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湖南大学和美国宾夕法尼亚大学团队合作阐明TET2蛋白调控tRNA片段产生的机理 精选

已有 2594 次阅读 2020-11-24 08:35 |个人分类:小柯生命|系统分类:论文交流

TET2是TET蛋白家族成员,是重要的表观调控因子。TET2能将5-甲基胞嘧啶(5mC)氧化成5-羟甲基胞嘧啶(5hmC),进而实现DNA去甲基化过程,对DNA甲基化修饰进行严格的调节。TET2的这一功能跟胚胎发育、肿瘤发生等密切相关。

 

在前期研究过程中,研究人员发现TET2能在体内结合RNA,这与最近其他实验室发表的结果相吻合。然而这一重要发现还缺乏体内的实验证据,TET2在体内结合哪些RNA以及TET2与RNA结合的生物学功能还没有得到很好的回答。

 


北京时间2020年11月24日凌晨0时,《自然—结构和分子生物学》在线发表了湖南大学团队和美国宾夕法尼亚大学团队的最新研究成果,研究人员阐明了TET2调控tRNA片段(tRFs)产生的分子机理,发现TET2蛋白通过调节tRNA上的5-羟甲基修饰(hm5C)来影响tRFs的产生,丰富了人们对TET2蛋白和tRFs的认识。


湖南大学生物学院副教授何崇圣为该论文的第一作者和共同通讯作者,美国宾夕法尼亚大学副教授Roberto Bonasio为该论文的共同通讯作者。



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在这项研究中,研究人员以小鼠胚胎干细胞为材料,利用CRISPR技术在TET2蛋白的N端敲入了6xHis和HA标签,构建了小鼠胚胎干细胞敲入细胞系。接着用该细胞系为材料,通过改良CLIP-seq技术,获得了TET2在体内结合的RNA序列(图1)。生物信息学分析发现其中丰度最高的是tRNA。

 

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图1. 改良版的CLIP-seq流程图

 

tRNA是已知修饰最为丰富的RNA之一,5-甲基胞嘧啶(m5C)修饰是丰度较高的一种。TET2蛋白具有DNA甲基氧化酶活性,研究人员推测tRNA也能作为TET2的底物。通过RIP-seq,研究人员首先确定了hm5C在RNA上的分布。分析发现在tRNA上,TET2结合位点和hm5C修饰位点有很大程度的重叠,暗示TET2结合在tRNA上将m5C转变成了hm5C。质谱分析结果显示,在缺失TET2的细胞中,tRNAhm5C修饰水平显著降低,进一步证实了TET2蛋白的RNA甲基氧化酶活性。

 

已有研究发现tRNA上的m5C修饰能调控tRF的产生。tRNA片段(tRFs)是一类新发现的小RNA,由tRNA断裂产生,根据其是否包含5端或3端,tRFs可以分为5’tRF3’tRFtRFs功能十分重要,3’tRF能抑制转座子的表达,从而维持基因组稳定性,而5’tRF被发现通过抑制蛋白翻译参与逆境响应。

 

研究人员通过CRISPR技术构建Tet2-/-细胞系,RNA-seq结果表明TET2的缺失会引起tRFs特别是3’tRF异常表达,表明m5C和hm5C修饰的平衡对于tRFs这一重要小RNA的调控至关重要(图2)。


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图2. Tet2-/-细胞系中tRFs表达情况

 

基于上述结果,研究人员提出了TET2蛋白通过调节tRNA上m5C和hm5C修饰平衡,进而调控tRNA片段产生的分子机理。

 

相关研究得到了国家自然科学基金,湖南省自然科学基金和中央高校基本业务费的资助。

 

相关论文信息:

DOI:10.1038/s41594-020-00526-w





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1 黄永义

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