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细胞中存在着多种核糖核酸酶,降解RNA加工后的副产物、错误合成的RNA、受损伤的RNA以及变异基因产生的RNA,另外还参与各种mRNA的降解,使其不断更新。一旦细胞内的RNA降解发生絮乱,便可能会引起各种疾病的发生,而Rnase可以对细胞内的RNA进行严格的质量控制。但对于RNA降解后,其降解产物的命运目前国内外研究甚少,可能会被细胞继续利用,也可能作为调控因子存在于细胞内。
我们利用RNaseA降解人的细胞MCF7和Hek293的总RNA,对获得的降解产物进行小RNA的克隆,建立降解产物小RNA的cDNA文库,得到降解产物的序列信息,在对其比对分析后,获得了降解的基本单元(GGAG、GGGA、GAGA、GAGC、GGAGA等)。这些基本单元不能再被RNaseA降解,同时发现其在E.coli BL21和哺乳动物细胞降解产物中出现频率较高。运用生物信息学方法,从E.coli BL21基因库中搜索候选靶基因,经分析在E.coli BL21的转录调控蛋白家族(transcriptional regulator,AraC family)、转甲基酶(tRNA(guanine-N(1)-)-methyltransferase)、膜通道结构蛋白(outer embrane autotransporter barrel domainprotein)和细胞分裂相关蛋白(cell division protein FtsY)等基因序列中普遍存在这些基本单元。分析这些基本单元在候选靶基因三级结构中的位置,发现它们大多处于碱基互补配对区。我们合成GGAGA及其互补链UCUCC,形成dsRNA,选择了NUPR1、PTK、PTPRO、RNaseA、TUT1五个候选基因进行荧光定量PCR发现,这几个基因在转染了双链基本单元的MCF7和Hek293中都有下调趋势,而在Hek293中下调更为明显。双向电泳对细胞总蛋白进行差异分析,发现转染双链基本单元的MCF7细胞中有下调和上调的蛋白。更有趣的是我们合成带FITC荧光的双链基本单元(GGAGA)转染细胞,进行荧光跟踪定位,结果显示这些基本单元最终都会聚集在细胞核区,随着时间的延长,还能够随核分裂分到子细胞中。于是我们用流式细胞术检测了细胞周期和细胞凋亡,细胞周期实验结果发现转染了GGAGA或UCUCC的Hek293细胞比对照组更容易进入S期,但后者G2到M期比对照组慢,从整个周期来看转染GGAGA的Hek293周期比对照组短,而转染UCUCC的细胞周期比对照组长。进行细胞凋亡实验时,三组细胞的凋亡情况无显著差异,这些RNA基本单元对细胞没有促凋亡作用,是否会抑制凋亡还有待进一步验证。上述结果表明,RNA降解单元对细胞的生命活动存在一定的影响,可能参与了细胞中重要分子RNA的合成,也可能与某些重要的调控相关。