程红研究组合作揭示mRNA出核接头蛋白ALYREF在基因组范围内的结合位点及招募新机制
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时间：2017-08-28
7月10日，国际学术期刊Nucleic Acid Research在线发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所程红研究组的最新研究成果“ALYREF mainly binds to the 5΄ and the 3΄ regions of the mRNA in vivo ”。该研究发现在哺乳动物细胞中mRNA出核接头蛋白ALYREF主要结合在mRNA的5’和3’区域，并揭示了其结合在mRNA的不同区域的分子机制。
近年来，越来越多的数据表明，mRNA出核转运不仅是基因表达过程中的一个重要流程，将加工成熟的mRNA释放到细胞质内进行翻译，更是一个关键的质量监控步骤。程红研究组发现加工异常或携带提前终止密码子（PTC）的mRNA不能高效率地被转运出核（Cell Disc 2015），并一直在探寻其背后的分子机制（NAR 2013；NAR 2014）。TREX复合体是一个在组成和功能上都高度保守的多亚基蛋白复合体，在mRNA出核转运过程中发挥关键作用。ALYREF作为TREX复合体中唯一的一个具有经典RNA结合功能区的蛋白，在mRNA出核转运过程中扮演出核接头蛋白的重要角色。
在本研究中，研究人员利用iCLIP（individual cross-linking and immunoprecipitation）技术鉴定了ALYREF在哺乳动物细胞中基因组范围的结合位点，发现与以往体外研究结果一致，ALYREF以CBC (cap-binding complex)依赖的方式结合在mRNA的5’ 区域。出乎意料的是，在细胞内ALYREF还非常明确地结合在mRNA的3’ 区域，其在该区域的结合特异地依赖PABPN1 (nuclear polyA-binding protein 1)。更为有趣的是，研究人员还发现mRNA的3’ 加工蛋白CstF64与ALYREF直接结合，并且在ALYREF与mRNA各个区域的结合中都发挥关键作用。另外，在一些mRNA的特定中间区域的外显子上也发现了ALYREF的结合位点，并且鉴定了若干具有出核促进功能的ALYREF结合元件。该工作不仅发现ALYREF主要结合在mRNA的5’ 和3’ 区域，鉴定了具有出核促进功能的ALYREF结合元件，更重要的是揭示了PABPN1和CstF64介导的mRNA出核转运与3’ 加工之间的偶联。
博士生施敏为本文的共同第一作者，该研究工作与中国科学院大连化学物理研究所李国辉研究员及其课题组合作完成，得到了美国Rutgers大学田斌教授和哈佛医学院殷善叶博士的大力支持。该研究得到国家科技部和国家自然科学基金委的经费资助。
