7月7日，國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Biological Chemistry在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心胡紅雨研究組的最新研究“PABPN1 aggregation is driven by Ala expansion and poly(A)-RNA binding, leading to CFIm25 sequestration that impairs alternative polyadenylation”。該工作揭示了丙氨酸延伸和poly(A)-RNA結(jié)合是核多聚腺苷酸結(jié)合蛋白PABPN1發(fā)生相變和積聚的重要因素，并且PABPN1積聚物通過募集3’-UTR加工復(fù)合物中的組分CFIm25進(jìn)而影響mRNA的可變多聚腺苷酸化功能。

　　蛋白質(zhì)發(fā)生淀粉樣積聚是各種神經(jīng)退行性疾病的共同病理特征，這些蛋白質(zhì)積聚有很大一部分是由于基因組上的三核苷酸重復(fù)序列延伸突變所導(dǎo)致的，例如引起亨廷頓舞蹈癥的亨廷頓蛋白，其序列中通常包含有幾十個(gè)連續(xù)的谷氨酰胺重復(fù)序列 (polyQ)。另外，還有一大類是由RNA結(jié)合蛋白突變所引起的，如與肌萎縮性側(cè)索硬化癥 (ALS) 相關(guān)的蛋白TDP-43, FUS蛋白等。在真核細(xì)胞中，有一類重要的RNA結(jié)合蛋白負(fù)責(zé)結(jié)合mRNA的poly(A)尾，在mRNA的運(yùn)輸、翻譯以及穩(wěn)定性過程中起到關(guān)鍵作用。PABPN1是一個(gè)定位于細(xì)胞核內(nèi)的poly(A)結(jié)合蛋白，以前的研究表明，野生型的PABPN1可以在mRNA的幫助下定位到細(xì)胞核內(nèi)的核斑點(diǎn) (Nuclear Speckles)中，參與和控制poly(A)尾的合成。野生型PABPN1的N-端含有一段由10個(gè)丙氨酸組成的重復(fù)序列，丙氨酸延伸的PABPN1可以在細(xì)胞核內(nèi)形成積聚物，并引起肌肉退行性疾病——咽眼部肌肉萎縮癥(OPMD)的發(fā)生。有關(guān)PABPN1的積聚和募集作用以及致病性是值得深入探討的科學(xué)問題。

　　在該研究中，研究人員通過生化實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞免疫熒光實(shí)驗(yàn)，以及體外相分離實(shí)驗(yàn)證實(shí)，PABPN1可以通過mRNA的poly(A)尾介導(dǎo)發(fā)生液-液相分離而形成動(dòng)態(tài)的核斑點(diǎn)結(jié)構(gòu)。在這個(gè)過程中丙氨酸重復(fù)序列的長度控制著PABPN1核斑點(diǎn)的動(dòng)態(tài)性，丙氨酸延伸導(dǎo)致PABPN1發(fā)生相變，由動(dòng)態(tài)的核斑點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔喾e聚物 (Aggregates)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，PABPN1積聚物可以通過序列特異性的mRNA來募集3’-UTR加工復(fù)合物中的重要組分CFIm25，使得可溶性的CFIm25被隔離到PABPN1的積聚物中，引起CFIm25正常功能的缺失，進(jìn)而影響到下游靶基因的可變多聚腺苷酸化過程。這項(xiàng)工作揭示了PABPN1積聚和募集作用的分子機(jī)制，對(duì)于進(jìn)一步理解蛋白質(zhì)積聚致病的病理機(jī)制具有重要意義。

　　分子細(xì)胞卓越中心博士研究生關(guān)文亮為本文第一作者，胡紅雨研究員為該論文通訊作者。感謝分子細(xì)胞卓越中心細(xì)胞分析技術(shù)平臺(tái)的大力支持。該工作得到國家科技部、國家自然科學(xué)基金委和中國科學(xué)院項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)資助。

　　文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021925823020471

PABPN1的積聚和募集作用及致病的分子機(jī)制。丙氨酸重復(fù)序列和poly(A)-RNA共同調(diào)節(jié)PABPN1的相分離和積聚的相變過程。丙氨酸延伸導(dǎo)致PABPN1形成固相的積聚物并募集CFIm25蛋白，減少了CFIm25分子的可利用率而使其正常功能缺失，進(jìn)而影響細(xì)胞中可變多聚腺苷酸化的過程。