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清华生命学院戚益军研究组揭示植物AGO1促进基因转录新功能

归档日期:11-25       文本归类:加工场所      文章编辑:爱尚语录

  经典的RNA干扰是指真核生物中由小RNA诱发的基因沉默。小RNA由Dicer(一种核糖核酸内切酶)从双链或具茎环结构的前体RNA加工而来,随后被RNA干扰的核心效应蛋白ARGONAUTE(AGO)家族蛋白所结合。通过小RNA与靶序列的碱基互补配对,AGO蛋白识别并切割靶序列并或招募其他蛋白因子在转录水平或转录后水平抑制基因表达。

  AGO1是拟南芥AGO蛋白家族的最重要成员。AGO1主要结合miRNA(一类由内源基因编码的长度约为22 个核苷酸的非编码单链RNA分子),在细胞质中通过切割靶mRNA或介导翻译抑制在转录后水平抑制靶基因表达。戚益军研究组之前研究发现AGO1也存在于细胞核中,这意味着AGO1可能在细胞核内也有重要功能。该研究通过AGO1染色质免疫共沉淀偶联高通量测序(ChIP-seq),鉴定得到940 AGO1结合区域,这些区域主要位于基因区。mRNA测序(RNA-seq)结果分析显示AGO1结合的基因比AGO1不结合的基因表达水平更高,并且在AGO1的缺失突变体中,这些基因的表达下降,说明结合于基因上的AGO1可促进基因表达。随后,通过新生RNA测序(GRO-seq)和Pol II ChIP-seq发现,AGO1在转录水平促进基因表达。进一步研究发现AGO1与SWI/SNF蛋白复合体(一种染色质重塑复合物)互作,并且AGO1与靶基因的结合需要SWI/SNF蛋白复合体。为了探究AGO1与基因结合是否参与植物对激素和胁迫的响应,该研究检测了植物激素茉莉酸甲酯(MeJA)、吲哚乙酸(IAA)、苯并噻二唑(BTH)、丁香假单胞杆菌鞭毛蛋白保守基序(flg22)及冷处理条件下AGO1在基因组的结合位点,发现AGO1可被诱发结合到响应特定刺激的基因上。最后,该研究发现AGO1对茉莉酸通路基因的激活及信号转导具有重要作用。

  戚益军研究组的这一研究揭示了AGO蛋白具有异于经典RNA干扰而激活基因表达的重要功能,这一新功能在植物响应植物激素和环境胁迫过程中起到重要的调控作用。

  清华大学生命学院博士后刘畅、辛颖和2012级博士生徐乐为本文共同第一作者,戚益军教授为通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金委和清华-北大生命科学联合中心的资助。

  8月28日,清华大学生命科学学院黄善金实验室在《eLife》期刊发表了题为“拟南芥形成素2通过加帽和稳定胞间连丝处的微丝调控细胞间运输”的研究成果。该工作证明了拟南芥形成素2(AtFormin2,AtFH2)和其它几个形成素(formin)家族成员定位于胞间连丝处,通过调控胞间连丝处微丝骨架的动态组装特性进而控制植物细胞与细胞之间的物质运输。

  完整的人源细胞色素c氧化酶由14个亚基组成一个单体,而不是教科书中所认为的两个13个亚基组成的二聚体,这项工作纠正了二十多年来在细胞色素c氧化酶的结构生物学研究中的错误,拓展了对细胞色素c氧化酶的认识与理解。

  6月5日,清华大学生命学院杨雪瑞研究组在《癌症研究》(Cancer Research)发表长文《NEAT1在前列腺癌细胞中通过CDC5L-AGRN转录调控通路的促癌作用》。文章中鉴定了长非编码RNA(lncRNA)NEAT1在前列腺癌细胞中的促癌作用,首次提出NEAT1协助转录因子CDC5L调控靶基因AGRN,从而加速肿瘤细胞增殖与肿瘤生长的新机制。

  4月26日,清华大学生命学院、清华-北大生命科学联合中心、北京市结构生物学高精尖创新中心王宏伟教授研究组在《细胞》(Cell)期刊发表了题为《人源核酸内切酶Dicer蛋白与Dicer-pre-miRNA复合体的冷冻电镜结构》的研究论文,首次报道了人源核酸内切酶Dicer蛋白的全长高分辨率结构,同时还报道了人源核酸内切酶Dicer蛋白结合一种小RNA前体pre-let-7底物的两种不同结构状态。

  4月23日,清华大学生命学院刘万里研究组在《细胞生物学期刊》(Journal of Cell Biology)发表了名为《磷脂酰肌醇4,5-二磷酸决定机械力刺激下B淋巴细胞的激活阈值》的研究论文,报道了抗原传递的机械力刺激下,记忆性B淋巴细胞受体具有超低活化阈值的精细分子机制。

  这是继2010年对生物学科进行国际评估后的第二次国际评估,旨在通过考察过去5年来本学科在师资队伍建设、学生培养、科学研究和支撑条件等方面的发展情况,对清华大学生命学科建设取得的成绩做出客观评价,给未来发展提出建设性意见。

  4月9日,清华大学生命科学学院李雪明课题组在《自然·微生物》杂志在线发表题为《肠毒性大肠杆菌中二型分泌系统定位蛋白与分泌通道蛋白复合体组装机制的结构观察》的研究论文,该工作通过冷冻电镜的研究手段首次揭示了细菌二型分泌系统中外膜定位蛋白和分泌通道蛋白复合物(Pilotin-Secretin,AspS-GspD)的近原子分辨率结构,结合相应的生化实验,阐述了该蛋白复合物的组装机理。

  12月5日,清华大学生命科学学院颉伟研究组在《自然-遗传》期刊以长文形式发表了题为《小鼠早期胚胎发育谱系分化过程中表观基因组动态调控》的研究论文,系统报道了哺乳动物早期谱系分化过程中表观遗传信息是如何建立和动态调控的。

  11月28日,清华大学生命科学学院刘万里研究组在《细胞报道》期刊发表题为《磷脂酰肌醇4,5-二磷酸和磷脂酰肌醇3,4,5-三磷酸平衡以及胞质分裂作用因子2蛋白的招募和活化调控B细胞抗原受体微簇体成熟》的研究论文,报道介导B细胞受体微簇体成熟的精细分子机制,揭示B细胞受体跨膜信号转导和B淋巴细胞活化新机制,为相关免疫疾病的研究提供新的理论依据。

  10月19日,清华大学生命科学学院隋森芳教授研究组在《自然》(Nature)期刊上在线发表题为《海洋红藻藻胆体的结构》的研究论文,首次报道世界上第一个完整藻胆体的近原子分辨率的冷冻电镜三维结构,为揭示藻胆体的组装机制和光能传递途径奠定了重要基础。

  10月3日,清华大学生命科学学院王宏伟教授领导的研究组在《结构》(Structure)期刊在线发表题为《利用球差矫正冷冻电镜和电压相位板技术在过焦状态下解析近原子分辨率蛋白结构》的冷冻电镜方法学研究论文。该研究成果首次提出并使用过焦成像技术获得高分辨蛋白质结构,是冷冻电镜成像理论方面的新方法,同时也为球差矫正技术和相位板技术在生物冷冻电镜领域的应用提供了新思路。

  北京时间9月23日凌晨,孙前文实验室在植物学世界知名期刊《植物细胞》(The Plant Cell)在线发表题为“核糖核酸酶H与DNA解旋酶协作以限制拟南芥叶绿体R环水平并且维持基因组稳定性,的研究论文,首次报道了叶绿体基因组稳定性受到R-loop影响的分子机制。

  9月15日,清华大学生命学院施一公教授研究组于《细胞》(Cell)杂志就剪接体的结构与机理研究再发最新成果,题目为《酿酒酵母内含子套索剪接体的结构》,该文报道了RNA剪接循环中剪接体最后一个状态的高分辨率三维结构,为阐明剪接体完成催化功能后受控解聚的分子机制提供了结构基础,从而将对RNA剪接(RNA Splicing)分子机理的理解又向前推进了一步。

  7月13日,清华大学生命科学学院颉伟研究组在《自然》期刊(Nature)上发表了题为《哺乳动物早期胚胎发育过程中染色体三维结构的亲本特异重编程》(Allelic reprogramming of 3D chromatin architecture during early mammalian development)的研究论文,系统报道了哺乳动物染色体三维结构在着床前胚胎发育过程中的动态重编程过程。

  6月8日,清华大学生命学院颜宁研究组在《细胞》(Cell)期刊在线发表了题为《人源脂类外向转运蛋白ABCA1的结构》(Structure of the Human Lipid Exporter ABCA1)的研究论文,首次报道了胆固醇逆向运输过程中的关键蛋白ABCA1近原子分辨率的冷冻电镜结构,为理解其作用机制及相关疾病致病机理奠定了重要基础。

  2月8日和14日,清华大学生命科学学院杨茂君教授研究组与多个研究组合作分别在《物理化学化学物理》发表题为《通过温控电子自旋共振以及量子计算研究酵母Ndi1反铁磁式电子传递机理》和《药物化学》发表题为《通过结合小分子的恶性疟原虫PfNDH2的晶体结构获得药物靶点以治疗耐药性疟疾》的研究论文。

  1月9日,清华大学生命科学学院李雪明课题组在《结构和分子生物学》(Nature Structural & Molecular Biology)杂志在线发表题为《细菌II型分泌系统的分泌素结构及其工作机制》(Structural Insights into Secretin Translocation Channel in Type II Secretion System)的研究论文,该工作通过冷冻电镜的研究手段首次揭示了细菌II型分泌系统外膜复合物GspD分泌素通道的原子分辨率结构以及通道的半开放状态结构,结合相应的生化实验,阐述了底物通过II型分泌系统分泌素的分泌机理。

  11月8日,清华大学柴继杰课题组在《细胞研究》(Cell research)杂志在线发表题为“十字花科植物自交不亲和反应的结构生物学研究(Structural basis for specific self-incompatibility response in Brassica)”的论文,首次在原子层面揭示了十字花科植物自交不亲和反应的分子机制。

  清华生命学院杨茂君研究组首次报道线日,清华大学生命学院杨茂君教授研究组在《自然》(Nature)期刊发表题为《哺乳动物呼吸体结构》(The architecture of the mammalian respirasome)的研究长文(Article),首次报道了迄今为止分辨率最高的线粒体呼吸链超级复合物——呼吸体的冷冻电镜三维结构。

  清华大学生命科学学院教授、清华-北大生命科学联合中心研究员王宏伟领导的研究组,在2016年7月出版的《细胞研究》(Cell Research)发表题为《酵母细胞质RNA外切体复合物的冷冻电镜结构》(CryoEM Structure of Yeast Cytoplasmic Exosome Complex)的研究论文。该实验室曾于2009年和2014年分别在PNAS和NSMB杂志上报道十亚基RNA外切体Exosome复合物的多构象负染结构以及其内部的多条RNA降解通路等研究成果。本论文承前拓展,揭示了在酵母细胞质中内源性外切体复合物(Exo-Ski7)的RNA-free和RNA-bound两种构象,并报道了分辨率分别为4.2埃和5.8埃的冷冻电镜三维结构。

  5月27日,清华大学柴继杰研究组与北京大学郭红卫教授研究组合作,在《细胞研究》上发表论文《模式序列指引下发现调控植物根分生组织生长的肽激素受体》(Signature motif-guided identification of receptors for peptide hormones essential for root meristem growth),揭示了植物重要肽类激素-根分生组织生长因子(RGFs)的受体是位于植物细胞膜表面的五个受体激酶RGFRs,另一类受体激酶SERKs作为共受体参与RGF信号的传递,阐明了RGF的识别和受体激活的分子机制,并提出了植物小肽激素受体识别密码。

  5月16日,生命学院朱听课题组与化学系刘磊课题组合作在《自然·化学》(Nature Chemistry)杂志在线发表了题为“合成镜像生物分子系统实现遗传信息复制与转录”的论文。该论文首次通过化学合成镜像聚合酶实现了中心法则中DNA的复制与转录这两个关键步骤。Nature在线新闻同步报道并评述了该研究。

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