开门红！刘如娟、施一公联合国外团队发表最新研究进展

2024年1月2日，上海科技大学刘如娟、西湖大学施一公及圣裘德儿童医院Xu Beisi等团队合作在《Nucleic Acids Research》发表题为“THUMPD2 catalyzes the N2-methylation of U6 snRNA of the spliceosome catalytic center and regulates pre-mRNA splicing and retinal degeneration ”的研究论文，研究证明了主要剪接体的RNA表观遗传修饰如何调节全局前mRNA剪接并影响生理和疾病。

https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkad1243/7504875?login=false

研究背景

 01 

从酵母到人类，剪接事件数量的增加伴随着snRNA和调节剪接因子修饰的增加。SnRNA修饰可以提高pre-mRNA剪接的效率和保真度。尽管如此，具体的潜在机制在很大程度上仍不清楚。特别是剪接体催化中心U6上的m2G72在低等真核生物中不存在，但在脊椎动物中存在。该数据表明，U6 m2G72可能增强主要剪接体的前体mRNA剪接效率。凸起的二级结构指定了U6 ISL，它是剪接体催化中心的中心部分。这种 RNA 凸起的构象对于两个催化金属离子 M1 和 M2 的配位以及剪接反应的两个步骤都是必不可少的。由于 G72（酵母中的 G78）直接与 M1 配位，因此 m2G 的细微变化可能会影响剪接催化。在结构上，G72 碱基与 C62（两侧是凸起的 A73 和 U74）位于碱基配对核苷酸的连续堆叠中。最近一项关于tRNATrp的研究报告称，m2G修饰增强了疏水性并加强了碱基堆叠相互作用。也可以想象，U6上的m2G72可以通过螯合M1来稳定剪接体催化中心的构象，从而促进剪接活性。然而，确切的机制有待生化和结构研究。事实上，U6 的过表达似乎抑制了 THUMPD2-KO 细胞中较慢的剪接活性，表明 U6 是导致缺陷的主要原因。然而，无法确定这是由剪接体组装和可用性缺陷引起的，还是由剪接体的低效剪接活性引起的。

研究进展

 02 

所有细胞和组织类型都需要剪接体来正确处理前体 mRNA;然而，功能失调的剪接体通常是细胞或组织特异性的，导致缺陷仅限于影响少数细胞类型。有趣的是，视网膜特别需要适当的剪接。例如，前体 mRNA 剪接因子 PRPF、SNRNP200 和 RP9 的突变与 ∼15-20% 的常染色体显性遗传性 RP （adRP） 病例相关。U5 tri-snRNP 复合物几乎完全是 RP 疾病的原因，这影响了准确的前 mRNA 剪接。剪接体动力学和组成的破坏，伴随着前 mRNA 剪接速率的降低，是用于阐明 RP 相关剪接体病的主要机制。类似地，THUMPD2耗竭导致U6催化中心m2G72的丢失，这可以进一步缓解前mRNA剪接的速率，并影响涉及视网膜功能调节的AS事件。据观察，许多THUMPD2的AS靶点参与AMD的发病机制和视网膜特异性过程，表明GWAS鉴定的与AMD相关的THUMPD2突变可能通过调节THUMPD2的剪接功能起作用。

研究结果

 03 

本研究，我们发现了一种RNA修饰-N2 -甲基鸟苷(m2G)沉积在U6 snRNA的G72上(剪接体的催化中心)，促进了人类细胞中有效的pre-mRNA剪接活性。这种修饰在脊椎动物中被证实是保守的。通过明确识别U6特异性序列和结构元件，THUMPD2被证明是负责U6 m2G72的甲基转移酶。敲除THUMPD2消除了U6 m2G72，破坏了pre-mRNA剪接活性，导致人类细胞中内源性pre-mRNA的数千个可选剪接事件发生变化。值得注意的是，异常剪接的pre-mRNA群体引发了无义介导的mRNA衰变途径。进一步表明，THUMPD2与年龄相关性黄斑变性和视网膜功能有关。综上，研究证明了主要剪接体的RNA表观遗传修饰如何调节全局前mRNA剪接并影响生理和疾病。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkad1243/7504875?login=false

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。