相变调控在SKIP介导的RNA可变剪接中的作用及机制研究

来源 :天津医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhengjunzhe
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液-液相分离是促进细胞中无膜细胞器形成的主要机制,其主要特征是存在局部高浓度的生物大分子,能将酶和底物浓缩在一个小区室中使得酶促反应高效完成,之外还参与许多生物学过程,包括转录、信号转导、RNA加工等[1-3]。然而,相分离是否调控RNA剪接过程尚不清楚。SKIP作为剪接复合体C的核心组分之一,是调控pre-m RNA剪接的关键因子[4],有研究通过核磁共振的方法发现其N端59-129位氨基酸是无序区域,在特定条件下此结构会发生无序到有序的转变[5],说明SKIP可能具备相分离能力。本研究以SKIP为切入点探讨相分离与RNA剪接过程之间的关系,这将有助于我们更好地了解剪接过程。为了探讨SKIP是否具有发生相分离的能力及其相分离的生物学功能,我们首先体外纯化了SKIP的1-129位氨基酸(SKIP-IDR),通过液滴形成实验发现其能在镜下观察到圆球状液滴结构,提示SKIP-IDR可能发生相分离。相分离是由多价大分子的相互作用驱动的,如疏水相互作用,静电相互作用[6]。于是我们用能破坏疏水相互作用的1,6-己二醇处理液滴结构[7],结果发现SKIP-IDR的液滴结构明显变小。通过荧光漂白恢复实验,我们发现SKIP-IDR相分离形成的液滴结构具有较好的流动性。接着在细胞中探讨SKIP发生相分离的能力,通过内源免疫荧光染色、1,6-己二醇处理和荧光漂白恢复实验,我们发现细胞中SKIP的细胞核斑点状结构具有液体特性。总的来说通过体内外实验都证明了SKIP能发生相分离。此外,我们发现SKIP无序区域的酪氨酸对其发生相分离至关重要。SKIP作为一个剪接因子,能很好的定位在nuclear speckle中,而突变的SKIP在细胞中呈现弥散状态,这提示SKIP参与剪接的功能可能是通过相分离实现的。为研究SKIP参与剪接是否依赖其相分离,我们构建了SKIP相分离缺失突变体,并研究其对SKIP靶基因(sororin和APC2)[8]的RNA剪接的影响。通过q PCR实验,我们发现表达SKIP能弥补敲低SKIP引起的靶基因剪接缺陷,而过表达SKIP相分离缺失突变型出现了与敲低SKIP类似的现象,说明SKIP的相分离在调节sororin、APC2的pre-m RNA剪接过程中起重要作用。剪接体组装激活过程中会去除U1、U4,同时招募PRP19复合物和PRP19相关蛋白等。SKIP属于PRP19相关蛋白[9],我们发现SKIP能帮助PRP19、CDC5L招募到nuclear speckle上,而突变的SKIP呈弥散状态同时也影响了PRP19、CDC5L的nuclear speckle定位,提示SKIP相分离可能在剪接体激活过程中扮演重要作用。之前的研究发现SKIP通过影响sororin、APC2的pre-m RNA剪接从而调控姐妹染色单体粘连[8]。为研究SKIP的相分离是否参与调控姐妹染色单体粘连,我们通过核型染色实验发现表达SKIP能恢复SKIP缺失引起的姐妹染色单体粘连异常,而表达SKIP相分离缺陷的突变出现的表型与敲低SKIP一样,说明SKIP能通过相分离调节姐妹染色单体粘连。本研究揭示了相分离与pre-m RNA剪接之间的联系,提示SKIP被招募到剪接体后发生相分离,并为后续相关分子的添加提供结合位点,建立了相分离与剪接体激活之间的联系。
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