架构性RNA:无膜细胞器的分子脚手架及其在细胞动态调控中的核心作用

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects 2.8

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  本研究聚焦长链非编码RNA(lncRNA)中作为无膜细胞器(MLOs)结构支架的架构性RNA(arcRNA),揭示其通过相分离(LLPS)机制组装MLOs并调控转录、RNA加工及应激响应的分子蓝图。以NEAT12和HSATIII为例,阐明arcRNA的“半可提取”特性为鉴定新靶标提供关键线索,推动lncRNA功能研究迈向三维基因组组织层面。

  

在细胞这个精密运转的微观宇宙中,无膜细胞器(MLOs)如同悬浮的“功能岛屿”,通过动态组装参与基因调控、应激响应等关键过程。然而,这些无膜结构的形成机制长期困扰着科学家。近年研究发现,一类特殊的长链非编码RNA(lncRNA)——架构性RNA(arcRNA)——可能是解开谜题的关键钥匙。日本研究团队在《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects》发表综述,系统阐述arcRNA如何作为MLOs的分子脚手架,重塑人们对细胞空间组织的认知。

研究采用多组学整合策略:通过改进的RNA提取技术捕获具有“半可提取”特性的arcRNA;利用CRISPR/Cas9基因编辑验证NEAT12对旁斑结构的必要性;结合LIGR-seq、RIC-seq等技术绘制RNA-蛋白质相互作用网络;建立热应激模型解析HSATIII在核应激小体(nSBs)中的功能。

NEAT12 arcRNA:旁斑形成的必需支架
研究发现NEAT12通过中央结构域招募NONO、FUS等含低复杂度结构域(LCDs)的蛋白,驱动相分离形成旁斑。删除NEAT1基因导致旁斑解体,证实其作为“分子蓝图”的核心地位。

HSATIII:核应激小体的重复序列引擎
富含(GGAAU)n重复序列的HSATIII在热应激时组装nSBs,调控400余种pre-mRNA的可变剪接。机制上,nSBs既作为“分子海绵”隔离剪接因子,又充当“反应坩埚”促进特定RNA加工。

半可提取性:arcRNA的分子指纹
arcRNA因与细胞结构牢固结合而抵抗常规提取,该特性被开发为筛选新arcRNA的标志。改进的AGPC(酸性胍酚氯仿)法结合RNA-seq成功捕获未知arcRNA候选分子。

结论与展望
arcRNA不仅搭建MLOs的物理框架,更编码其功能逻辑:NEAT12通过模块化结构域编排旁斑层级组装,HSATIII则利用重复序列高效募集效应蛋白。这些发现为理解阿尔茨海默病(与FUS蛋白异常相分离相关)等疾病提供新视角。未来,破解arcRNA的三维密码或将开启人工设计细胞功能模块的新纪元。

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