南科大李思思合作团队研究揭示YPS蛋白影响果蝇生殖干细胞发育的分子机制
2020年03月13日 科研新闻 浏览量 :861

近日,南科大生物系研究副教授李思思合作团队研究发现果蝇的YPS蛋白通过优先结合带有m5C修饰的RNA,从而促进果蝇卵巢生殖干细胞的发育。该成果在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上在线发表。

近几年,由于表观转录组学的兴起,m5C作为mRNA中除 m6A之外另一种广泛存在的修饰,引起了研究人员们的关注。然而,其调控细胞发育和分化机制的机理目前尚不清楚。

该项研究中,研究团队首先发现 YPS 蛋白缺失的2周龄果蝇卵巢干细胞显现出发育延迟,增殖变慢的现象,提示该蛋白对于果蝇生殖干细胞的维持、增殖以及分化具有重要作用。由于YPS的人源同类蛋白YBX1与mRNA m5C甲基化酶NSUN2共定位于外泌体中,且YPS本身含有能够结合核酸的保守的cold-shock结构域,研究团队推测YPS可能通过结合含有甲基化的mRNA来行使功能。

为了验证推测,研究团队首先在YPS缺失的果蝇生殖干细胞中回补表达人源的同类蛋白YBX1,发现YBX1可以替代YPS使得果蝇生殖干细胞得以正常发育,证明两个同源蛋白在功能上具有保守性。同时通过Flag-pulldown,免疫共沉淀以及高通量测序的方法发现YPS确实能在体内结合更多含有m5C修饰的mRNA。

YBX1与RNA复合物的蛋白质晶体

此外,研究团队利用ITC以及蛋白晶体结构解析等技术,对比YBX1蛋白结合甲基化修饰的RNA以及非甲基化修饰的RNA的高分辨率复合物结构,发现在YPS和YBX1中高度保守的4个氨基酸(Trp65、Phe74、Phe85、His87)对于识别和结合甲基化修饰的RNA至关重要。其中,RNA的甲基化增强了RNA与蛋白之间的疏水相互作用,确保YPS和YBX1在体内与甲基化的RNA具有更高的亲和力。当将这些关键位点进行缺失突变之后,YBX1无法与RNA结合。功能实验表明,不能结合RNA的YPS突变体W65A,F74A以及F85A表现为显性失活,会打乱果蝇生殖干细胞的发育。

通过ITC实验证明YBX1结合带有m5C修饰的RNA,关键位点的突变可以使其失去结合能力

李思思课题组2018级南科大-哈工大联培博士生邹帆介绍,该项研究发现了YPS蛋白对于维持果蝇的生殖干细胞发育具有重要作用,同时揭示了其作为mRNA m5C的结合蛋白来影响生殖干细胞发育的分子机制。同时,研究验证了人源YBX1蛋白可以替代果蝇YPS蛋白在果蝇卵巢干细胞中的作用,暗示其可能在人类干细胞中具有类似作用,为未来的人类干细胞治疗指出了可能的研究方向。

该论文由李思思团队与美国生物医学研究机构Stower研究所解亭教授团队合作完成,邹帆、Stower研究所博士后 Renjun Tu和Bo Duan为论文的共同第一作者。李思思和解亭为共同通讯作者。该研究得到了国家基金委和美国国立卫生研究所的资助和支持。

论文链接:

https://www.pnas.org/content/117/7/3603

 

供稿单位:生物系

编辑:刘馨

主图设计:丘妍

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