程红研究组揭示细胞核内mRNA出核或降解命运决定的时空性

        7月19日，国际学术期刊Nucleic Acids 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“mRNAs are sorted for export or degradation before passing through nuclear speckles”，揭示了 mRNA 出核和降解命运决定的时空性。

 

        对于细胞核内绝大多数mRNA而言，最终的命运是出核抑或降解。细胞如何调控出核或降解RNA pools的平衡是一个重要的生物学问题。在机体内基因表达的每个步骤均受到严密的质量监控，exosome 复合体是RNA 质量监控系统的重要组成部分，可参与加工和降解种类繁多的RNA。MTR4作为重要的辅助蛋白可协助exosome复合体发挥其功能。程红实验室的前期工作表明，MTR4与mRNA出核过程中的接头蛋白ALYREF竞争结合5’帽结合复合体，特异识别并降解低效出核的mRNA，从而决定了细胞核内mRNA的命运并确保了mRNA出核或降解之间的平衡（Fan et al., EMBO J , 2017）。在此基础上，程红研究组深入探索了mRNA出核和降解命运决定的时空性。

 

        程红研究组的最新研究表明，当exosome功能被抑制时，polyA RNA在核质中形成明显的不和nuclear speckle共定位的点状聚集。Nuclear speckle是一种富含多种mRNA出核因子的细胞亚核结构。通过深度测序，荧光原位杂交等方法证明这些成点状聚集的polyA RNA正是exosome复合体的底物mRNA。进一步研究显示，在mRNA尚未进入到nuclear speckle之前，其出核和降解的命运已经被决定。它们或者进入nuclear speckle中出核，或者在核质内被exosome复合体迅速降解。mRNA的早期命运决定可以避免细胞内重要功能蛋白的浪费和异常mRNA的出核转运。

 

        该研究工作得到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的大力帮助，获得科技部、自然科学基金委、中国科学院的经费资助，同时得到生化与细胞所细胞分析技术平台、分子生物学技术平台等平台的大力支持。