并且體外酶活實(shí)驗(yàn)表明Alr1240是核酸外切酶RNase II，這是目前第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)可以結(jié)合在RNase E催化區(qū)域的RNase。
在細(xì)菌中，RNA降解是由一種關(guān)鍵的核酸內(nèi)切酶RNase E介導(dǎo)的第一步剪切，在模式生物Escherichia coli中，RNase E主要包括兩部分功能區(qū)域：N端的催化區(qū)域和C端的非催化區(qū)域，并且通過(guò)C端的非催化區(qū)域招募其它RNase或調(diào)控蛋白形成一個(gè)控制細(xì)胞內(nèi)RNA turnover的降解復(fù)合體（主要包括核酸外切酶PNPase、解旋酶RhlB以及糖酵解酶enolase）。類似的RNA降解復(fù)合體在其它少數(shù)細(xì)菌中也發(fā)現(xiàn)過(guò)，但主要是存在于變形菌門Proteobacteria中，而且在不同細(xì)菌中組分也不相同。
本研究發(fā)現(xiàn)，Alr1240蛋白可以在PCC 7120細(xì)胞裂解液中與RNase E共純化，并且與已知的RNase E互作核酸酶結(jié)合在其催化區(qū)域C端不同的是，Alr1240可以結(jié)合在RNase E的催化區(qū)域N末端，它是一種RNB家族蛋白，包括N端和C端的非催化區(qū)域（Alr1240-CSD和Alr1240-S1負(fù)責(zé)RNA binding）以及中間的RNB家族蛋白催化區(qū)域（Alr1240-RNB）。Alr1240負(fù)責(zé)結(jié)合RNase E的為N端和C端的非催化區(qū)域。該家族蛋白在E.coli中包括RNase II和RNase R，而在Anabaena PCC 7120中Alr1240行使的是RNase II功能。
此外，本研究構(gòu)建了分別在RNase E和RNase II表達(dá)基因后原位標(biāo)記GFP和BFP的藍(lán)細(xì)菌菌株，F(xiàn)RET實(shí)驗(yàn)（熒光共振能量轉(zhuǎn)移）表明，RNase E和RNase II可以在細(xì)胞中緊密結(jié)合形成一個(gè)蛋白復(fù)合體，并且該蛋白復(fù)合體定位于細(xì)胞質(zhì)中，這與E.coli中RNase E是一種細(xì)胞膜定位蛋白不同。分別以RNase II的底物（3'-FAM熒光修飾的16ss，30ss），以及以5'-單磷酸化處理、3'-FAM熒光修飾的RNase E的多種RNA底物（13 bp的LU13，30 bp的CRISPR3以及62 bp的RNA62）進(jìn)行酶活實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明Anabaena PCC 7120中RNase II與RNase E的互作不影響RNase II的核酸外切酶活性，但會(huì)特異性增強(qiáng)RNase E的核酸內(nèi)切酶活性。據(jù)目前所知，Anabaena RNase II是第一個(gè)能夠與RNase E催化區(qū)域互作的RNase，這也許代表了一種新型的RNA降解復(fù)合體以及調(diào)控該復(fù)合體的一種新型機(jī)制。由于Anabaena RNase E能夠通過(guò)不同的區(qū)域結(jié)合RNase II和PNPase，很有可能這三種蛋白能通過(guò)形成一個(gè)大的復(fù)合體對(duì)細(xì)胞內(nèi)的RNA代謝進(jìn)行共同調(diào)控。
我校生科學(xué)院博士研究生周聰和中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所助理研究員張巨源博士（2015年華中農(nóng)業(yè)大學(xué)出站博士后）為論文共同第一作者，陳雯莉教授為通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金（31570048）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFE0105600）及中國(guó)科學(xué)院水生所特色研究所服務(wù)項(xiàng)目（Y65Z021501）的支持。
審核人：陳雯莉