新研究绘制真菌mRNA运输图谱:Rrm4蛋白区分关键与非关键结合位点

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维尔茨堡尤利乌斯-马克西米利安大学(JMU)与杜塞尔多夫大学的研究人员报告称,一种RNA结合蛋白能够在真菌细胞内调控mRNA(信使核糖核酸)的定向运输,并在被运输的mRNA上区分功能关键与相对非关键的结合位点。相关成果已发表于《核酸研究》(Nucleic Acids Research)。

研究聚焦病原真菌玉米赤霉(Ustilago maydis)的丝状菌丝细胞。研究人员指出,在该真菌中,mRNA运输遵循“囊泡搭便车”模式:mRNA分子附着在小型运输囊泡(内体)上,随内体沿细胞骨架“轨道”在细胞内移动。蛋白质Rrm4在其中承担装载与连接作用,识别mRNA并将其与移动中的内体相连。

研究团队进一步发现,Rrm4尤其负责运输与细胞骨架自身构建相关的mRNA指令。当这一运输过程受到干扰时,真菌菌丝的定向生长会被破坏,表现为生长失序并出现畸形。

在方法上,研究人员采用比较分析策略,对Rrm4与mRNA的相互作用进行高精度解析。JMU生物信息学二级讲席教授、研究负责人之一Kathi Zarnack表示,团队在数据集中识别出超过5万个Rrm4结合位点;另一位负责人为杜塞尔多夫大学微生物学家Michael Feldbrügge。

研究的核心问题在于厘清这些结合位点的功能差异。对Rrm4的三个RNA识别结构域(RRM1、RRM2和RRM3)分析显示,该蛋白存在分层式的结合与功能分工:其中,RRM1与RRM2构成串联结构域,被其主要识别的结合位点对真菌细胞的定向生长至关重要;RRM3则可识别mRNA上的特定基序,类似“邮政编码”。尽管RRM3形成的结合数量最多、识别位点超过1万个,但研究人员称其对基本生长在多数情况下并非必需。同时,RRM3可与RRM1、RRM2协同,辅助后两者识别关键靶标并增强结合稳定性。

Zarnack表示,实验中最显著的结合信号并不必然对应最重要的功能位点。研究人员据此认为,细胞通过分层系统组织其内部物流:RRM1与RRM2负责关键识别,RRM3更多发挥辅助作用。

研究团队还将该发现与人类神经细胞中承担类似运输任务的系统进行对照。JMU生物化学与RNA生物学讲席教授Julian König称,真菌系统与人类细胞之间呈现出显著相似性。研究人员表示,对功能性结合位点与伴随性结合位点的区分,有助于后续解析RNA结合蛋白在多种人类疾病中的作用机制。


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