【CNS前沿导读】RNA结合蛋白在神经系统中的研究

2023-05-10 14:56:27


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各位亲爱的小伙伴们，今天和大家分享的一篇文献是RNA结合蛋白在神经系统中的相关研究，大家看过来，希望对相关专业的小伙伴有所开启~



文章题目

The RNA-binding protein SFPQ orchestrates an RNA  regulon to promote axon viability

中文题目

RNA结合蛋白SFPQ协调RNA调控子组装来促进轴突活力

期刊名

Nature Neuroscience   IF:  16.724

作者

Katharina E Cosker, Sara J Fenstermacher, Maria F  Pazyra-Murphy, Hunter L Elliott & Rosalind A Segal

发表时间

2016

实验材料

Trk PC12细胞，野生型129/SvJae小鼠，Bcl2l2−/− C57BL/6J小鼠，慢病毒质粒  



研究背景



脯氨酸、谷氨酰胺富集的剪接因子SFPQ (splicing factor proline and glutamine rich)，由707个氨基酸组成，分子量76kDa，是一个兼有DNA和RNA结合能力的蛋白，参与多种细胞核过程。SFPQ在发育和成熟的神经系统中高表达并且是神经元存活和正常脑发育所必需的，在神经元中SFPQ是树突细胞质RNA运输颗粒中的一个重要元件。然而SFPQ是否是分布于轴突中的mRNA转录后调控所必需的仍不清楚。最近的研究已经发现了SFPQ首选的结合motif，为鉴定可能与SFPQ互作的mRNA提供了资源。





研究内容


从促进神经营养因子依赖的神经元活性的轴突mRNA中筛选具有SFPQ结合motif的基因，然后通过SFPQ敲低筛选到两个显著受其调控的潜在靶标Lmnb2和Bcl2l2，通过实验证实其mRNA能被SFPQ结合，，并且SFPQ依赖的Bclw和LaminB2蛋白水平调控有助于轴突活力。 




研究结果

 

  1. SFPQ结合轴突mRNA。通过motif分析，发现包括Lmnb2，Bcl2l2，Impa1和Creb1在内的许多促进神经营养因子依赖的神经元存活的蛋白的编码基因具有SFPQ结合基序，并通过对SFPQ-mRNAs共沉淀复合物进行qRT-PCR证实了结合。



图1.SFPQ结合轴突mRNA

 

 

2. SFPQ促进mRNA的轴突定位。

通过shRNA敲低SFPQ，能抑制众多被SFPQ结合的轴突mRNA水平的升高。单分子荧光原位杂交（FISH）结果显示，Lmnb2和Bcl2l2 mRNA在神经元远端轴突中十分明显，且二者色斑的密度随着神经营养因子刺激而增加，而在SFPQ敲低后降低。



图2.SFPQ调控轴突mRNA定位



SFPQ敲低后，Lmnb2 mRNA在细胞质中积累，表明其轴突运输需要SFPQ，而Bcl2l2 mRNA在细胞核中积累，表明其出核和随后的轴突运输均需要SFPQ。


图3.

图3.Bcl2l2和Lmnb2 mRNA的轴突运输需要SFPQ



3. 转运颗粒中mRNA共组装需要SFPQ。

超分辨率定量共定位分析结果表明，SFPQ促进Lmnb2 和Bcl2l2共定位，并且可能促进二者在运向远端轴突的单个RNA运输颗粒中的共组装和共运输。



图4. RNA运输颗粒中Bcl2l2和Lmnb2 mRNA的共组装需要SFPQ



4. SFPQ结合对轴突运输至关重要的基序。

SFPQ结合位于Lmnb2 和Bcl2l2 mRNA的 3’UTR中的基序。在感觉神经元中，SFPQ与驱动蛋白KIF5而非KIF3B结合，表明这一马达蛋白沿着感觉神经元轴突的微管运输含有SFPQ，Lmnb2 和Bcl2l2的RNA颗粒。



图5. SFPQ结合Lmnb2和Bcl2l2的 3’UTR中的基序



5. 轴突活性需要SFPQ。

用shRNA敲低SFPQ，发现它是轴突中LaminB2和Bclw蛋白水平升高所必需的。在感觉神经元的轴突中，SFPQ定位在线粒体和核糖体附近。敲低SFPQ能够特异的消除神经营养因子依赖的轴突活性。数据表明，轴突中SFPQ依赖的Bclw和LaminB2蛋白水平调控有助于轴突活性。



图6. SFPQ调控功能相关基因来促进轴突活性


SFPQ是一个结合和调控背根神经节感觉神经元中众多mRNA，从而促进神经营养因子依赖的轴突生活力的RNA结合蛋白。SFPQ在核内、细胞质以及轴突中发挥功能，从而调控对轴突存活十分关键的功能相关mRNA。SFPQ是RNA颗粒中LaminB2(Lmnb2)和Bclw(Bcl2l2)mRNA共装配及其轴突运输所必需的，并且它协调一个新发现的对轴突生活力至关重要的RNA调控子的空间表达。




Reference: 

Cosker, K. E., S.J. Fenstermacher, M. F. Pazyra-Murphy, H. L. Elliott and R. A. Segal (2016)."The RNA-binding protein SFPQ orchestrates an RNA regulon to promote axonviability." Nat Neurosci 19(5):690-696.

 


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