RNA分选新机制的揭示：ZFC3H1在细胞核中的双重作用

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1444次浏览发布时间：2024-10-30 10:39:08

　　在生命活动中，遗传信息的传递和表达是基础性的过程。在真核生物中，RNA聚合酶II转录产生多种类型的RNA，这些RNA在结构上高度相似，但它们的命运却截然不同。有些RNA能够顺利出核，而另一些则被迅速识别并降解。确保RNA能够正确分选到出核或降解通路，是维护遗传信息精确表达的关键环节。近期，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的程红研究组与武汉大学的周宇教授团队共同发表的研究成果，提出并证明了一种全新的RNA分选机制，改变了以往的观点。

　　RNA分选的传统观点

　　在RNA分选的传统模型中，普遍认为出核通路占主导地位，只有那些未能与出核机器结合的RNA，才会被降解机器结合并清除。这种“出核-预设”的观点强调了RNA从细胞核到细胞质的转运过程，而对RNA降解过程的理解相对薄弱。然而，这种机制可能不足以确保异常RNA的快速清除，进而对细胞功能产生潜在影响。

　　外切体是细胞中主要的RNA降解机器之一，它通过接头因子选择性降解不同类型的底物RNA。PAXT复合体是外切体的重要接头因子，由MTR4和锌指蛋白ZFC3H1组成，并动态结合polyA结合蛋白等其他RNA结合蛋白。早期研究表明，PAXT主要结合在具有3′ polyA尾的成熟RNA上，并通过MTR4招募外切体进行降解。由于PAXT底物RNA与功能性mRNA结构完全相同，这使得RNA分选过程的理解变得更加复杂。

　　新研究发现

　　在最新的研究中，程红研究组和周宇教授的团队意外发现，ZFC3H1不仅在成熟RNA的处理上发挥作用，还能在转录早期就结合在pre-RNA的5′端外显子和内含子上。此时，ZFC3H1处于自我封闭状态，阻止了MTR4与外切体的结合，因而不启动RNA降解。这一“占位”机制能够有效防止出核因子过早结合导致的RNA出核混乱。

　　通过多组学分析，研究团队全面解析了PAXT降解底物RNA的特征。研究发现，降解的RNA往往具有较少的外显子、较短的长度以及较长的polyA尾等特征。这些特征如何影响ZFC3H1从“占位”模式向“降解”模式的转换呢?研究显示，当RNA中包含多个内含子时，剪接过程中的出核因子会被招募，并向5′端传递，从而取代ZFC3H1。而对于少外显子的短RNA，其较长的polyA尾则能够招募更多PAXT组分(如ZC3H3和RBM26/27)，解除ZFC3H1的封闭状态，暴露MTR4，从而启动降解。

　　以降解为中心的RNA分选机制

　　该研究揭示了新生RNA的命运最初被预设为降解，但随着转录和加工过程的推进，其命运可以被重塑。RNA的特征决定了其最终被分选为出核或降解通路。基于这一发现，研究团队提出了以降解为中心的RNA分选机制，这一机制不仅确保了异常RNA的快速降解，也保证了功能性RNA的高效出核。

　　该研究的发现为RNA分选提供了新的视角，挑战了长期以来的传统观点，并深化了我们对细胞核RNA分选的理解。这一成果不仅揭示了细胞如何精细调控RNA的命运，也为未来的研究提供了新的方向，特别是在理解异常RNA的处理和细胞功能维持方面。

　　研究的贡献与支持

　　此次研究由程红研究员、周宇教授及范静副研究员共同指导，王怡旻、童登、温苗苗等多位研究生参与了该工作。研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金等多项支持，显示了中国科学院及相关机构在基础生物学研究中的强大能力和影响力。

　　综上所述，这项研究的成果不仅为RNA分选的基本规律提供了新的见解，也为遗传信息的精准传递提供了重要的机制基础。这一工作将对生物医学研究，尤其是在疾病相关RNA处理机制的研究中产生深远影响。

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