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poly(A)尾對真核生物mRNA具有關鍵的調(diào)控功能,是其穩(wěn)定性的重要決定元件。盡管poly(A)尾如此重要,在被發(fā)現(xiàn)后的幾十年里,其序列竟然極少被精確解讀過。主要原因在于,擴增簡單串聯(lián)的單核苷酸序列會導致聚合酶滑動,從而造成測序結果的移碼和亂碼。近幾年,一些針對mRNA尾的高通量測序技術逐步建立。例如,PAL-seq通過不同poly(A)長度樣品的標準曲線估計待測定mRNA的poly(A)尾長度。Tail-seq則針對二代測序的原始圖像數(shù)據(jù)開發(fā)了算法,通過與標準品比較,推斷poly(A)尾的長度及序列。人類細胞系中Tail-seq的結果顯示:poly(A)尾內(nèi)存在非A核苷酸(G,U,C),其中鳥苷酸G所占比例最高。然而,由于難以進一步獲得相關突變體,目前對于poly(A)尾中G的分子功能以及作用機制仍鮮有報道。
中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所、中國科學院植物研究所以及賓夕法尼亞大學合作,通過對mRNA全長poly(A)尾進行測序并發(fā)展下游生物信息學算法提取高質(zhì)量測序信息,發(fā)現(xiàn)在模式植物擬南芥的poly(A)尾中存在非A核苷酸,且G的比例最高:10%的poly(A)尾內(nèi)含有至少一個鳥苷酸G,其G含量分布范圍為0.8-28%。研究人員隨后以擬南芥poly(A)結合蛋白家族核心成員AtPAB2、AtPAB4和AtPAB8為研究對象,構建了一系列重要的突變體。并通過進一步整合CLIP-seq、ribo-seq和mRNA穩(wěn)定性檢測等高通量實驗技術發(fā)現(xiàn):在poly(A)尾中G含量的差別可導致AtPAB對不同mRNA的差異結合,且G可通過對AtPAB的結合抑制效應下調(diào)mRNA的翻譯效率。該研究充分展示了測序技術與算法的結合在解析生物大分子調(diào)控過程中的強大優(yōu)勢。其研究結果是對分子生物學中心法則的拓展與創(chuàng)新,對探究其他物種中mRNA的轉錄后調(diào)控機理具有重要參考價值。
上述研究于9月3日在Genome Biology雜志上在線發(fā)表(DOI:10.1186/s13059-019-1799-8)。中科院遺傳發(fā)育所肇濤瀾、郇慶、孫婧與劉春艷為共同第一作者;研究員曹曉風與錢文峰為共同通訊作者;中科院植物所劉春明研究組與賓夕法尼亞大學Brian D. Gregory研究組也參與了研究工作。該研究得到國家自然科學基金委、科技部、中科院以及植物基因組學國家重點實驗室的資助。

圖: poly(A)尾中的鳥苷酸(G)可通過抑制與AtPAB的結合下調(diào)翻譯效率
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