Cell Rep丨单革团队揭示核酸内切酶RNAseK与溶酶体协同降解环形RNA的新机制|rna|核酸内切酶|溶酶|秀丽|细胞质

环形 RNA （ Circular RNA, circRNA ）主要由反向剪接（ Backsplicing ）产生【1】。大部分环形 RNA 被转运出细胞核【2，3】，在细胞质中发挥功能。环形 RNA 的生成和降解对于维持细胞中环形 RNA 的稳态，调控环形 RNA 在细胞生命活动中的功能至关重要【4】。而目前对于环形 RNA 在细胞质中如何被降解这一核心问题，仍缺乏全面的理解。

近日，中国科学技术大学单革教授团队在Cell Reports期刊上发表了Synergistic degradation of circular RNAs byRNAseKand lysosome的文章，探究了生理稳态下，环形RNA降解调控的新机制。该团队发现在秀丽线虫到人的后生动物中，核糖核酸内切酶RNAseK和溶酶体协同降解细胞质中的大部分环形RNA。RNAseK降解胞质溶胶中的环形RNA；而RNase 1则定位于溶酶体中降解环形RNA。RNAseK与溶酶体膜上的V-ATPase相互作用，并且RNAseK与溶酶体各自负责降解细胞质中的一部分环状RNA分子。

由于环形 RNA 的闭合环状特性，核糖核酸内切酶可能参与其降解。因此，该团队从核糖核酸内切酶入手，在人 HEK293T 细胞和秀丽线虫中通过 RNAi 对多种 RNA 内切酶进行敲低筛选，随后通过高通量 RNA 测序、分子细胞生物学实验以及体外生化实验，最终证实了 RNAseK 和 RNase 1 的环形 RNA 降解功能。并且，该团队发现 RNase 1 对环形 RNA 的降解依赖于 RNase 1 的溶酶体定位，进而发现在人、小鼠细胞和秀丽线虫中，溶酶体的活性抑制引起环形 RNA 整体水平的显著上调。

该团队发现， RNAseK 和溶酶体介导的环形 RNA 降解途径在人、小鼠和线虫中保守，且 RNAseK 与溶酶体 V-ATPase 相互作用。通过分析人、小鼠细胞和秀丽线虫中的高通量 RNA 测序数据，该团队发现 RNAseK 与溶酶体降解不同的环形 RNA 类群； RNAseK 与溶酶体协同调控人、小鼠细胞和秀丽线虫中约 60% 及以上的环形 RNA 的降解。

进一步地，该团队鉴定了环形 RNA 中易被 RNAseK 或溶酶体中内切酶识别和降解的两类 motif 。针对这两类 motif ，对体外合成的表达 GFP 或 Firefly Luciferase 的环形 RNA 序列进行删除 motif 的同义突变改造，可以明显提高环形 RNA 的稳定性及相应蛋白的表达。该团队还发现在秀丽线虫中，热激等外界刺激使环形 RNA 整体水平下调。 RNAseK 的下调或溶酶体活性的抑制会明显阻碍秀丽线虫对外界刺激的应激反应，提示了 RNAseK 和溶酶体对环形 RNA 的降解在秀丽线虫应激反应中的重要性。