2月25日，國際知名學(xué)術(shù)期刊Molecular Cell在線發(fā)表了中國科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所程紅研究組的最新研究成果“The mRNA export receptor NXF1 coordinates transcriptional dynamics, alternative polyadenylation and mRNA export”，報道了mRNA出核因子調(diào)控可變加尾的重要功能和普遍規(guī)律，并揭示mRNA出核受體NXF1通過協(xié)同調(diào)控轉(zhuǎn)錄延伸、可變加尾和mRNA出核轉(zhuǎn)運過程，在基因表達(dá)過程中起中心樞紐作用。

 

        真核基因表達(dá)是一個復(fù)雜的多步驟過程，包括轉(zhuǎn)錄、pre-mRNA的加工、核質(zhì)轉(zhuǎn)運、翻譯和mRNA的降解等，這些步驟通常偶聯(lián)在一起從而確保遺傳信息的精確傳遞。絕大多數(shù)pre-mRNA的3'端需要經(jīng)過切割和多聚腺苷酸化，產(chǎn)生具有多聚腺苷酸尾的成熟mRNA。哺乳動物基因通常含有多個多聚腺苷酸位點（PAS），這些PAS的選擇性使用可產(chǎn)生具有不同長度的3'非翻譯區(qū)（3'UTR）、甚至不同編碼序列的異構(gòu)體（這一過程稱為可變加尾）?？勺兗游彩墙陚涫荜P(guān)注的一種重要的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控方式，在分化發(fā)育、腫瘤發(fā)生等多個生理病理過程中發(fā)揮重要調(diào)控功能?？勺兗游彩艿蕉喾N因素的影響，近年來的研究提示mRNA出核轉(zhuǎn)運可能參與調(diào)控可變加尾，但關(guān)于mRNA出核轉(zhuǎn)運因子調(diào)控可變加尾的普遍規(guī)律與分子機制目前還不清楚。

 

        程紅研究組長期從事RNA轉(zhuǎn)運與降解的功能機制研究，近年獲得一系列進展（EMBO J 2017; Nucleic Acids Res 2017; J Cell Biol 2018; Nucleic Acids Res 2018）?；趍RNA出核接頭蛋白ALYREF結(jié)合在mRNA 3'區(qū)域的發(fā)現(xiàn)（Nucleic Acids Res 2017），研究人員推測mRNA出核因子可能參與調(diào)控可變加尾。利用3'端測序技術(shù)（3'READS），研究人員發(fā)現(xiàn)mRNA出核受體NXF1和mRNA出核復(fù)合體TREX組分（包括ALYREF）均能不同程度地促進遠(yuǎn)端PAS的使用，產(chǎn)生具有長3'UTR的異構(gòu)體，其中NXF1的作用最為明顯。通過系統(tǒng)分析3'READS數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)兩種全新影響可變加尾的基因特征：基因長度及3'外顯子的AT豐度。進一步機制探索發(fā)現(xiàn)，NXF1通過結(jié)合在活躍轉(zhuǎn)錄的基因上并與RNA聚合酶II互作，顯著促進RNA聚合酶II在基因3'端的延伸，這與其輔助遠(yuǎn)端PAS使用的功能高度吻合。有趣的是，在成熟mRNA上，NXF1通過與CFI（Cleavage Factor I）互作，結(jié)合富含UGUA元件的長3'UTR異構(gòu)體，并促進其出核轉(zhuǎn)運。該工作提示mRNA出核轉(zhuǎn)運不僅受轉(zhuǎn)錄和加工等基因表達(dá)通路上游步驟的影響，還可依賴出核因子與轉(zhuǎn)錄和RNA加工機器的相互作用逆向調(diào)控上游步驟，這種逆調(diào)控可能對遺傳信息的精準(zhǔn)傳遞十分關(guān)鍵。

 

        該研究工作由程紅研究組和Rutgers New Jersey Medical School的田斌教授實驗室合作完成，程紅研究組的博士生陳素麗和張衡以及田斌實驗室的博士后王睿甲和鄭定海是本文的共同第一作者。該工作獲得科技部、中科院、自然科學(xué)基金委等經(jīng)費資助，同時得到生化與細(xì)胞所細(xì)胞分析技術(shù)平臺、分子生物學(xué)技術(shù)平臺等的大力支持。

 

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