Nature子刊:除了酶和蛋白复合体,端粒RNA也对端粒功能至关重要!
2016/08/19
近日,西班牙国家癌症研究中心的一个研究小组发表于Nature Communications杂志上的研究表示,由端粒转录的RNA——TERRA在保护端粒的过程中发挥着重要作用,并确认了其主要转录位点。

端粒(Telomere)是存在于真核细胞染色体末端的一小段DNA-蛋白质复合体,它在保持染色体的完整性和控制细胞分裂周期过程中起着至关重要的作用。细胞每分裂一次,染色体末端的端粒就缩短一次,当端粒不能再缩短时,细胞就无法继续分裂了。这时候细胞开始凋亡。因此,端粒也被科学家们视为“生命时钟”。

尽管端粒的结构十分致密,转录复合体难以到达,但端粒和其他DNA一样也可以转录信息。由端粒转录而成的RNA被称为TERRA,后者的功能在保护端粒的过程中扮演着重要角色。这项新的研究成果被西班牙国家癌症研究中心的一个研究小组发表于近日的Nature Communications杂志上。

这项成果与该研究小组两年前的发现一致。那时他们在小鼠细胞中观察到TERRA可以保护20条染色体,并主要从18号染色体转录,还有少部分从9号染色体转录。

此次研究显示,这些RNA仅在一个位点转录。研究人员分析了此前认为可能是TERRA的RNA。发现只有从第20号染色体长臂及第X染色体短臂上转录而来的RNA才具有TERRA的特性。

为了证明由这两个位点转录的RNA确实是TERRA,研究人员用CRISPR-Cas9技术分别删除这两个位点。他们发现抑制X染色体短臂上的位点并没有显著影响,而抑制20号染色体长臂上的位点对端粒产生了极大的负面影响。

研究人员认为确认人类TERRA主要来源于20号染色体上的转录位点十分重要,这可以帮助科学家们深入研究TERRA相关的端粒生物学。在多种细胞系中删除该位点之后,研究人员发现DNA和端粒损伤明显增加,同时染色体的不稳定性也随之增加。

这是第一次证明任何机体中TERRA都在保护端粒的过程中发挥着重要作用。研究人员认为这些结果令人震惊,因为它们清楚地证明TERRA在保护端粒以至细胞存亡过程中都扮演着重要角色。TERRA对端粒功能的重要性就像端粒酶或者端粒蛋白复合体一样。

这项研究成果不仅为相关染色体区域异常的疾病研究开启了新的大门,同时为那些端粒酶和端粒蛋白复合体异常以外的端粒疾病提供了新的治疗思路。

备注:本文参考自Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO)网站,原标题:“TERRA, the RNAs that protect telomeres

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  • Telomeric RNAs are essential to maintain telomeres

    Telomeres are transcribed generating long non-coding RNAs known as TERRA. Deciphering the role of TERRA has been one of the unsolved issues of telomere biology in the past decade. This has been, in part, due to lack of knowledge on the TERRA loci, thus preventing functional genetic studies. Here, we describe that long non-coding RNAs with TERRA features are transcribed from the human 20q and Xp subtelomeres. Deletion of the 20q locus by using the CRISPR-Cas9 technology causes a dramatic decrease in TERRA levels, while deletion of the Xp locus does not result in decreased TERRA levels. Strikingly, 20q-TERRA ablation leads to dramatic loss of telomere sequences and the induction of a massive DNA damage response. These findings identify chromosome 20q as a main TERRA locus in human cells and represent the first demonstration in any organism of the essential role of TERRA in the maintenance of telomeres.

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