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西亞試劑：植生生態(tài)所科研人員發(fā)現(xiàn)RNA剪接保真性調(diào)控新機制

近日，Nucleic Acids Research雜志在線發(fā)表了中科院上海生科院植物生理生態(tài)所徐永鎮(zhèn)研究組關于ATP水解酶Prp28調(diào)控RNA剪接保真性機制的研究成果。

內(nèi)含子的去除由RNA剪接催化完成，是基因表達過程中一個重要的環(huán)節(jié)。內(nèi)含子序列包含三個保守的RNA區(qū)域：5’剪接位點（splicesite，SS）、剪接支點和3’剪接位點。這些序列有一定的保守性（GU—A—AG），但同時又有很大的靈活性。剪接體是一個動態(tài)的大分子RNA-蛋白復合物，它的組裝和催化涉及到復雜的RNA-RNA和RNA-蛋白相互作用，這些過程中發(fā)生的微小錯誤都可能使內(nèi)含子不被正確識別，從而導致剪接紊亂，發(fā)生堿基插入、刪除或移碼突變等錯誤。已知15%以上的人類疾病是由于RNA剪接紊亂導致的，因此RNA剪接保真性（splicingfidelity）機制研究具有重要的意義。屬于ATPase/RNAhelicase的一類剪接因子利用水解ATP的能量，解開RNA-RNA雙螺旋結(jié)構(gòu)或移除與RNA相互作用的蛋白，促進剪接體組裝過程中的構(gòu)象重排，研究人員這些ATP水解酶都參與了RNA剪接保真性的調(diào)控。

盡管已有的遺傳學證據(jù)表明ATP水解酶Prp28在剪接體形成過程中促進了5'SS–U1snRNA雙螺旋結(jié)構(gòu)向5'SS–U6snRNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換過程，但是Prp28是否參與調(diào)控了5'剪接位點區(qū)域的保真性尚不清楚。徐永鎮(zhèn)課題組通過一系列的遺傳學篩選，分離得到了能夠提高次優(yōu)5'剪接位點底物（suboptimal5’SSsubstrate）剪接效率的prp28突變體，證明Prp28能夠調(diào)控內(nèi)含子5'SS的剪接保真性。更為重要的是發(fā)現(xiàn)Prp28的調(diào)控功能只與5'SS:U6雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有關，而與5'SS:U1雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性無關。進一步的研究表明Prp28通過ATP水解促進的構(gòu)象變化與5'SS–U6snRNA的配對速率相互競爭，與U6snRNA配對速率相對較慢的次優(yōu)5'SS底物的剪接過程可以通過降低Prp28的水解酶活力得到恢復。此外，通過在和果蠅S2細胞中的報告基因檢測證實Prp28的E404殘基對剪接效率的維持也至關重要，首次揭示了ATP水解酶的核心結(jié)構(gòu)域linker序列具有調(diào)節(jié)剪接保真性和剪接效率的雙重功能。

該研究主要由博士生楊斐在徐永鎮(zhèn)研究員的指導下完成，受到中科院、國家自然基金委和科技部的資助。