北京基因组所相助揭示RNA解旋酶Ddx3xb相疏散调控母源mRNA翻译机制
动物早期胚胎发育由存储在卵子中的母源因子（母源mRNA和卵白）进行调控 ，逐步完成从母源因子主导到合子基因主导的过渡（母源-合子转换） ，在此历程中,母源mRNA稳定性及翻译的调控对母源-合子转换及胚胎发育的有序进行发挥着重要作用。pg电子官网（国家生物信息中心）杨运桂研究组和pg电子官网动物研究所刘峰研究组的早期相助研究发明 ，RNA m5C修饰及RNA结构变革调控母源mRNA稳定性 ，从而增进母源-合子转换正常进行。然而 ，该生物学历程的调控机制依然保存许多未知。
近日 ，杨运桂研究组与刘峰研究组再次相助 ，揭示了早期胚胎发育历程中RNA解旋酶Ddx3xb通过相疏散调控母源mRNA翻译的新机制 ，该研究以“Phase separation of Ddx3xb helicase regulates maternal-to-zygotic transition in zebrafish”为题在Cell Research 期刊宣布。
研究团队发明 ，Ddx3xb在斑马鱼胚胎早期发育历程中高表达 ，随后一系列相疏散剖析实验发明 ，其卵白可以在体外及体内爆发相疏散 ，且其相疏散活性主要依赖于其N端的内在无序区域。同时发明 ，在正常发育历程中 ，内源Ddx3xb卵白相疏散在受精后4小时爆发。由于受精后4小时时期是母源-合子转换的要害时间点 ，体现Ddx3xb相疏散可能对母源-合子转换具有调控作用。研究组通过CRISPR/Cas 9技术构建了Ddx3xb敲除的斑马鱼品系 ，并发明Ddx3xb敲除的斑马鱼胚胎爆发了早期发育延迟现象。并且 ，该延迟表型能被全长型的Ddx3xb回补 ，但不可被无法爆发相疏散的N端内在无序区域缺失型Ddx3xb回补。
通过组学及生化实验 ，团队对其分子机制做了进一步研究。RNA-seq数据标明Ddx3xb相疏散可以调控母源mRNA的降解与合子基因的激活 ，说明Ddx3xb相疏散在母源-合子转换历程中发挥了重要的分子调控作用。结合之前宣布的斑马鱼早期发育RNA结构数据 ，团队发明 ，与Ddx3xb结合的母源mRNA 5’UTR区域的结构在受精后4小时时期爆发了显著性开放 ，RNA解旋实验则标明 ，Ddx3xb相疏散可以增进其RNA解旋活性 ，而mRNA 5’UTR 的结构又可能对其翻译效率有着重要调控作用。团队进一步通过Ribosome profiling实验证明了Ddx3xb相疏散可以提高与其结合的母源mRNA的翻译效率。
综上 ，该研究发明在斑马鱼早期胚胎发育历程中Ddx3xb可以在正常的生理条件下爆发相疏散 ，Ddx3xb相疏散增进了与其结合的母源mRNA 5’UTR区域结构的开放 ，进而调控这些种类母源mRNA翻译的进行 ，最终影响母源-合子转换及早期胚胎发育。该事情拓展了相疏散在生物学历程中的作用 ，有助于了解母源-合子转换历程中基因表达动态调控纪律。
该文章入选Cell Research封面论文。瑞士洛桑大学Nadine L. Vastenhouw教授等针对此研究在Cell Research同期宣布题为“Maternally loaded RNAs: no time to die”的亮点评述 ，认为此项事情对理解和认识相疏散在生物学历程中的作用以及胚胎母源合子转换历程中的基因表达变革具有重要孝敬。
该研究还获得了清华大学李丕龙研究员、北京基因组研究所赵永良研究员、北京脑科学与类脑研究中心Magdalena J Koziol研究员的大力资助。
Ddx3xb相疏散调控母源mRNA结构及翻译示意图
杂志封面故事: 该幅画描述了中国古代传说故事鹊桥相会。七夕之夜 ，喜鹊聚集成的鹊桥跨越天河 ，资助牛郎织女相遇。Ddx3xb相疏散(形成鹊桥)增进母源RNA降解(克服了天河的阻碍) ，进而资助合子基因的激活(牛郎织女相见 ，纺织出的丝线象征着合子基因的转录)。
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