斑马鱼胰腺发育中RNA结合蛋白Rbm38的多层次转录后调控机制解析

本研究聚焦RNA结合蛋白Rbm38在胰腺发育中的调控作用，通过斑马鱼模型揭示了其通过调控pdx1 mRNA稳定性及关键转录因子（如isl1a、smad2、nkx2.2a）的可变剪接维持胰腺稳态的分子机制，为理解2型糖尿病和胰腺癌的发病机制提供了新视角。

　　

胰腺作为调控血糖代谢的核心器官，其发育过程涉及复杂的基因表达调控网络。尽管转录调控机制已被广泛研究，但转录后调控在胰腺发育中的作用仍存在大量未知。近年来，RNA结合蛋白（RNA-binding proteins, RBPs）因其能够通过可变剪接、mRNA稳定性和翻译调控等多层次机制影响基因表达，逐渐成为研究热点。其中，Rbm38（RNA-binding motif protein 38）作为候选的2型糖尿病易感基因，在胰腺癌细胞增殖中起抑制作用，但其在胰腺发育中的功能尚未明确。

为揭示这一科学问题，中国海洋大学海洋生命学院的研究团队以斑马鱼为模型，系统研究了Rbm38在胰腺发育中的调控作用。研究发现，Rbm38通过双重机制—— destabilizing pdx1 mRNA和调控关键转录因子的可变剪接——维持胰腺稳态。该成果发表于《Journal of Molecular Cell Biology》，为理解代谢疾病和胰腺肿瘤的分子机制提供了新思路。

研究团队运用了多项关键技术：CRISPR/Cas9基因编辑构建rbm38突变体；全胚胎原位杂交（WISH）和荧光原位杂交（FISH）分析基因表达；RNA-seq结合rMATS分析可变剪接事件；双荧光素酶报告系统验证启动子和3'-UTR调控；葡萄糖测定评估代谢功能。

结果部分

1. Rbm38在发育胰腺中的特异性表达

通过单细胞转录组和WISH分析，发现rbm38在斑马鱼胚胎发育早期呈现动态表达模式，72-96 hpf阶段特异性富集于胰腺。GFP敲入品系证实其蛋白定位于胞质和核内颗粒结构，提示其可能通过核糖核蛋白颗粒发挥作用。

2. 启动子调控机制解析

双荧光素酶实验揭示Pax6b和Nkx6.1通过结合rbm38启动子的GCGGCGGCGGCGC（位点5）和GGTAATGA（位点6）序列激活其表达，而Gata6则表现出抑制作用。

3. Rbm38缺失导致胰腺异常增大

突变体表现为胰腺区域显著扩张（图5E-F），伴随胰岛素（insulin）和胰蛋白酶（prss1）表达域扩大。葡萄糖水平检测显示突变体出现低血糖表型，提示代谢紊乱。

4. 分子机制解析

• mRNA稳定性调控：Rbm38通过识别pdx1 3'-UTR的CAGAUU序列促进其降解（图7）。突变体中pdx1 mRNA半衰期延长导致其表达上调，可能驱动胰腺细胞过度增殖。

• 可变剪接调控：RNA-seq分析发现isl1a（外显子2跳跃）、smad2（外显子4跳跃）和nkx2.2a（外显子2跳跃）等关键基因的剪接异常，这些基因均参与胰岛细胞分化和功能维持。

结论与意义

该研究首次阐明Rbm38通过“双轨制”调控机制——即同时控制mRNA稳定性和可变剪接——精细调节胰腺发育（图8F）。在生理状态下，Rbm38通过抑制pdx1表达和保证转录因子正确剪接维持胰腺稳态；而其功能缺失会导致胰腺过度生长和代谢失调。这一发现不仅拓展了对胰腺发育转录后调控的认识，还为2型糖尿病和胰腺癌的靶点筛选提供了理论依据。值得注意的是，斑马鱼与小鼠模型中Rbm38功能的差异提示其可能具有物种特异性调控模式，未来需进一步探究其在哺乳动物胰腺中的精确作用机制。