18SrRNA 剪切與腫瘤生長(zhǎng)的新發(fā)現(xiàn)

核糖體是維持細(xì)胞生長(zhǎng)和個(gè)體生存必不可少的細(xì)胞器。核糖體的組裝是一個(gè)極為復(fù)雜且高度有序的生物學(xué)過(guò)程，其中，核糖體RNA 的修飾及剪切是核糖體合成中的重要事件, 核糖體組裝相關(guān)因子的突變將導(dǎo)致嚴(yán)重的血液系統(tǒng)遺傳性疾病并增大惡性腫瘤的發(fā)病幾率。人類(lèi)細(xì)胞中rRNA 剪切機(jī)制的研究尚未完善。

2016 年8 月北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院鄭曉峰課題組在《NatureCommunications》雜志在線發(fā)表了題為“The ATPase hCINAP regulates 18S rRNAprocessing and is essential for embryogenesis and tumor growth”的研究論文(DOI:10.1038/ncomms12310)。首次揭示了hCINAP 蛋白調(diào)控人類(lèi)細(xì)胞18S rRNA 剪切及腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的分子機(jī)制。

hCINAP 蛋白是一個(gè)具有腺苷酸激酶和ATPase 酶活的蛋白。鄭曉峰課題組發(fā)現(xiàn)hCINAP 通過(guò)順次與核糖體蛋白R(shí)PS14 及核酸內(nèi)切酶Nob1 相互作用，促進(jìn)促進(jìn)Nob1 介導(dǎo)的18S rRNA 前體的剪切（圖1）。與hCINAP 促進(jìn)18S rRNA 剪切的功能一致，本研究發(fā)現(xiàn)hCINAP 在人類(lèi)多種癌癥組織中的表達(dá)水平顯著上調(diào)。hCINAP 的高表達(dá)與結(jié)腸癌患者較差的預(yù)后顯著相關(guān)。在腫瘤細(xì)胞中敲低hCINAP 的表達(dá)（干涉病毒購(gòu)于吉?jiǎng)P基因）將引發(fā)細(xì)胞周期阻滯，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，并最終抑制腫瘤細(xì)胞成瘤（圖2）。hCINAP 的高表達(dá)促進(jìn)核糖體組裝并選擇性地上調(diào)促癌相關(guān)基因mRNA 的翻譯效率，從而有利于腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。

圖1. hCINAP 參與18S rRNA 剪切的分子機(jī)理

圖2. 利用吉?jiǎng)P基因包裝的hCINAP 干涉病毒敲低細(xì)胞內(nèi)hCINAP 的表達(dá)水平(A)可促進(jìn)細(xì)胞凋亡(B)并抑制腫瘤生長(zhǎng)(C)

hCINAP 在調(diào)控18S rRNA 剪切及腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)中的作用為進(jìn)一步揭示核糖體在人類(lèi)癌癥發(fā)生發(fā)展中的功能提供了重要線索。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、北京大學(xué)蛋白質(zhì)與植物基因研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及生命科學(xué)院的資助。

背后的故事：在前期的研究工作中，為了證實(shí)hCINAP 參與18S rRNA 剪切，需要將細(xì)胞內(nèi)hCINAP 的表達(dá)水平敲低檢測(cè)18S rRNA 加工是否有缺陷。最初我們選擇在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)染hCINAP 敲低的表達(dá)質(zhì)粒，通過(guò)定量PCR 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)敲低效率很低，無(wú)法進(jìn)行后續(xù)的實(shí)驗(yàn)。在我們遇到困難時(shí)很幸運(yùn)的了解到吉?jiǎng)P基因在做慢病毒包裝服務(wù)，我們將已知的干涉序列發(fā)給公司，很快就完成了hCINAP 干涉病毒的包裝。我們將攜帶hCINAP-shRNA 的病毒侵染多種腫瘤細(xì)胞均獲得了很好的敲低效果，利用該病毒獲得了穩(wěn)定敲低hCINAP 的細(xì)胞系，并順利進(jìn)行了18S rRNA 加工檢測(cè)及裸鼠成瘤等體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，為開(kāi)展hCINAP 在18S rRNA 剪切及腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)中的調(diào)控作用奠定了重要基礎(chǔ)。