转运RNA(tRNA)是蛋白质合成过程中不可或缺的分子,其主要功能是将氨基酸运输到核糖体以合成蛋白质。在原核生物中,转录和翻译过程是偶联的,新合成的mRNA和tRNA会被运输到细胞质中进行翻译。然而,近期一项发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS)的研究发现,在酿酒酵母中,tRNA在运输到细胞质后,在某些特殊情况下可以再次被运输回细胞核内。
在真核生物中,tRNA的细胞核外运输主要由Ran-GTP结合的外运蛋白(如Los1p/Xpo-t)调控。传统观点认为tRNA的运输是单向的,但近期研究表明,酵母tRNA的前体切割可在细胞质中进行,而完全成熟的tRNA则需要在细胞核内完成。这意味着tRNA可能通过成熟机制或直接从细胞质运输回细胞核。研究人员通过原位荧光杂交(FISH)技术,发现由一个细胞核转录的tRNA可以转移到另一个不转录tRNA的细胞核中,支持了后一种可能性。
实验中,研究人员利用地高辛标记的粘菌来源tRNAGlu-D在酿酒酵母中进行特异性表达,并通过FISH分析(绿色荧光)和DAPI染色(蓝色荧光)确认了tRNA的核内累积。进一步研究发现,这种tRNA回流现象在单倍体酵母应对营养缺陷时尤为显著,且依赖于Ran蛋白和内运蛋白10Mtr/Kap111的参与。这一机制可能代表了真核生物基因表达调控的一种全新模式。