对哺乳动物细胞中的翻译过程进行定向强化设计

《BMC Biology》：Engineered targeted enhancement of translation in mammalian cell

　　

摘要

背景

尽管中心法则描述了从DNA到蛋白质的信息传递过程，但现有的基因调控手段主要针对转录环节。在此，我们开发了λN引导的RNA定位系统（λGRTS），这是一种无需CRISPR的技术平台，可通过特定的翻译引导RNA（tgRNAs）来增强哺乳动物mRNA的翻译效率。

研究结果

λGRTS整合了高亲和力的BoxB结合蛋白λN、经过改造的eIF4E1（去除了非特异性的5′端帽结合功能，但仍能招募TIC复合体），以及一些辅助因子（HuR用于稳定双链RNA，PABP和RRM2-RRM3则有助于形成mRNA闭合环）。经过优化的22个核苷酸长的tgRNAs（靶向mRNA 5′ UTR中ATG上游58个碱基对处），再加上带有NES标签的蛋白质，使得该系统的效率达到最高。与dCasRX相比，λGRTS具有更小的尺寸（约50 kDa，而dCasRX约为150 kDa），且仅需要一个tgRNA，而非crRNA-tracrRNA组合；同时它能更有效地提升功能性蛋白质的表达水平，比如GFP。该系统还能激活P53/PTEN基因，从而抑制胶质母细胞瘤细胞的增殖，诱导其进入G1期停滞状态，并减少其在体外环境中的侵袭能力。在体内实验中，通过慢病毒载体输送的λGRTS能够抑制裸鼠体内的原位胶质母细胞瘤生长，使小鼠的存活时间延长约35–40天，免疫组化检测也证实了P53/PTEN基因的表达上升。质谱分析显示该系统没有出现脱靶效应。在人类、小鼠和牛细胞进行的跨物种试验也表明，由于eIF4E1基因在不同物种中具有保守性，该系统具有广泛的适用性。

结论

λGRTS是一种精准且安全的、以翻译过程为调控目标的工具，可应用于基因调控及肿瘤学研究领域。

图表摘要

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