研究揭示亞細胞核結(jié)構(gòu)nuclear speckle在mRNA出核中的功能與機制

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來源：上海生命科學研究院

2018-10-10

9月7日，國際學術期刊J Cell Biol 在線發(fā)表了中國科學院生物化學與細胞生物學研究所程紅研究組的最新研究成果“Intronless mRNAs transit through nuclear speckles to gain export competence”，首次揭示了具備出核能力的RNP的裝配位點——亞細胞核結(jié)構(gòu)nuclear speckle。

Nuclear speckle作為一種高度動態(tài)變化的亞細胞核結(jié)構(gòu)，從發(fā)現(xiàn)至今已有近60年的歷史。由于nuclear speckle中富含大量剪接因子，迄今對于其功能的研究主要集中在剪接相關的功能與調(diào)控。目前，唯一被廣泛接受的speckle的功能是剪接因子的貯存位點。除剪接因子外，mRNA出核轉(zhuǎn)運因子也主要在nuclear speckle中富集，并且當mRNA出核受抑制時，mRNA也往往滯留在nuclear speckle中。然而，nuclear speckle是否在mRNA出核轉(zhuǎn)運過程中發(fā)揮功能還不清楚。

程紅研究組長期從事RNA出核轉(zhuǎn)運的功能與機制的研究，近幾年在新生轉(zhuǎn)錄本出核或降解的命運決定研究中取得一系列進展，發(fā)現(xiàn)在細胞中mRNA出核蛋白ALYREF主要結(jié)合在mRNA的5’區(qū)域（Nucleic Acids Res，2017），通過與RNA降解機器競爭結(jié)合5’帽結(jié)合復合體（CBC）來決定新生RNA出核或降解的命運（EMBO J，2017）；這種命運決定在轉(zhuǎn)錄后、RNA尚未進入到nuclear speckle之前發(fā)生在細胞核質(zhì)中，這種早期命運決定對于防止異常轉(zhuǎn)錄本的出核轉(zhuǎn)運至關重要（Nucleic Acids Res，2018）。

在該項工作中，博士研究生王可等人在研究員程紅的指導下，巧妙地利用天然不含內(nèi)含子基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA（intronless mRNA），揭示了具備出核能力的RNP的裝配位點。研究人員發(fā)現(xiàn)，不經(jīng)過剪接的intronless mRNA在細胞核內(nèi)也定位在nuclear speckle中，這種定位是通過intronless mRNA中的ESE序列結(jié)合SR蛋白來實現(xiàn)的；nuclear speckle的定位明顯促進mRNA出核因子的招募以及mRNA出核轉(zhuǎn)運的進行；并提供證據(jù)支持關鍵出核因子TREX的招募確實在nuclear speckle中發(fā)生。該研究首次揭示具備出核能力的RNP的裝配位點，提示進入nuclear speckle是mRNA出核轉(zhuǎn)運過程的一個重要質(zhì)量監(jiān)控步驟，拓展了對于nuclear speckle功能的認識。

該研究工作獲得科技部、自然科學基金委的經(jīng)費資助，同時得到生化與細胞所細胞分析技術平臺、分子生物學技術平臺等的支持。

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