当前位置：首页 > 详细信息 孟安明团队发现tRNA衍生片段在脊椎动物胚胎发育起重要作用
作者：luojiao 发布时间：2021/12/7 11:26:00
5'tRFls 是来自成熟 tRNA 的 5' 一半的小转移 RNA (tRNA) 片段。然而，尚不清楚 5'tRFls 是否可以反馈以调节 tRNA 生物发生。
2021年11月19日，清华大学孟安明团队在Science Advances 在线发表题为“5′ Half of specific tRNAs feeds back to promote corresponding tRNA gene transcription in vertebrate embryos”的研究论文，该研究显示 5'tRFlGly/GCC 和 5'tRFlGlu/GTC 的功能是促进相应 tRNA 基因的转录，并且对于脊椎动物早期胚胎发生至关重要。
在斑马鱼胚胎发生过程中，5'tRFlGly/GCC 和 5'tRFlGlu/GTC 水平的动态与 tRNAGly/GCC 和 tRNAGlu/GTC 水平的动态相关。Morpholino 介导的 5'tRFlGly/GCC 或 5'tRFlGlu/GTC 敲低分别下调 tRNAGly/GCC 或 tRNAGlu/GTC 水平，并导致胚胎致死率，通过共注射正确重折叠的相应 tRNA 可有效挽救胚胎致死率。在斑马鱼胚胎中，tRNA:DNA 和 5'tRFl:DNA 杂交体通常存在于 tRNA 基因的模板链上。从机制上讲，不稳定的 5'tRFl:DNA 杂合体可能会阻止在同一 tRNA 基因座上形成具有转录抑制作用的稳定 tRNA:DNA 杂合体，从而促进 tRNA 基因转录。
众所周知，tRNA 长约 70 到 90 个核苷酸 (nt)，可在蛋白质合成过程中将氨基酸输送到核糖体并解码 mRNA 中的密码子。每个氨基酸由一个或多个 tRNA 解码，称为 isoacceptors，每个都有一个独特的反密码子，一个 isoacceptor 可能有几个不同的 isodecoders。根据 GtRNAdb，人类基因组包含 429 个 tRNA 基因，斑马鱼基因组包含 8676 个 tRNA 基因，这意味着每个 tRNA 基因都有多个拷贝。
tRNA 基因通常位于基因组中的重复序列中。每个 tRNA 基因都是一个转录单位，包括上游序列和 tRNA 编码序列内的两个内部启动子区域（A 和 B 框）。TFIIIC 复合物识别并结合内部启动子，然后募集 TFIIIB 复合物，然后募集 RNA 聚合酶 III (PolIII) 到上游序列以启动转录。众所周知，特定 tRNA 同种受体的丰度通常与其基因拷贝数有关。一个有趣的问题是 tRNA 基因如何在快速细胞增殖过程中保持高水平表达，例如在早期胚胎发生过程中。
图1 文章模式图
图1 文章模式图
在过去的 10 年中，越来越多的证据表明，在正常细胞过程或胁迫条件下，tRNA 可以被加工成不同长度的片段 [tRNA 衍生片段 (tRNAFs)]。成熟 tRNA 在反密码子环处的裂解产生长 5'tRNAF（5' 半，5'tRFl）或长 3'tRNAF（3' 半，3'tRFl），长度为 30 至 37 nt，并进一步更多位点（例如横向 T 环和 D 环）的切割会产生 18 到 21 nt 的更小片段，称为短 tRNAF 或 tsRNA。tRNAFs 可以通过多种方式抑制蛋白质合成或促进 mRNA 翻译，以降低或增强目标 mRNA 的稳定性。然而，尚不清楚 tRNAFs 是否可以参与 tRNA 基因的转录控制。
tRNAF 已被证明与细胞应激反应、肿瘤发生和神经系统疾病有关。在 0 到 1 小时和 7 到 8 小时的果蝇胚胎、24 小时斑马鱼胚胎以及小鼠卵母细胞和受精卵中发现了 tRNAF，主要是 5'tRFls ，但尚未研究它们对胚胎发育的必要性。在小鼠精子中也发现了 tRNAF。
在该研究中，旨在探索 tRNAFs 在早期胚胎发育中的作用和潜在机制。该研究发现5'tRFlGly/GCC 和 5'tRFlGlu/GTC 可以竞争形成 5'tRFl:DNA 杂合体，以防止在相应 tRNA 基因的模板链上形成转录抑制性长 tRNA:DNA 杂合体，最终促进 tRNA 基因转录并确保正常的胚胎发育。该研究发现为了解 tRNA 基因如何维持高水平转录提供了前所未有的见解。据悉，该研究涉及的斑马鱼品系来源于国家水生生物种质资源库国家斑马鱼资源中心。