RNA分子伴侣机制获揭示

近日，中科院分子细胞科学卓越创新中心陈玲玲与刘珈泉研究组发现，长非编码RNA SLERT以“RNA分子伴侣”机制改变核仁蛋白DDX21的构象，进而影响核仁重要区域功能，确保核糖体RNA顺利产生。7月30日，该研究成果发表于《科学》。

细胞核仁的主要功能之一是生成并加工核糖体RNA，进而组装蛋白质合成的机器——核糖体。

陈玲玲团队前期工作系统阐明，核仁由内而外存在三层超微精细结构，其中包含由几十个内层和中间层组成的球形区域。在这项研究中，研究人员发现，核仁蛋白DDX21“抱团”以簇状球壳结构包裹在每一个中间层结构的外面。DDX21分子存在分子内和分子间相互作用，较强的分子间相互作用导致蛋白高度聚集，压缩核仁内层和中间层区域的大小和分子的“流动性”。之前发现的长非编码RNA家族中的一员SLERT可以与DDX21结合，使DDX21分子构象由开放转为闭合，DDX21分子内相互作用增加，分子间聚集作用降低，减弱DDX21对核仁内层和中间层区域大小的抑制作用，使核仁中间层以内的空间环境疏松。

同时，研究人员在单分子水平发现，DDX21在较低浓度就能形成数百个蛋白分子组成的簇状聚集，并且卷曲缠绕核糖体DNA，使核糖体RNA正常“产生”受阻。SLERT促进DDX21闭合构象，增大DDX21的流动性，可以阻止DDX21对核糖体DNA的包裹，维持核仁功能正常运转，进而顺利组装核糖体。

低剂量的SLERT可以调控高剂量的DDX21分子，这是如何实现的呢？体外实验表明，SLERT对DDX21聚集体的解聚作用随SLERT浓度升高和反应时间延长而增强，并且SLERT倾向于结合开放构象的DDX21，将其诱导为闭合状态后再“解绑”，转而结合新的具有开放构象的DDX21，开启下一个功能循环，从而使低剂量的SLERT作为“RNA分子伴侣”协助DDX21发生构象改变，调控DDX21的多聚状态。

研究人员表示，这项研究首次揭示RNA分子伴侣跨越数量级调控核仁蛋白质相分离特性，维持细胞核仁正常的形态功能，对理解长非编码RNA分子机制和无膜细胞小体功能具有重大意义。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/science.abf6582

（原载于《中国科学报》 2021-08-02 第1版 要闻）