中山大学中山大学姚成果课题组与厦门大学叶从庭课题组合作报道U4 snRNP维持全长pre-mRNA转录完整性的分子生物学功能

中山大学中山大学姚成果课题组与厦门大学叶从庭课题组合作报道U4 snRNP维持全长pre-mRNA转录完整性的分子生物学功能

(通讯员张玉琦)在生化教科书中,U1 snRNP与U4 snRNP的分子生物学功能是真核生物中参与pre-mRNA splicing。2010年,Gideon Dreyfuss实验室发现U1 snRNP具有维持新生全长pre-mRNA转录的新功能,并命名为U1 snRNP telescripting。2023年,中山大学中山医学院干细胞中心姚成果课题组与厦门大学叶从庭课题组合作在国际生化领域权威杂志JBC发表更新了U1 snRNP telescripting的分子机制模型(2023, JBC),但U1 snRNP telescripting究竟是否与U1的经典splicing功能相关尚不明确。

2024年6月26日,中山大学中山医学院干细胞中心姚成果课题组与厦门大学叶从庭课题组继续针对U1 snRNP telescripting分子机制的核心问题深耕挖掘,在国际顶级期刊《PNAS》上发表了题为‘U4 snRNP inhibits premature cleavage and polyadenylation of pre-mRNAs’的学术论文,报道了针对领域内这一重难点问题的最新研究成果。这是该课题组近年在mRNA长度调控领域的重要进展 (2017, NAR; 2018,2019,2021,2022, RNA Biol.; 2020, BBRC; 2023, JBC)。

为了探讨U1 snRNP telescripting现象是否与U1 splicing相关,他们针对splicing复合体中的另一重要复合体U4 snRNP进行功能失活实验。通过设计特异性针对U4 snRNA的反义核酸(antisense morpholino oligo, AMO)和细胞内实验,他们发现U4 AMO在体外和细胞内都可以特异性的功能失活U4 snRNP。通过3’-seq实验,发现U1与U4 AMO处理都能引起内含子内数以万计的cryptic polyadenylation site (PAS)激活,从而使得pre-mRNA变短(>4000基因)。这个结果直接证明了U1 snRNP telescripting现象并不是U1所独有的,从而推翻了之前Dreyfuss实验室的诸多观点。

此项研究对于共转录加工的分子机制研究意义深远。鉴于U1与U4在splicing过程中的核心作用,这是首次直接用更有说服力的实验证据表明,很有可能是整个splicing过程抑制了cryptic PAS的利用,从而防止premature cleavage and polyadenylation (PCPA)和premature transcription termination (PTT)。这个假说有望为分子生物学中心法则下的真核基因调控表达增添新的内容:即splicing的另一普适性新功能,是防止基因转录提前PCPA, 从而预防过早转录终止(premature transcription termination, PTT)。值得一提的是,该论文从提交到接受仅用41天,侧面表明编辑和审稿人对研究结果的高度认可。

中山大学中山医学院研究生冯秋敏、赵丹慧、林则瑾是论文的共同第一作者,厦门大学叶从庭副教授是论文的共同通讯作者,中山大学姚成果副教授是论文的主要通讯作者。该研究得到了多项基金,包括国家自然科学基金面上项目和广东省自然科学基金面上项目的资助。

原文链接 www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2406710121

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