18SrRNA 剪切與腫瘤生長的新發(fā)現(xiàn)

核糖體是維持細胞生長和個體生存必不可少的細胞器。核糖體的組裝是一個極為復雜且高度有序的生物學過程，其中，核糖體RNA 的修飾及剪切是核糖體合成中的重要事件, 核糖體組裝相關因子的突變將導致嚴重的血液系統(tǒng)遺傳性疾病并增大惡性腫瘤的發(fā)病幾率。人類細胞中rRNA 剪切機制的研究尚未完善。

2016 年8 月北京大學生命科學學院鄭曉峰課題組在《NatureCommunications》雜志在線發(fā)表了題為“The ATPase hCINAP regulates 18S rRNAprocessing and is essential for embryogenesis and tumor growth”的研究論文(DOI:10.1038/ncomms12310)。首次揭示了hCINAP 蛋白調(diào)控人類細胞18S rRNA 剪切及腫瘤細胞生長的分子機制。

hCINAP 蛋白是一個具有腺苷酸激酶和ATPase 酶活的蛋白。鄭曉峰課題組發(fā)現(xiàn)hCINAP 通過順次與核糖體蛋白RPS14 及核酸內(nèi)切酶Nob1 相互作用，促進促進Nob1 介導的18S rRNA 前體的剪切（圖1）。與hCINAP 促進18S rRNA 剪切的功能一致，本研究發(fā)現(xiàn)hCINAP 在人類多種癌癥組織中的表達水平顯著上調(diào)。hCINAP 的高表達與結(jié)腸癌患者較差的預后顯著相關。在腫瘤細胞中敲低hCINAP 的表達（干涉病毒購于吉凱基因）將引發(fā)細胞周期阻滯，促進細胞凋亡，并最終抑制腫瘤細胞成瘤（圖2）。hCINAP 的高表達促進核糖體組裝并選擇性地上調(diào)促癌相關基因mRNA 的翻譯效率，從而有利于腫瘤細胞生長。

圖1. hCINAP 參與18S rRNA 剪切的分子機理

圖2. 利用吉凱基因包裝的hCINAP 干涉病毒敲低細胞內(nèi)hCINAP 的表達水平(A)可促進細胞凋亡(B)并抑制腫瘤生長(C)

hCINAP 在調(diào)控18S rRNA 剪切及腫瘤細胞生長中的作用為進一步揭示核糖體在人類癌癥發(fā)生發(fā)展中的功能提供了重要線索。該工作得到了國家自然科學基金、北京大學蛋白質(zhì)與植物基因研究國家重點實驗室以及生命科學院的資助。

背后的故事：在前期的研究工作中，為了證實hCINAP 參與18S rRNA 剪切，需要將細胞內(nèi)hCINAP 的表達水平敲低檢測18S rRNA 加工是否有缺陷。最初我們選擇在細胞內(nèi)轉(zhuǎn)染hCINAP 敲低的表達質(zhì)粒，通過定量PCR 實驗發(fā)現(xiàn)敲低效率很低，無法進行后續(xù)的實驗。在我們遇到困難時很幸運的了解到吉凱基因在做慢病毒包裝服務，我們將已知的干涉序列發(fā)給公司，很快就完成了hCINAP 干涉病毒的包裝。我們將攜帶hCINAP-shRNA 的病毒侵染多種腫瘤細胞均獲得了很好的敲低效果，利用該病毒獲得了穩(wěn)定敲低hCINAP 的細胞系，并順利進行了18S rRNA 加工檢測及裸鼠成瘤等體內(nèi)實驗，為開展hCINAP 在18S rRNA 剪切及腫瘤細胞生長中的調(diào)控作用奠定了重要基礎。