撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

在真核細(xì)胞中，轉(zhuǎn)錄過程與前體信使 RNA（pre-mRNA）剪接相偶聯(lián)，使得功能性剪接位點(diǎn)（ss）能夠以線性方式呈現(xiàn)在剪接機(jī)制面前。該機(jī)制使得內(nèi)含子可在 RNA 聚合酶II（Pol II）完成轉(zhuǎn)錄前被移除。從機(jī)制層面看，共轉(zhuǎn)錄剪接（cotranscriptional splicing）可能分為兩個(gè)階段：1）Pol II 介導(dǎo)階段，其證據(jù)來源于 Pol II 相關(guān)剪接因子的存在；2）獨(dú)立于 Pol II 的階段，作用于與延伸中 Pol II 結(jié)合的新生 RNA，該階段可能受到局部染色質(zhì)環(huán)境的影響和/或反向影響染色質(zhì)環(huán)境。

然而，目前尚不清楚這兩個(gè)階段是否在不同內(nèi)含子間存在差異化分布，也不明確此類連續(xù)事件是如何進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控的。

2025 年 9 月 25 日，西湖大學(xué)付向東教授團(tuán)隊(duì)在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Science上發(fā)表了題為：Dynamic U2AF cycling defines two phases of cotranscriptional pre-mRNA splicing 的研究論文。

該研究揭示了動(dòng)態(tài) U2AF 循環(huán)機(jī)制，該循環(huán)定義了共轉(zhuǎn)錄 pre-mRNA 剪接的兩個(gè)階段——由 Pol II 亞基輔助的剪接位點(diǎn)識(shí)別階段與后續(xù)不依賴 Pol II 的剪接體組裝步驟。

長期以來，人們一直假設(shè) RNA 聚合酶II（Pol II）最大亞基 RPB1 的 C 端結(jié)構(gòu)域（CTD）能夠促進(jìn)共轉(zhuǎn)錄剪接，但 CTD 在招募 Pol II 相關(guān)剪接因子方面的必要性尚未被直接驗(yàn)證。相反，越來越多的證據(jù)指向不依賴 CTD 的共轉(zhuǎn)錄剪接機(jī)制，新近可視化解析的 U1 核內(nèi)小核糖核蛋白（snRNP）與 Pol II 亞基 RPB2 和 RPB12 之間的相互作用即為明證。

該研究始于對(duì)另一個(gè) Pol II 亞基 RPB9 在調(diào)控性剪接中作用的鑒定，最終揭示了一個(gè)前所未有的U2 輔助因子（U2AF）循環(huán)機(jī)制——該循環(huán)劃分了共轉(zhuǎn)錄剪接的兩個(gè)不同階段。

研究團(tuán)隊(duì)首先直接測(cè)試了 Pol II CTD 是否為招募多個(gè)已明確的 Pol II 相關(guān)剪接因子所必需，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CTD 的截短并不影響這些因子與 Pol II 的結(jié)合。與之相反，研究團(tuán)隊(duì)證明了 RPB9 介導(dǎo) Pol II 與U2AF1（負(fù)責(zé)界定功能性 3' 剪接位點(diǎn)的 U2AF 異源二聚體小亞基）發(fā)生直接相互作用。出乎意料的是，U2AF 異源二聚體大亞基 U2AF2 并未出現(xiàn)在 Pol II 復(fù)合體中。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，單體形式的 U2AF2 能以濃度依賴性方式將 U2AF1 從固定的 RPB9 上釋放出來。鑒于 U2AF 長期以來被視為不可分割的異源二聚體，新發(fā)現(xiàn)的 U2AF1 與 U2AF2 的單體功能表明了存在一種區(qū)隔共轉(zhuǎn)錄剪接兩個(gè)階段的 U2AF 循環(huán)。這種動(dòng)態(tài) U2AF 循環(huán)與不同的全基因組關(guān)聯(lián)特征相吻合：U2AF1 主要隨著 Pol II 在 DNA 上行進(jìn)，而 U2AF2 主要結(jié)合富含嘧啶的 RNA。對(duì)染色質(zhì)關(guān)聯(lián) RNA 的分析顯示，RPB9 與 U2AF1 在共轉(zhuǎn)錄剪接中具有協(xié)同功能，而 CTD 截短僅產(chǎn)生輕微影響。

共轉(zhuǎn)錄剪接過程包含早期由 Pol II 介導(dǎo)的剪接位點(diǎn)識(shí)別事件，隨后釋放初始的外顯子界定復(fù)合體，以在新生的 RNA 上完成后續(xù)的剪接體組裝步驟。這種 Pol II 依賴性與非依賴性階段的區(qū)隔，是由 U2AF 異源二聚體的共轉(zhuǎn)錄形成過程所協(xié)調(diào)的。某些晚期剪接體組裝步驟及剪接反應(yīng)本身可能發(fā)生在轉(zhuǎn)錄完成前或完成后，不同內(nèi)含子會(huì)決定差異化的剪接動(dòng)力學(xué)特征。

總的來說，該研究揭示了動(dòng)態(tài) U2AF 循環(huán)機(jī)制，該循環(huán)定義了共轉(zhuǎn)錄 pre-mRNA 剪接的兩個(gè)階段——由 Pol II 亞基輔助的剪接位點(diǎn)識(shí)別階段與后續(xù)不依賴 Pol II 的剪接體組裝步驟。

由 U2AF 循環(huán)調(diào)控的共轉(zhuǎn)錄剪接的兩個(gè)階段

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj9141