综述:生物分子凝聚体在前体mRNA 3′端加工中的新兴作用

【字体: 时间:2025年08月15日 来源:WIREs RNA 4.8

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  这篇综述深入探讨了生物分子凝聚体(biomolecular condensates)通过液-液相分离(LLPS)机制调控前体mRNA 3′端加工(pre-mRNA 3′ end processing)的最新进展。文章系统阐述了富含固有无序区(IDRs)的加工因子如何形成动态凝聚体以精确调控切割和多聚腺苷酸化(CPA),并揭示了核斑(nuclear speckles)与组蛋白基因座小体(HLBs)对3′端加工途径的空间区隔化作用,为理解基因表达调控和疾病机制提供了新视角。

  

ABSTRACT

生物分子凝聚体作为无膜结构的蛋白质-核酸组装体,通过液-液相分离(LLPS)动态形成,在细胞过程与疾病中发挥核心作用。最新研究发现,前体mRNA 3′端加工因子(如CPSF、CstF等)富含固有无序区(IDRs),可通过相分离形成功能性凝聚体。这些亚细胞结构不仅能提升加工效率,还通过选择性富集因子(如PAPα、Fip1等)确保多聚腺苷酸化位点的特异性识别,揭示了转录后调控的物理化学基础。

Graphical Abstract

核内区室化空间为3′端加工提供了精准调控平台:核斑(speckles)主要富集常规基因的CPA因子,而组蛋白基因座小体(HLBs)则专属性调控组蛋白mRNA的非多聚腺苷酸化加工。这种空间分隔通过改变局部浓度和分子互作网络,动态响应细胞状态变化。当凝聚体稳态被破坏(如TDP-43异常聚集),可导致神经退行性疾病中3′端加工的广泛失调。

分子机制与功能

3′端加工凝聚体的形成依赖于多价相互作用——CPSF73内切酶的IDR与RNA骨架结合后,触发Fip1/PAPα等因子的协同招募。实验证实,破坏PSPC1等支架蛋白的相分离能力会显著降低pre-mRNA切割效率。值得注意的是,选择性多聚腺苷酸化(APA)异构体的产生也受凝聚体理化性质调控,如黏弹性的改变可影响CFIm复合体对弱位点的识别。

疾病关联

肌萎缩侧索硬化症(ALS)患者中,TAF15蛋白的突变体异常相分离会竞争性抑制正常3′端加工凝聚体的形成。类似地,癌症相关CTCF拷贝数变异可通过破坏HLBs的完整性,导致复制依赖性组蛋白mRNA加工缺陷。这些发现为靶向调控生物分子凝聚体的药物开发提供了理论依据。

(注:以上内容严格基于原文实验结论与假设,未添加非文献支持信息)

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