麻省教授连发两篇Cell 解析转录机制

　　

生物通报道：来自麻省大学医学院的研究人员全面分析了一种对于真核细胞转录剪接十分重要的复合物：外显子拼接复合体（exon junction complex，EJC），并研究了相关RNA互助组，从中发现EJC的作用机制，这对于深入解析转录后剪接具有重要意义。相关成果公布在Cell杂志在线版上。

文章的通讯作者是麻省大学学院生物化学与分子药理学教授Melissa J. Moore博士，她主要研究真核细胞转录过程中RNA剪接，核蛋白转运等方面的作用机制，近期其研究组接连发表两篇Cell文章，分别阐述了核蛋白转运新机制以及外显子拼接复合体作用机制。

前体mRNA除了能通过去除内含子而完成真核细胞转录剪接以外，还会极大的影响新生核蛋白mRNP的蛋白组成。研究发现，外显子拼接复合体（exon junction complex，EJC）是拼接mRNPs的一个重要组成部分。

也就是说，真核生物mRNA出核转运和mRNA前体剪接、mRNA降解等基因表达步骤是联系在一起的，这一蛋白复合物同时在基因转录、mRNA前体剪接、出核转运及其下游步骤中出现，mRNA剪接时遗留下来的外显子-外显子连接点可作为顺式作用元件通过其在NMD中发挥功能，降解含有提前出现终止密码子的mRNA。

在这篇文章中，研究人员报道了针对内源性人EJC蛋白，以及RNA互助组的全面分析，从中他们证明了“经典”EJC主要定位于外显子连接点上游的24个核苷酸上，并且大部分外显子连接点带有EJC。

而且出乎研究人员意料的是，他们发现内源性EJCs能与其它EJCs组装在一起，并与许多SR蛋白形成megadalton（一种计量单位，生物通注）大小的复合物。

这种紧密的物理关联也许可以解释之前发现的EJCs和SR蛋白之间的功能相似性，此外，这些作用因子对长链mRNA保护作用——保护它们免受核酸酶消化，也表明内源性EJCs能与SR蛋白合作促进mRNA的包装和压实。

在另外一篇文章中，这一研究组的研究人员揭示了一种新的出芽机制，利用与某些病毒非常相似的过程，能够将大的核糖核蛋白颗粒（ribonucleoprotein particle）从细胞核转运到细胞质。这将有助于解开RNA支持突触后装置发育的机制。它提供了细胞核与细胞质间通讯的新数据，对于累及核被膜的肌营养不良和疱疹病毒感染例如带状疱疹等疾病具有重要的意义。

沿着核膜表面，核孔为某些分子例如mRNA、tRNA和核糖体提供小的开口，允许它们跨过核膜这一分隔细胞核的物理障碍进行转运。一旦进入到细胞质中，这些遗传物质会被细胞利用作为工厂和蓝图来生成蛋白质。在某些细胞中，这些RNA会结合在转运颗粒中，通过转运颗粒携带至细胞的精确位点合成该位点所需的特异蛋白质。

但是如果按比例观察到这些转运颗粒，就会发现他们实在是大到无法通过核孔复合物。这些转运颗粒首先在何处装配，一直是个悬而未解的问题。

在这篇文章中，研究人员发现这些大的颗粒借助一种新途径以核糖核蛋白（RNP）颗粒形式跨越了核膜转运。他们分析了运动神经元分泌的Wnt/wingless (Wg)蛋白是如何触发邻近肌肉细胞上的DFrizzled2 (DFz2)受体相关反应的。Wg 和 DFz2之间的互作最终导致了一部分DFz2进入到肌肉细胞核中，围绕包含mRNA的大RNP颗粒积聚。一旦它们达到肌肉细胞质中的最终目的地，这些RNAs会负责生成对于提高运动神经元和肌肉细胞连接大小至关重要的突触蛋白。（生物通：万纹）

名词解释：

EJC（exon-junction complex）：
外显子拼接复合体。健康和受损的蛋白质都是从基因的指令开始的。细胞读取这些信息并产生RNA分子，然后将其作为模板制造出蛋白质。RNA通常含有必须在作为模板前被切除的编码部分即内含子。在这种拼接过程中，细胞将一组叫做EJC（exon  junction complex）的分子群粘着到RNA上。一种突变的基因产生的RNA常常会在错误的位置上粘连上EJC——这会刺激NMD途径并在这个RNA被作为蛋白质合成模板前摧毁它。

NMD（nonsense-mediated mRNA decay）:
无义介导的mRNA降解机制。真核生物利用无义介导的mRNA降解对含有提前终止密码子（premature  termination codons,  PTC）的异常转录产物进行快速清除，防止毒害性截短蛋白（truncated  proteins）的产生，它是真核生物重要的mRNA监视机制。NMD作用的启动与多种顺式调控元件有关，它们包括：提前终止密码子的标识；PTC下游特定位置的序列元件，在酵母细胞称为DSE（downstream  sequence element ,   DSE），在哺乳动物细胞主要为内含子剪接依赖性序列元件（exon-exon  junct ion,   EEJ）；稳定作用元件（stabilizer elements, STE）对NMD作用的阻抑调节；以及其它与NMD作用相关的序列，如poly（A）延长、5'-UTR的uORF（upstream open  reading  frame, uORF）和程序化核糖体移码（programmed  -1  ribosomal  frameshift,  -1 PRF）信号序列等。NMD途径中的这些顺式调控元件可能是分子遗传调控的关键靶点。

原文摘要：

The Cellular EJC Interactome Reveals Higher-Order mRNP Structure and an EJC-SR Protein Nexus

In addition to sculpting eukaryotic transcripts by removing introns, pre-mRNA splicing greatly impacts protein composition of the emerging mRNP. The exon junction complex (EJC), deposited upstream of exon-exon junctions after splicing, is a major constituent of spliced mRNPs. Here, we report comprehensive analysis of the endogenous human EJC protein and RNA interactomes. We confirm that the major canonical EJC occupancy site in vivo lies 24 nucleotides upstream of exon junctions and that the majority of exon junctions carry an EJC. Unexpectedly, we find that endogenous EJCs multimerize with one another and with numerous SR proteins to form megadalton sized complexes in which SR proteins are super-stoichiometric to EJC core factors. This tight physical association may explain known functional parallels between EJCs and SR proteins. Further, their protection of long mRNA stretches from nuclease digestion suggests that endogenous EJCs and SR proteins cooperate to promote mRNA packaging and compaction.