多倫多大學(xué)的研究人員發(fā)現，一類(lèi)重要的DNA結合因子也能夠結合RNA，并通過(guò)多種機制調節基因表達。這項研究發(fā)表在《分子細胞》期刊上，擴展了我們對這些蛋白質(zhì)功能的理解，并將其確立為一類(lèi)新的RNA結合蛋白。

C2H2鋅指蛋白是最大的DNA結合因子類(lèi)別之一，主要參與轉錄過(guò)程，即將遺傳信息從DNA復制到信使RNA（mRNA）。該家族包含700多個(gè)蛋白質(zhì)，大多數尚未得到深入研究。此前的研究主要關(guān)注它們在轉錄過(guò)程中的作用。

“我們研究了C2H2鋅指蛋白家族的150個(gè)成員，”該研究的第一作者、多倫多大學(xué)唐納利細胞與生物分子研究中心的分子遺傳學(xué)博士Syed Nabeel-Shah表示。“雖然這一類(lèi)蛋白質(zhì)通常被認為是轉錄因子，但在我開(kāi)始博士研究時(shí)，已經(jīng)有少數蛋白被發(fā)現也能結合RNA。我很好奇這種RNA結合能力是否是這些蛋白質(zhì)的普遍特性——結果證明確實(shí)如此。”

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圖片信息：博士畢業(yè)生 Syed Nabeel-Shah 和大學(xué)教授 Jack Greenblatt。

“在我們研究的C2H2鋅指蛋白中，已有大約120個(gè)蛋白的DNA結合位點(diǎn)得到了確認，”Nabeel-Shah說(shuō)道。他因這項研究獲得了2024年唐納利中心研究論文獎。“我們推測，如果這些蛋白質(zhì)也能結合RNA，那么它們在DNA和RNA上的結合位點(diǎn)可能會(huì )有所關(guān)聯(lián)。但實(shí)際上并非如此，通常這些蛋白質(zhì)結合DNA的啟動(dòng)子區域和mRNA的三端非編碼區。”

研究團隊發(fā)現，C2H2鋅指蛋白可以調節多種后轉錄過(guò)程，對mRNA進(jìn)行修飾，而mRNA是蛋白質(zhì)合成的模板。這些過(guò)程包括：通過(guò)剪接去除前體mRNA中的非編碼區域、通過(guò)切割和加尾機制控制mRNA的長(cháng)度，以及在轉錄后通過(guò)酶對mRNA進(jìn)行m6A修飾。

在《基因組生物學(xué)》期刊發(fā)表的相關(guān)研究中，團隊進(jìn)一步探討了特定鋅指蛋白如何調節m6A修飾水平，基于他們在《分子細胞》中的最新發(fā)現。研究人員此前已經(jīng)發(fā)現，一個(gè)被廣泛研究的C2H2鋅指轉錄因子——SP1，能夠調節mRNA的替代切割和加尾。

“我們團隊發(fā)現，C2H2鋅指蛋白的RNA結合能力仍是一個(gè)認知空白，”該研究的首席研究員、唐納利中心和Temerty院的分子遺傳學(xué)教授Jack Greenblatt表示。“研究人員過(guò)去主要關(guān)注其DNA結合能力，但關(guān)于這些蛋白質(zhì)的RNA結合能力以及其在基因表達中的作用還有很多未知。盡管我們已經(jīng)繪制了一些C2H2鋅指蛋白的RNA結合位點(diǎn)，但對于它們功能的深入研究才剛剛開(kāi)始。”

這項研究是《分子細胞》RNA專(zhuān)題期刊中唯一一篇來(lái)自加拿大的研究，提供了許多蛋白質(zhì)的RNA結合圖譜，對于研究轉錄后調控原理的研究人員來(lái)說(shuō)是寶貴的資源。

雜志：Molecular Cell

DOI：10.1016/j.molcel.2024.08.037