Nat Commun | siRNA扩增的新亚细胞器：E颗粒

引言

真核细胞的细胞器大都通过膜结构与周围环境隔开，从而形成独立的区室。与此相对，细胞中还存在另一类结构，即无膜细胞器。这些无膜细胞器在细胞中构建出微米或者亚微米级的区室，为生物体基本生化反应提供独立的亚细胞场所。常见的真核细胞的无膜细胞器包括核仁、加工小体、Cajal小体、神经颗粒、应激颗粒（stress granule）、生殖腺颗粒（germ granule）等。生殖腺颗粒是目前研究者广泛关注的一种无膜细胞器，其富含RNA和许多参与RNA代谢的蛋白，是生殖细胞基因表达和调控的枢纽。生殖腺颗粒在秀丽线虫生殖发育的过程中也不可或缺，是研究者探究无膜细胞器生成、调控与功能的重要研究对象。近年来，随着对生殖腺颗粒研究的深入，研究者发现除了P颗粒外，线虫生殖腺细胞中存在着其它多种多样的生殖腺颗粒，包括Z颗粒，Mutator颗粒，SIMR颗粒和P-小体。在空间位置上，这些颗粒彼此靠近，有序组装形成大的生殖腺颗粒复合体。线虫生殖腺参与RNA干扰机器的成分大多分布在生殖腺颗粒不同区室中，这些区室参与了RNA干扰的不同过程。

2024年7月10日，中国科学技术大学生命科学与医学部光寿红课题组，施蕴瑜院士课题组，安徽医科大学冯雪竹课题组与哈佛大学Scott Kennedy课题组合作在Nature Communications杂志上发表了题为Germ granule compartments coordinate specialized small RNA production的文章。该研究在线虫中发现了一个参与siRNA扩增的新的亚细胞器：E颗粒。在本项研究中，课题组通过蛋白组学和细胞学手段鉴定出了5个定位于E颗粒的蛋白，包括EGO-1，DRH-3，EKL-1，ELLI-1和一个新蛋白EGC-1，并揭示了E颗粒参与小干扰RNA扩增的分子机制。

在本研究中，课题组首先通过免疫沉淀和质谱联用实验，鉴定出四种与一个必需基因RNA依赖的RNA聚合酶EGO-1具有较强相互作用的蛋白质，包括DRH-3、EKL-1、ELLI-1、和EGC-1，这些蛋白质在生殖腺细胞核周聚集形成亮点，并且相互之间共定位，但是与目前已知的其它生殖腺颗粒均不共定位。因此，课题组将这些蛋白在生殖腺细胞核周形成的亮点命名为E granule，即E颗粒。随后，通过一系列遗传学、分子生物学和生物信息学等方法，根据生殖腺颗粒的依赖性，课题组将生殖腺细胞特异性小干扰RNA分为三类，并对每一类小干扰RNA的产生，靶标与功能进行了探讨。课题组发现产生于不同亚细胞区室的小干扰RNA会作用在不同的靶标基因上，调控基因表达，这些调控过程既相互补充又相互独立。有意思的是，靶向E类基因3’端的小干扰RNAs参与部分E类基因的表达调控，其缺失导致线虫出现不育或者胚胎致死表型。此外，E颗粒的组装缺陷也会诱导内源小干扰RNA扩增的紊乱，继而导致一系列异常表型的产生，包括生育率的下降，RNA干扰机器的失活等。

模式图（Credit:Nature Communications）

参考文献

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