麻省教授連發兩篇Cell解析轉錄機制

　　來自麻省大學醫學院的研究人員全面分析了一種對于真核細胞轉錄剪接十分重要的復合物：外顯子拼接復合體(exon junction complex，EJC)，并研究了相關RNA互助組，從中發現EJC的作用機制，這對于深入解析轉錄后剪接具有重要意義。相關成果公布在Cell雜志在線版上。

　　文章的通訊作者是麻省大學學院生物化學與分子藥理學教授Melissa J. Moore博士，她主要研究真核細胞轉錄過程中RNA剪接，核蛋白轉運等方面的作用機制，近期其研究組接連發表兩篇Cell文章，分別闡述了核蛋白轉運新機制以及外顯子拼接復合體作用機制。

　　前體mRNA除了能通過去除內含子而完成真核細胞轉錄剪接以外，還會極大的影響新生核蛋白mRNP的蛋白組成。研究發現，外顯子拼接復合體(exon junction complex，EJC)是拼接mRNPs的一個重要組成部分。

　　也就是說，真核生物mRNA出核轉運和mRNA前體剪接、mRNA降解等基因表達步驟是聯系在一起的，這一蛋白復合物同時在基因轉錄、mRNA前體剪接、出核轉運及其下游步驟中出現，mRNA剪接時遺留下來的外顯子-外顯子連接點可作為順式作用元件通過其在NMD中發揮功能，降解含有提前出現終止密碼子的mRNA。

　　在這篇文章中，研究人員報道了針對內源性人EJC蛋白，以及RNA互助組的全面分析，從中他們證明了“經典”EJC主要定位于外顯子連接點上游的24個核苷酸上，并且大部分外顯子連接點帶有EJC。

　　而且出乎研究人員意料的是，他們發現內源性EJCs能與其它EJCs組裝在一起，并與許多SR蛋白形成megadalton(一種計量單位)大小的復合物。

　　這種緊密的物理關聯也許可以解釋之前發現的EJCs和SR蛋白之間的功能相似性，此外，這些作用因子對長鏈mRNA保護作用――保護它們免受核酸酶消化，也表明內源性EJCs能與SR蛋白合作促進mRNA的包裝和壓實。

　　在另外一篇文章中，這一研究組的研究人員揭示了一種新的出芽機制，利用與某些病毒非常相似的過程，能夠將大的核糖核蛋白顆粒(ribonucleoprotein particle)從細胞核轉運到細胞質。這將有助于解開RNA支持突觸后裝置發育的機制。它提供了細胞核與細胞質間通訊的新數據，對于累及核被膜的肌營養不良和皰疹病毒感染例如帶狀皰疹等疾病具有重要的意義。

　　沿著核膜表面，核孔為某些分子例如mRNA、tRNA和核糖體提供小的開口，允許它們跨過核膜這一分隔細胞核的物理障礙進行轉運。一旦進入到細胞質中，這些遺傳物質會被細胞利用作為工廠和藍圖來生成蛋白質。在某些細胞中，這些RNA會結合在轉運顆粒中，通過轉運顆粒攜帶至細胞的精確位點合成該位點所需的特異蛋白質。

　　但是如果按比例觀察到這些轉運顆粒，就會發現他們實在是大到無法通過核孔復合物。這些轉運顆粒首先在何處裝配，一直是個懸而未解的問題。

　　在這篇文章中，研究人員發現這些大的顆粒借助一種新途徑以核糖核蛋白(RNP)顆粒形式跨越了核膜轉運。他們分析了運動神經元分泌的 Wnt/wingless (Wg)蛋白是如何觸發鄰近肌肉細胞上的DFrizzled2 (DFz2)受體相關反應的。Wg 和 DFz2之間的互作最終導致了一部分DFz2進入到肌肉細胞核中，圍繞包含mRNA的大RNP顆粒積聚。一旦它們達到肌肉細胞質中的最終目的地，這些 RNAs會負責生成對于提高運動神經元和肌肉細胞連接大小至關重要的突觸蛋白。(生物通：萬紋)

　　名詞解釋：

　　EJC(exon-junction complex)：

　　外顯子拼接復合體。健康和受損的蛋白質都是從基因的指令開始的。細胞讀取這些信息并產生RNA分子，然后將其作為模板制造出蛋白質。RNA通常含有必須在作為模板前被切除的編碼部分即內含子。在這種拼接過程中，細胞將一組叫做 EJC(exon junction complex)的分子群粘著到RNA上。一種突變的基因產生的RNA常常會在錯誤的位置上粘連上EJC――這會刺激NMD途徑并在這個RNA被作為蛋白質合成模板前摧毀它。

　　NMD(nonsense-mediated mRNA decay):

　　無義介導的mRNA降解機制。真核生物利用無義介導的mRNA降解對含有提前終止密碼子(premature termination codons, PTC)的異常轉錄產物進行快速清除，防止毒害性截短蛋白(truncated proteins)的產生，它是真核生物重要的mRNA監視機制。NMD作用的啟動與多種順式調控元件有關，它們包括：提前終止密碼子的標識;PTC下游特定位置的序列元件，在酵母細胞稱為DSE(downstream sequence element , DSE)，在哺乳動物細胞主要為內含子剪接依賴性序列元件(exon-exon junct ion, EEJ);穩定作用元件(stabilizer elements, STE)對NMD作用的阻抑調節;以及其它與NMD作用相關的序列，如poly(A)延長、5"-UTR的uORF(upstream open reading frame, uORF)和程序化核糖體移碼(programmed -1 ribosomal frameshift, -1 PRF)信號序列等。NMD途徑中的這些順式調控元件可能是分子遺傳調控的關鍵靶點。