In C. elegans spielt das Protein SID1 eine entscheidende Rolle im systemischen RNA-Interferenzprozess, indem es den Transport exogener doppelsträngiger RNA in das Zytoplasma erleichtert. Zuvor konnte die Gruppe von Chen-Yu Zhang bereits zeigen, dass intakte Pflanzen-miRNA, die in Nahrungsquellen vorkommt, über das Verdauungssystem von Säugetieren aufgenommen werden kann und die Genregulation über verschiedene Königreiche hinweg vermittelt.
Die Proteine der SID-1-Transmembranfamilie von Säugetieren, nämlich SIDT1 und SIDT2, haben aufgrund ihrer Rolle bei der Erleichterung der Aufnahme regulatorischer exogener kleiner RNAs wie Small Interfering RNA (siRNA) und pflanzlicher microRNA (miRNA) große Aufmerksamkeit erregt. Insbesondere haben Studien mit SIDT1-defizienten (Sidt1-/-) Mausmodellen gezeigt, dass SIDT1 in Magengrubenzellen die zelluläre Aufnahme von miRNAs aus der Nahrung erleichtert.
Obwohl sich immer mehr Hinweise darauf belegen, dass Proteine der SID-1-Transmembranfamilie an der Vermittlung der Nukleinsäureaufnahme beteiligt sind, bestehen weiterhin Fragen zu den genauen strukturellen und molekularen Mechanismen, die zugrunde liegen, wie diese Proteine die Aufnahme exogener kleiner RNAs ermöglichen, insbesondere unter Bedingungen mit niedrigem pH-Wert.
In der vorliegenden Studie bestimmten die Forscher die Kryo-EM-Strukturen von menschlichem SIDT1 und SIDT2 und enthüllten ihre Gesamtarchitektur als Dimere mit bemerkenswerter struktureller Kongruenz. Sowohl die extrazellulären Domänen (ECDs) als auch die Transmembrandomänen (TMDs) tragen zur Dimerbildung bei.
In der Studie wurde insbesondere die Existenz von SIDT1 und SIDT2 in dimeren oder oligomeren Zuständen höherer Ordnung hervorgehoben, wobei die TMDs eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung dieser dimeren Anordnungen in situ spielen. Darüber hinaus können die ECDs von SIDT1 und SIDT2 pH-abhängig effizient an kleine RNAs binden. Unter sauren Bedingungen zeigten die ECDs eine erhöhte Bindungsaffinität zu kleinen RNAs, was die Oligomerisierung der ECDs höherer Ordnung auslöste.
Die Bedeutung dieser Studie liegt in der Aufklärung der molekularen Grundlagen der RNA-Aufnahme durch SIDT1 und SIDT2. Das Verständnis der pH-abhängigen RNA-Bindung und Oligomerisierung von SIDT1 und SIDT2 liefert Einblicke in ihre funktionelle Regulierung, insbesondere in den sauren Mikroumgebungen, in denen sie überwiegend lokalisiert sind.
Diese Arbeit ist aus folgenden Gründen wichtig:
„Proteine der SID-1-Transmembranfamilie wurden erstmals als Nukleinsäuretransporter identifiziert. Die ECD-Regionen scheinen jedoch als neue Nukleinsäure-bindende Proteine zu fungieren, was die Hypothese aufkommen lässt, dass diese Proteine als membrangebundene RNA-bindende Proteine fungieren“, sagte Chen-Yu sagte Zhang.
„Unsere Studie unterstreicht die Rolle der RNA bei der Auslösung der ECD-Oligomerisierung unter sauren Bedingungen. Darüber hinaus schlagen wir vor, dass die Phospholipaseaktivität im TMD die Fluidität des Zellmembransystems beeinflussen könnte, was Aufschluss über die potenzielle Bedeutung der Oligomerisierung im Prozess der RNA gibt.“ Aufnahme“, fügte Xiaoyun Ji hinzu.
Das Papier ist veröffentlicht im Tagebuch Zellforschung.
Mehr Informationen:
Le Zheng et al., Kryo-EM-Strukturen von Proteinen der menschlichen SID-1-Transmembranfamilie und Auswirkungen auf ihre von niedrigem pH-Wert abhängige RNA-Transportaktivität, Zellforschung (2023). DOI: 10.1038/s41422-023-00893-1
Bereitgestellt von der Nanjing University School of Life Sciences