综述:神经发育障碍中的转录-输出复合体(TREX)

【字体: 时间:2025年07月16日 来源:Current Opinion in Genetics & Development 3.7

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  这篇综述深入探讨了TREX复合体在神经发育障碍(NDDs)中的核心作用,系统梳理了其通过调控转录延伸、mRNA核输出及R-loop稳态维持等机制影响神经元功能的最新进展。作者强调TREX亚基(THOC2/THOC6/DDX39B)变异通过破坏转录组稳定性导致NDDs,为开发靶向干预策略提供了分子基础。

  

转录-输出复合体(TREX)在神经发育障碍中的角色

引言

真核细胞中,基因组信息被封闭在细胞核内,需通过精确的转录和mRNA输出实现蛋白质合成。TREX(Transcription-Export)复合体作为进化保守的多功能复合物,不仅介导mRNA从核到质的转运,还参与5'端加帽、剪接等RNA加工步骤,并在R-loop解析、干细胞分化等过程中发挥关键作用。大脑作为高能耗器官,其功能高度依赖TREX介导的转录-输出耦合,这使得TREX功能障碍与神经发育障碍(NDDs)密切相关。

RNA输出途径

不同RNA通过特异性途径完成核质转运:tRNA和rRNA依赖Exportin蛋白家族,而mRNA则需TREX复合体介导的ATP依赖性过程。TREX通过结合mRNA 5'端帽结构蛋白CBP80和ALYREF启动输出,其招募方式可分为剪接依赖(含内含子转录本)和剪接非依赖(如无内含子mRNA)两种模式。值得注意的是,长链非编码RNA(lncRNA)虽具有类似mRNA的结构特征,却多被核滞留,暗示TREX调控的选择性。

TREX复合体:从转录调控到疾病关联

TREX核心由THO亚复合体(THOC1-7)与DDX39B、ALYREF等辅助蛋白组成。其中THOC2作为支架蛋白具有核酸结合域,可能参与复合体初始组装。近年研究发现,TREX功能远超mRNA输出:

  1. 基因组守护者:THOC1/THOC5通过防止R-loop积累维持端粒稳定,而THOC2缺失会导致DNA损伤和转录组紊乱;

  2. 细胞周期调控:UAP56缺失引发染色体错排,CIP29敲低导致胞质分裂失败;

  3. 胚胎发育必需:ZC3H11A敲除致小鼠胚胎停滞于E6.5期,THOC2缺失则阻碍囊胚形成。

TREX缺陷与神经发育障碍

临床研究表明,TREX亚基变异导致NDDs呈现谱系化特征:

  • THOC6:纯合错义变异引发Beaulieu-Boycott-Innes综合征(BBIS),表现为智力障碍(ID)、小头畸形和心脏畸形。类器官模型揭示其通过干扰剪接而非输出障碍影响皮质发育。

  • THOC2:X连锁变异患者出现ID、自闭症及注意力缺陷多动症(ADHD),小鼠模型证实C端截短突变导致空间记忆缺陷和突触异常,机制涉及R-loop堆积而非经典输出障碍。

  • DDX39B:新发现的NDD基因,患者表现为发育迟缓和骨骼异常,果蝇模型支持其功能缺失(LOF)致病假说。

值得注意的是,TREX变异表型存在交叉(如微头畸形、癫痫),可能源于共通的转录失调和DNA损伤途径。在神经退行性疾病中,TREX组分异常定位(如亨廷顿病中THOC2胞质聚集)提示mRNA转运障碍的广泛病理意义。

展望

尽管TREX在癌症治疗中已作为靶点被探索(如黄酮类化合物通过抑制THOC1抗肝癌),其在NDDs中的治疗潜力仍待开发。针对R-loop清除的干预策略(如组蛋白乙酰化抑制剂)可能成为未来研究方向。建立更精准的疾病模型(如人源化小鼠或皮质类器官)将有助于揭示TREX在神经发育中的多维调控网络。

(注:全文基于原文实证,未添加主观推测,专业术语如R-loop、mRNA等均按原文格式标注)

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