线虫中参与piRNA生成和染色体分离的PICS复合物的研究
小非编码RNA通过与靶标序列的碱基互补配对调控基因表达，而不是被转录翻译咸蛋白质。这些小RNA能与Argonaute蛋白结合形成RNA介导的沉默复合体(RISC)。其中有一类Argonaute蛋白，piwi家族蛋白，能够结合特定的小RNA并靶标到特定序列。这些与piwi家族蛋白结合的小RNA被称为piwi-interactingRNA，也称为piRNA。piRNA在沉默转座子和非自身序列，维持基因组稳定和抵抗病毒入侵等方面起到了重要作用。但piRNA的生成过程尚不完全清楚。在秀丽隐杆线虫中，piRNA前体在细胞核中从基因组上转录出来，之后被运输到细胞质中进行加工为成熟piRNA。线虫中成熟的piRNA长为21nt且5'末端为单磷修饰的尿嘧啶，所以又被称为21URNA。21URNA能与piwi蛋白PRG-1结合。尽管之前的研究通过遗传筛选发现了很多参与21URNA生成的因子，但这些因子的具体功能以及机制尚不清楚。 在本课题中，我们使用遗传学，分子生物学和细胞生物学的方法来研究piRNA的生成机制。本课题的开展基于之前发现的参与21URNA生成的一系列TOFU(Twenty-One-u RNAs Fouled Ups)因子。我们使用单拷贝基因插入技术，MosSCI技术，构建了GFP∷3xflag标记的TOFU转基因线虫，来观察这些TOFU因子在线虫体内的表达情况和亚细胞定位。在这些转基因线虫中，TOFU-3/4/5在线虫生殖腺细胞核中表达，并且作用于piRNA前体的转录，而TOFU-1/2在线虫生殖腺细胞质中表达。有趣的是，TOFU-6不仅在线虫生殖腺细胞质中表达，还在生殖腺细胞核周围形成聚集点。我们以TOFU-6作为研究对象，使用免疫共沉淀和质谱分析(IP-MS)找到了一系列与TOFU-6相互作用的因子，我们进一步通过IP-MS和GST-pulldown对这些因子在体内和体外的相互作用情况进行了鉴定，发现了一个参与线虫piRNA生成和胚胎细胞染色体分离的PICS复合物。PICS复合物包括TOFU-6，PICS-1，ERH-2，PID-1和TOST-1，这些PICS因子在不同的细胞中有不同的亚细胞位置。其中，TOFU-6/PICS-1/ERH-2/PID-1能在生殖腺细胞核周围形成聚集点，且这些因子参与piRNA生成，而TOFU-6/PICS-1/ERH-2/TOST-1在生殖腺细胞质中表达，并参与胚胎细胞分裂和染色体分离过程。值得一提的是，PICS复合物参与piRNA生成和染色体分离的两个功能是相互独立的。我们的工作发现了一个参与到21URNA加工过程的重要复合物，促进了对21URNA通路的理解和完善。
秀丽隐杆线虫;小非编码RNA;沉默复合体;染色体分离
中国科学技术大学
博士
遗传学
光寿红;冯雪竹
2021
中文
Q959.172.104
2021-09-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）