一种具有双重功能的 snoRNA：在 rRNA 甲基化与配子发生调控中的关键作用

为探究小分子核仁 RNA（snoRNA）的调控潜能及分子机制，研究人员以裂殖酵母为对象，研究 mamRNA 内含子编码的 snoRNA——snR107。结果发现 snR107 既能引导 25S rRNA 的 2’-O - 甲基化，又能调控配子发生效应因子 Mmi1 和 Mei2。该研究拓展了对 snoRNA 功能的认知。

　　在生命的微观世界里，小分子核仁 RNA（snoRNA）一直是个神秘的存在。它们虽然是一类非编码转录本，却能通过序列互补引导相关 RNA 底物的化学修饰，还在表观遗传和转录后水平调控基因表达，参与核糖体生物发生、mRNA 翻译等重要细胞过程，与多种人类疾病也有着千丝万缕的联系。然而，目前人们对 snoRNA 的调控潜能究竟有多大，以及背后的分子机制如何，了解还十分有限。同时，配子发生作为有性生殖物种遗传信息传递的关键过程，在裂殖酵母中，其减数分裂的顺利进行依赖于众多基因的精准调控，可其中一些关键的调控机制尚不明晰。在这样的背景下，来自法国多个研究机构（Université Paris-Saclay、Université Paris Cité、Université de Lorraine 等）的研究人员开展了一项意义重大的研究。他们聚焦于裂殖酵母，深入探究一个此前未被注释的内含子 C/D 盒 snoRNA——snR107。研究发现，snR107 具有双重功能，不仅能引导 25S rRNA 的 2’-O - 甲基化，促进前 rRNA 加工和 60S 亚基生物发生，还能介导配子发生相关 RNA 结合蛋白 Mmi1 和 Mei2 的相互抑制，在有性分化过程中限制减数分裂基因表达。这一成果发表在《Nature Communications》上，为深入理解 snoRNA 的功能以及配子发生的调控机制提供了全新视角。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是 RNA 测序技术（RNA-seq、dRNA-seq 等），通过对不同处理的 RNA 样本进行测序，分析基因的表达情况和转录本的特征；二是 RNA 免疫沉淀结合 Northern 印迹（RIP-NB）实验，用于检测 RNA 与蛋白的相互作用；三是 RiboMethSeq 实验，该技术能够检测 2’-O - 甲基化的核糖核苷酸，从而确定 snR107 对 rRNA 甲基化的影响；四是单分子荧光原位杂交（smFISH）技术，直观观察 RNA 在细胞中的定位。

下面来看具体的研究结果：

• mamRNA 的产生和剪接：通过 RNA-seq 和半定量 RT-PCR 等实验发现，mamRNA 由含 U14 的前体转录本经剪接产生，剪接异常会导致内含子保留的 RNA 积累，且影响 mamRNA 的周转和定位。
• mamRNA 内含子编码的 snoRNA：直接 RNA 测序（dRNA-seq）揭示 mamRNA 内含子编码一个 107nt 长的 C/D 盒 snoRNA，命名为 snR107。它在真核生物中保守，与核心 snoRNP 成分结合，定位于核仁，其加工和周转受特定因子调控。
• snR107 引导 25S rRNA 2’-O - 甲基化并参与核糖体生物发生：RiboMethSeq 实验表明，snR107 通过 ASE1 引导 25S rRNA 的 G²⁴⁸³ 2’-O - 甲基化。此外，研究发现 snR107 还参与前 rRNA 加工和 60S 亚基生物发生，且这一功能与引导 G²⁴⁸³ 2’-O - 甲基化的功能相互独立，分别依赖不同的反义元件。
• snR107 介导 Mmi1-Mei2 的相互调控：研究人员构建多种突变体，通过 Western blotting 和 RT-qPCR 等实验发现，snR107 是调控 Mei2 水平的关键因素，参与 Mmi1 和 Mei2 的相互抑制，影响减数分裂基因的表达。
• snR107 限制减数分裂基因表达的幅度和时间：利用同步化减数分裂诱导实验，研究发现 snR107 能限制 Mmi1 依赖的减数分裂基因表达的时间和幅度，相关突变体影响减数分裂基因的表达模式。
• Mmi1 和 Mei2 与 snR107 及 2’-O - 甲基转移酶 Fib1 的结合：RIP-NB 和体内共免疫沉淀实验表明，Mmi1 和 Mei2 通过 RNA 结合结构域与 snR107 结合，k 环和 ASE2 序列对它们的结合及功能发挥至关重要。

综合研究结果，snR107 作为一种双功能 snoRNA，在 rRNA 修饰和配子发生效应因子调控中发挥着关键作用。它的发现揭示了小分子和长链非编码 RNA 在配子发生调控中的相互作用，为理解 snoRNA 的非规范功能提供了重要依据。这不仅有助于深入认识细胞命运决定的分子机制，还可能为相关疾病的研究提供新的思路，因为 snoRNA 与多种人类疾病相关，对其功能的深入理解或许能为疾病的诊断和治疗开辟新的方向 。