2019年9月27日,深圳大学莫蓓莘及崔洁共同通讯在Nature Communications在线发表题为“FIERY1 promotes microRNA accumulationby suppressing rRNA-derived small interfering RNAs in Arabidopsis”的研究论文,发现risiRNA与miRNA竞争AGO蛋白,导致miRNA的丰度受损。risiRNA的去除部分挽救了miRNA丰度缺陷和fry1的植物表型。研究结果为深入了解内源性siRNA的生物发生以及siRNA与miRNA之间的串扰提供了参考。


突破!深圳大学首次揭示rRNA加工和miRNA积累之间的联系


深圳大学博士后尤辰江为论文的第一作者,莫蓓莘教授和崔洁博士为该论文的通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、广东省创新团队项目的资助。


小RNA(sRNA)充当植物转录后基因沉默(PTGS)中的序列决定因素。PTGS小RNA的两种主要类型是microRNA(miRNA)和小干扰RNA(siRNA)。像miRNA一样,PTGS siRNA的长度通常为21-22 nt,但与miRNA不同,它们源自转基因,病毒和内源性基因座的双链前体,例如TRANS-ACTINGSIRNA(TAS)基因座。miRNA前体被DICER-LIKE1(DCL1)加工成成熟的miRNAs,而来自转基因,病毒和内源转录本的siRNA由其他DCLs生成。


miRNA和siRNA都通过HUA ENHANCER1(HEN1)进行3'末端甲基化。此外,两种类型的sRNA均与ARGONAUTE1(AGO1)结合形成功能性RNA诱导的沉默复合物(RISC)。沉默机制的部分共享意味着miRNA和siRNA之间的串扰和潜在的相互调节。植物microRNA(miRNA)与ARGONAUTE1(AGO1)相关联,以指导转录后基因沉默并调控众多生物学过程。尽管AGO1主要在体内结合miRNA,但它也与内源性小干扰RNA(siRNA)结合。但是,尚不清楚miRNA / siRNA的平衡是否会影响miRNA的活性。


突破!深圳大学首次揭示rRNA加工和miRNA积累之间的联系

在拟南芥中平衡siRNA和miRNA的生物发生的FRY1模型


研究人员发现在WT植物中,FRY1降解PAP以确保细胞质中XRN4和细胞核中XRN2/3的活性。XRN4和XRN2/ 3分别有效降解细胞质和细胞核中的异常RNA,从而阻止siRNA的生物发生。因此,大多数AGO1蛋白被miRNA占据。在fry1突变体中,PAP会积聚并抑制XRN的活性。异常的mRNA和rRNA会积聚并被siRNA途径捕获,从而生成与miRNA竞争以占据AGO1和AGO2蛋白的siRNA。也许是为了实现miRNA稳态,在fry1中AGO1水平增加了。因此,AGO1对于miRNA和siRNA结合的正确分配需要RQC。


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总之,该研究报道FIERY1(FRY1)参与5'-3'RNA降解,通过抑制核糖体RNA衍生的siRNA(risiRNA)的生物发生来调节miRNA的丰度和功能。在FRY1和5'-3'核外切核酸酶基因XRN2和XRN3的突变体中,发现大量21-nt risiRNA是通过内源性siRNA生物发生途径生成的。risiRNA的产生与这些突变体中的rRNA加工缺陷有关。研究结果还显示,这些risiRNAs已加载到AGO1中,从而导致miRNA的加载减少。这项研究揭示了rRNA加工和miRNA积累之间以前未知的联系。


研究背景


植物microRNA(miRNA)与ARGONAUTE1(AGO1)相关联,以指导转录后基因沉默并调控众多生物学过程。尽管AGO1主要在体内结合miRNA,但它也与内源性小干扰RNA(siRNA)结合。尚不清楚miRNA / siRNA的平衡是否会影响miRNA的活性。


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