揭开人类细胞系半提取RNA的神秘面纱

无膜细胞器(MLO)，也称为“生物分子凝聚物”，是通过液-液相分离(LLPS)的生物过程形成的。MLO 是含有蛋白质和核酸的高度动态的物体。虽然蛋白质在 LLPS 中的作用已被广泛研究，但科学界对了解 RNA 的作用越来越感兴趣，RNA 是负责无数生物功能的核酸，包括基因的编码、解码、调节和表达，并最终蛋白质——相分离。

最近的研究表明，MLO 富含 RNA，传统方法提取效果不佳，但可以使用针剪切和加热等改进方法有效回收，这种特性称为半提取性。这些半提取的RNA可以成为疾病诊断和治疗中的重要生物标志物和药物靶点。然而，很少有研究成功地鉴定和表征这些 RNA。

为了解决这一差距，早稻田大学助理教授 Chao Zeng 博士与早稻田大学的 Michiaki Hamada 博士、熊本大学的 Takeshi Chujo 博士和大阪大学的 Tetsuro Hirose 博士合作开发了一种新型生物信息学管道定义跨人类细胞系的半提取 RNA。他们的研究结果发表在 2023 年 7 月 19 日的《核酸研究》杂志上。

该团队对五种人类细胞系(A10、A549、HEK293、HeLa 和 HAP1 细胞)进行了细胞 RNA 提取和测序。他们使用各种计算方法进一步分析了 RNA 测序数据。对传统RNA提取方法和改进提取方法提取的样品进行差异表达分析。研究人员发现，在所有五种细胞系中，RNA 转录本始终是半可提取的。还进行了重复密度和序列基序分析，以探索影响半提取性的潜在因素。此外，研究人员使用 SEEKR 算法进行 k-mer 分析，根据半提取 RNA 的 k-mer 含量对它们进行功能分类。

Chao Zeng 分享了他们研究的亮点，解释道：“利用新开发的生物信息学分析流程，我们检查了培养的人类细胞类型的原始实验数据，并成功鉴定和表征了 1,074 个可能参与相分离无膜形成的半提取 RNA。细胞器。”

在研究半提取 RNA 在染色质以及细胞内的定位后，研究小组发现这些 RNA 在抑制和重复异染色质(深色染色)区域富集，特别是在 Polycomb 抑制区域。在细胞内部，RNA 集中在细胞核中，包括核仁，但与染色质分离。

此外，研究人员推测，半可提取的 RNA 有可能作为与其他 RNA 相互作用的平台。为了验证他们的假设，他们将半可提取的 RNA 与近 600 个中心 RNA 进行了比较，这些中心 RNA 与多种其他 RNA 形成蛋白质介导的 RNA-RNA 相互作用。他们发现半可提取的 RNA 确实起到了枢纽的作用，并且在形成 RNA-RNA 相互作用中发挥着关键作用。

对半提取 RNA 的进一步分析揭示了 RNA 结合蛋白明显偏好与 RNA 相关的富含 AU 的区域结合。虽然信使 RNA 通常在 3' 端表现出富含 AU 的区域，从而调节 RNA 稳定性，但半提取性 RNA 在 5' 端表现出集中的 AU 区域，表明可能参与未发现的功能。

该研究提供了第一个跨人类细胞系的半提取 RNA 数据集，这是研究基于 RNA 的相分离的宝贵资源。“未来半提取 RNA 与 RNA 相互作用研究的整合将为细胞中 RNA 诱导相分离的分子机制提供见解，”Michiaki Hamada 热情地总结道。

该研究结果为探索RNA参与癌症发生和进展、病毒RNA降解和细胞应激反应等生物过程提供了新的视角，并可以推动癌症和传染病治疗策略的发展。