RNA轉錄的監護者

日期：2010-10-27 15:30:55

當大部分基因完成轉錄后，初級轉錄的RNA并不會直接翻譯為蛋白質，它們還必須進行轉錄后修飾。RNA剪切是其中一個關鍵性的過程。RNA剪切就是將RNA上屬于非編碼區的內含子除去將剩余的外顯子序列拼接在一起，最終形成成熟的信使RNA(mRNA)的加工過程。

多年來研究人員一直致力于揭示剪切過程中的分子機制，近日賓夕法尼亞大學醫學院的一個研究小組發現了剪切過程中一個熟悉的元件的新功能。研究論文發表在世界知名的《自然》（Nature）雜志上。

在新研究中，賓夕法尼亞大學醫學院的生物化學和生物物理學教授Gideon Dreyfuss和他的同事們發現了一個在剪切過程中關鍵的元件U1在基因表達中發揮著同樣重要的作用：可防止轉錄過程提早終止，確保基因序列轉錄為完整的RNA轉錄本。

正如Dreyfuss所說：“U1對轉錄組（特定細胞在某一功能狀態下所能轉錄出來的所有RNA的總和，包括mRNA和非編碼RNA。）起著監護的作用。”

小核糖核蛋白(snRNPs)是一種RNA與蛋白質的復合物，參與剪切反應的snRNPs包括U1、U2、U4、U5和U6。snRNPs能夠識別剪切位點，將內含子切除，并將剩余的外顯子序列連接在一起。Dreyfuss的研究小組曾證實SMN蛋白對于snRNPs的裝配至關重要。SMN缺陷會導致機體snRNPs水平改變以及異常的剪切，是常見的神經變性疾病脊髓性肌萎縮（SMA）的重要病因。

SMN缺陷在不同的程度上影響著所有的snRNPs。Dreyfuss的研究小組希望弄清楚僅發生一種snRNP缺失時對機體的影響。他們首先將研究焦點放在了U1上。

研究人員期待在除去U1后他們能夠檢測到非剪切RNA轉錄本增多，試驗觀察的結果確實與預期的相符。然而，除此之外研究人員還驚訝地發現大多數基因生成了非常不同的轉錄本。基因的轉錄突然性地過早地終止，其位點通常在距離基因轉錄起始位點不遠的地方。

當研究人員對截短的RNAs末端進行測序時，他們發現RNA被過早的剪切，并標記上了一個長的腺嘌呤序列。腺嘌呤序列是RNA剪切和多聚腺苷酸化的標志，正常位于基因RNA轉錄本的末端。U1缺失導致剪切和多聚腺苷酸化反應過早地啟動。

Dreyfuss說：“這表明U1的正常功能除了參與剪切，還確保了RNA聚合酶合成完整的轉錄本后才啟動剪切和多聚腺苷酸化反應。”研究人員提出了一種U1與初級RNA轉錄本結合的模型，即U1通過緊跟著移動的聚合酶復合物阻礙剪切和多聚腺苷酸化反應。同時也揭示了有雙重功能的U1相對于細胞內其他的snRNPs.數量更多的原因。

“RNA在轉錄過程中一直處于剪切和多聚腺苷酸化反應的威脅下，U1 snRNP對這一反應發揮抑制作用，確保基因序列能夠轉錄為完整的RNA轉錄本，”Dreyfuss說。