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SRSF5调控核斑与副斑动态互作的双重角色:应激条件下NEAT1_2成熟与核内无膜细胞器重塑的新机制
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月27日 来源:Nucleic Acids Research 16.7
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本研究揭示了剪接因子SRSF5在协调核斑(NS)与副斑(PS)互作中的双重机制。通过超分辨显微技术,研究人员发现SRSF5不仅富集于NS,还定位在PS外壳区域,通过结合NEAT1_2的5'端嘌呤富集序列促进应激条件下PS簇的形成。研究首次证明SRSF5需被RNA解旋酶及时移除以维持PS特性,其长期缺失会通过TDP-43调控的反馈环路触发NEAT1_2异构体转换。该成果发表于《Nucleic Acids Research》,为理解核内无膜细胞器动态调控提供了新范式。
在真核细胞核内,核斑(Nuclear speckles, NS)和副斑(Paraspeckles, PS)作为相邻却截然不同的无膜细胞器(Membrane-less organelles, MLOs),在应激条件下会发生显著重组。这两种核内结构域分别富集着具有相反功能的RNA结合蛋白(RBPs):NS富含精氨酸-丝氨酸结构域(RS domains)的剪接因子如SRSF家族蛋白,而PS则聚集着具有朊病毒样结构域的抑制性剪接因子如hnRNPs。尽管二者在组成和功能上存在明显差异,它们在应激反应中的动态互作机制仍是未解之谜。
德国法兰克福歌德大学(Goethe University Frankfurt, Germany)的研究团队通过结合快速降解系统(hGRAD)与超分辨显微技术,发现SRSF5在PS生物发生中扮演着双重角色。这项研究首次揭示:这个典型的NS核心蛋白不仅参与PS的早期组装,还通过调控TDP-43水平间接影响NEAT1长异构体(NEAT1_2)的表达平衡,从而在应激响应中发挥枢纽作用。
研究团队运用了多项关键技术:1) hGRAD系统实现SRSF5的急性/长期梯度降解;2) DNA-PAINT/dSTORM超分辨成像解析PS三维结构;3) 新生转录组测序(Nascent-seq)追踪NEAT1动态变化;4) iCLIP2技术绘制SRSF5-RNA互作图谱;5) CRISPR-Cas9构建基因敲除细胞系。这些方法的组合为揭示核内MLOs的动态互作提供了多维度证据。
SRSF5定位NS与PS并结合NEAT1的5'端
通过STED超分辨显微镜观察到约18.4%的PS与SRSF5斑点共定位。邻近质谱(proximity MS)显示SRSF5与FUS、NONO等PS核心蛋白共同结合RNA片段,iCLIP2数据进一步证实其优先结合NEAT1_2的5'端嘌呤富集区域。
急性SRSF5耗竭减少PS数量与尺寸
hGRAD介导的急性降解(6-8小时)使PS数量锐减90%,残余PS直径从362 nm缩小至317 nm。dSTORM显示NEAT1_2的5'端错误定位至PS核心,破坏了正常的"壳-核"结构。
长期缺失触发TDP-43反馈环路
持续32小时以上的SRSF5缺失引发意外代偿:通过TARDBP内含子保留激活提前polyA位点,导致TDP-43蛋白水平下降,进而促进NEAT1_2表达(2倍增加)并恢复PS簇。过表达TDP-43可逆转该现象。
应激条件下SRSF5重塑PS-NS边界
不同应激源诱导差异响应:蛋白酶体抑制剂MG132使31.4% PS与NS共定位;而翻译抑制剂RocA通过"钳制"解旋酶引发PS-NS完全融合。急性SRSF5耗竭可部分逆转这种融合,证实其动态移除对维持MLO边界至关重要。
这项研究建立了SRSF5调控核内MLOs的全新范式:在早期组装阶段,其结合NEAT1_2的5'端促进转录延伸和正确包装;在成熟阶段需被解旋酶及时移除以避免NS融合。发现的TDP-43反馈环路不仅解释了PS稳态维持机制,还为神经退行性疾病中TDP-43失调与NEAT1异常的联系提供了新视角。技术层面,研究首次将hGRAD快速降解系统与多模态超分辨成像结合,为动态解析核内相分离过程设立了方法学标杆。这些发现对理解细胞应激响应、RNA代谢疾病及抗癌药物RocA的核内作用机制都具有重要意义。
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