可變剪接的又一重大突破

iNature：可變mRNA加工是高等真核生物中蛋白質組擴增和基因調控的關鍵機制。 SR家族蛋白在剪接調控中起重要作用。有趣的是，哺乳動物基因組編碼許多未被闡明功能的SR樣蛋白質，包括mRNA 3"加工因子CFIm，CFIm68和CFIm59的亞基。在這裡，shi研究組證明了CFIm是mRNA 3"加工的增強子依賴性激活劑。 CFIm通過特異性結合和激活含增強子的poly（A）位點（PAS）來調節全基因組可變剪切（APA）。重要的是，CFIm激活劑功能由CFIm68 / 59的精氨酸 - 絲氨酸重複（RS）結構域介導，其特異性結合CPSF亞基Fip1中的RS樣區域，並且該相互作用被CFIm68 / 59高度磷酸化。 CFIm和SR蛋白之間顯著的功能相似性表明，調節和核心因子中的RS樣結構域之間的相互作用，可以提供mRNA 3"加工，剪接和RNA代謝中可能的其他步驟的共同激活機制。

大多數人類基因的轉錄產物經歷可變剪接和/或多聚腺苷酸化以產生編碼不同蛋白質或具有不同調節性質的多種mRNA同種型。可變mRNA加工以組織和/或發育階段特異性方式進行調節，並且異常mRNA加工已經與廣泛的人類疾病相關聯。因此了解如何調控mRNA加工是重要的。剪接調控需要順式元件和反式作用因子。許多調控序列，如增強子和沉默子，已經被確定，他們招募調節蛋白，包括SR蛋白和異核核糖核蛋白（hnRNPs），以調節剪接過程。

可變剪切形式

SR家族蛋白含有一個或兩個N末端RNA識別基序（RRM）結構域和富含精氨酸 - 絲氨酸二肽重複的C末端精氨酸 - 絲氨酸重複（RS）結構域。 SR蛋白既是必需的剪接因子又是重要的可變剪接調節子。在後一功能中，SR蛋白通常與外顯子中的增強子序列結合，並通過RS結構域介導的相互作用，促進核心剪接因子（包括U1-70K和U2AF35）向附近的剪接位點的募集。有趣的是，核心剪接因子通過其自身的RS或RS樣結構域與SR蛋白結合。例如，U1-70K中富含精氨酸-天冬氨酸/谷氨酸（RE / D）的區域對於SR蛋白的結合是必要和充分的。 SR蛋白在體內廣泛被磷酸化，並且高和低磷酸化的SR蛋白在剪接中都是無活性的。

可變剪切複合物

可變多聚腺苷酸化（APA）的調控機制仍然知之甚少。儘管一些順式作用元件已被證明可以促進某些病毒或細胞poly（A）位點（PASs）的高效加工，但其機制和對轉錄組的影響尚不清楚。最近的研究已經確定了許多APA作用成分。其中，由於CFIm介導的APA調節與腫瘤抑制和神經系統疾病有關，所以必需的mRNA 3"加工因子CFIm似乎特別重要。

UGUA不是必需的順式作用元件

CFIm由一個小亞基CFIm25和兩個替代大亞基CFIm68和CFIm59組成，兩者都是SR超家族蛋白的成員。 CFIm25特異性結合UGUA基序。 CFIm25自身形成同源二聚體，CFIm68 / 59通過它們的RRM結構域與CFIm25二聚體結合形成四聚體CFIm複合物。

CFIm結合增強子促進APA作用

CFIm，CPSF和CstF與PAS RNA協同作用，組裝核心mRNA 3"加工複合物，但mRNA 3"加工中CFIm的確切功能尚不清楚 。有趣的是，CFIm25或CFIm68（而不是CFIm59）的缺失，導致近端PAS和3"UTR縮短的廣泛轉變。至少有兩種模型已被提議用於CFIm介導的APA調控。首先，CFIm被認為可能抑制近端PASs，可能是通過與次優目標位點結合併阻斷CPSF募集。或者，有人提出CFIm25二聚體可以同時結合UGUA的兩個拷貝，每個UGUA位於另一個PAS的上游，使得近端PAS被環化，並由此被抑制。但是，這些模型還沒有經過實驗測試。

模型總結

在這裡，shi研究組證明CFIm是mRNA3"加工的增強子依賴性激活劑，其通過結合併激活含有增強子的PAS來調節APA。重要的是，shi研究組的結果顯示CFIm68 / 59的RS結構域在激活mRNA 3"加工中至關重要，至少部分通過與CPSF亞基Fip1中的RE / D結構域結合而發揮中心作用。shi研究組的研究結果表明SR超家族蛋白可能通過共同機制激活mRNA 3"加工和剪接。

http://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(17)30890-0

通訊作者欄

YONGSHENG SHI

加州大學爾灣分校微生物與分子遺傳學副教授

研究興趣

幹細胞，mRNA加工，癌症，組學

研究領域

幹細胞中的轉錄後基因調控和癌症發展過程

研究總結

我們廣泛地關注轉錄後基因調控及其在幹細胞生物學和癌症發展中的作用。我們目前的重點是mRNA 3"末端加工。大多數真核生物mRNA的3"末端是由內切核酸切割和隨後添加的一串腺苷形成的。有趣的是，所有真核生物中約70％基因的轉錄物具有通過在不同位點切割/多聚腺苷酸化而形成的替代3"末端，稱為mRNA替代性聚腺苷酸化（APA）的現象。 APA不僅拓展了蛋白質組學和功能多樣性，而且在基因調控中起著重要的作用。 mRNA 3"加工和APA的失調已經涉及廣泛的人類疾病。然而，對poly（A）位點如何被識別以及如何識別它們的識別仍然知之甚少。我們的目標是通過結合生物化學，基因組學和遺傳學方法破譯poly（A）位點選擇的規則或「多聚腺苷酸化密碼」。我們的研究旨在為轉錄後基因調控的基本機制及其在許多生理和病理過程中的作用提供新的見解。

1.幹細胞和癌症中的mRNA APA調節。

我們最近開發了一種基於高通量測序的方法，稱為PAS-seq，用於在轉錄組水平上定量RNA聚腺苷酸化分析。

2. mRNA 3"加工機器的特徵。

之前我們已經純化了其活性和完整形式的人mRNA 3"加工複合物。令人驚訝的是，這種複合物由超過85種蛋白質組成，包括核心3"加工因子和許多可能將mRNA 3"末端形成與其他細胞過程偶聯的外圍因子。目前我們正在進行蛋白質組學，結構和功能分析，以了解這個驚人的分子機器的內部運作。

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