18SrRNA 剪切與腫瘤生長的新發現

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遺傳性疾病并增大惡性腫瘤的發病幾率。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。鄭曉峰課題組發現hCINAP 通過順次與核糖體蛋白RPS14 及核酸內切酶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，本研究發現hCINAP 在人類多種癌癥組織中的表達水平顯著上調。hCINAP 的高表達與結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生發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轉染hCINAP 敲低的表達質粒，通過定量PCR 實驗發現敲低效率很低，無法進行后續的實驗。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實驗，為開展hCINAP 在18S rRNA 剪切及腫瘤細胞生長中的調控作用奠定了重要基礎。