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科學家解析出核接頭蛋白ALYREF協調polyA- mRNA加工與出核的功能機制

2019-04-18     來源:中國科學院

  3月13日,國際學術期刊EMBO Journal 在線發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“ALYREF links 3' -end processing to nuclear export of non-polyadenylated mRNAs”,揭示了出核接頭蛋白ALYREF通過偶聯histone mRNA加工和出核這兩個基因表達過程的重要步驟,調控組蛋白表達。

  真核細胞中絕大多數pre-mRNA的3'端具有polyA尾,復制依賴型的histone mRNA(RD histone mRNA)是唯一一類不具有polyA的mRNA,其3'端以一個高度保守的莖環結構結尾。Histone mRNA編碼的組蛋白是染色體的基本結構蛋白,在核小體組裝、細胞增殖、細胞周期進程等多種基本生命過程中發揮關鍵作用。Histone mRNA的3'端正確加工和高效出核轉運是染色體復制和細胞增殖的基本保證。然而,目前對這些過程的理解還十分有限。程紅研究組前期工作中,利用iCLIP的方法在基因組范圍內鑒定了mRNA出核接頭蛋白ALYREF在mRNA上的結合位點,發現其主要結合在具有polyA尾mRNA的5'和3'區域(Nucleic Acids Res, 2017)。對iCLIP數據的進一步深度挖掘發現,ALYREF不僅結合polyA+ mRNA,還廣泛而特異地結合在histone mRNA的莖環結構區域,這種結合主要通過ALYREF與莖環結合蛋白SLBP直接互作來實現。ALYREF在histone mRNA的加工和出核過程中都發揮重要功能:一方面ALYREF通過與核心加工因子直接互作輔助其招募,從而激活3'端加工;另一方面,ALYREF通過招募出核受體NXF1,促進histone mRNA的出核轉運。重要的是,3'端加工顯著促進ALYREF的招募和histone mRNA的出核。此工作揭示了ALYREF協同調控histone mRNA加工和出核的功能機制,延展了對TREX功能的認知,推進了對組蛋白基因表達調控的理解。重要的是,該研究成果與程紅研究組近期發表的論文(Mol Cell, 2019),共同揭示了RNA出核因子調控新生轉錄本命運的普遍規律。

  該研究工作得到武漢大學教授周宇、美國Rutgers New Jersey Medical School教授田斌、中科院大連化學物理研究所研究員李國輝、生化與細胞所研究員李黨生的大力幫助。該研究工作獲得科技部、國家自然科學基金、中科院戰略性先導科技專項、中國博士后基金、博士后創新人才支持計劃、中科院的經費資助,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大力支持。

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mRNA出核接頭蛋白ALYREF協同調控histone mRNA加工和出核過程,促進組蛋白表達

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