Cell精彩文章：重寫轉錄的snRNA
日期：2012-07-19 08:09:44
來自賓夕法尼亞大學醫學院的研究人員發表了題為“U1 snRNP Determines mRNA Length and Regulates Isoform Expression”的文章，采用一種新型高通量測序技術：HIDE-seq，解析了一種mRNA前體剪切因子如何調控mRNA的長度，這將有助于研究人員深入分析mRNA轉錄過程，相關成果公布在Cell雜志上，同期Cell雜志還配發了題為“U1 snRNA Rewrites the Script”（U1 snRNA重寫轉錄）為題，介紹了這項重要的研究成果。
文章的通訊作者賓夕法尼亞大學醫學院生物化學與生物物理學系Gideon Dreyfuss教授，他同時也是霍德華休斯HHMI研究員，Dreyfuss教授是mRNA，以及小分子RNA研究領域的知名學者，今年剛剛晉升為美國科學家的院士。
真核生物mRNA表達需要許多RNA轉錄過程作用因子的協同合作，之前 Dreyfuss教授發現了一個在剪切過程中關鍵的元件U1，在基因表達中也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。這指出了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。
在這一研究基礎上，Dreyfuss教授等人又進一步分析發現了這個mRNA前體剪切因子如何調控多聚核苷酸機器的活性，從而影響mRNA的長度，這對于解析活性神經細胞和免疫細胞中的亞型表達具有重要意義。
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。
U1 snRNPs除了其在剪切過程中的關鍵作用，而且也可以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。研究人員通過一種高通量測序技術：HIDE-seq（high-throughput sequencing strategy of differentially expressed transcripts），繪制了不同生物多聚核苷酸PCPA位點圖譜。
結果令他們驚訝的是，雖然U1耗竭會引起大多數1kb以內新生基因轉錄的終止，但是不足以抑制剪切的中度功能U1水平降低，會引起依賴于劑量轉移的PCPA下調，并且導致mRNA 3UTR和近端3’外顯子縮短，開啟活性免疫和神經細胞，以及干細胞和癌癥的特征。
而且更重要的是，研究人員還發現神經細胞活性生理快速瞬時的轉錄會造成U1相對于mRNAs前體更短，這些實驗結果都表明U1 snRNPs決定了mRNA的長度，調控了亞型表達。
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