撰文 | 林無隅

在真核細(xì)胞中，mRNA的剪接與核輸出是基因表達(dá)調(diào)控的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，部分多聚腺苷化的mRNA及非編碼RNA可滯留于染色質(zhì)上，這一現(xiàn)象在轉(zhuǎn)錄后調(diào)控與RNA命運決定中具有重要意義【1,2】。但目前，RNA如何從染色質(zhì)上被有效釋放及其分子調(diào)控機制仍不清楚。蛋白精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶5（PRMT5）是主要的II型精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶，能夠?qū)NA結(jié)合蛋白及剪接體組分進(jìn)行對稱性二甲基化修飾，從而影響剪接體的組裝與RNA加工【3-5】。盡管已有研究指出PRMT5可調(diào)控剪接事件，但PRMT5如何將RNA剪接過程與產(chǎn)出性mRNA輸出相耦聯(lián)仍未得到闡明。此外，PRMT5通過不同適配因子（如pICln、CoPR5、RIOK1）實現(xiàn)底物特異性甲基化【6】，其在維持RNA穩(wěn)態(tài)與染色質(zhì)動態(tài)平衡中的作用機制也尚不明確。因此，亟需解決PRMT5及其介導(dǎo)的Sm蛋白甲基化如何調(diào)控snRNP與染色質(zhì)及RNA的相互作用，從而促進(jìn)剪接完成并確保mRNA從染色質(zhì)的有效釋放，實現(xiàn)產(chǎn)出性核輸出。

近日，美國阿爾伯特·愛因斯坦醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)系的David Shechter團隊在Molecular Cell雜志上發(fā)表了Productive mRNA chromatin escape is promotedby PRMT5 activity的研究文章。該研究通過整合轉(zhuǎn)錄組測序、新生mRNA測序（PRO-seq）及無標(biāo)記質(zhì)譜蛋白組學(xué)，系統(tǒng)分析了PRMT5抑制后細(xì)胞中mRNA的分布與加工狀態(tài)。結(jié)果顯示，PRMT5活性缺失會導(dǎo)致大量多聚腺苷化mRNA及Sm蛋白復(fù)合物在染色質(zhì)上積累，這些RNA富含內(nèi)含子、剪接速率緩慢，無法進(jìn)行有效輸出。機制上，PRMT5通過甲基化Sm蛋白尾部，防止snRNP（小核核糖核蛋白復(fù)合物，剪接體的核心組分）與DNA異常結(jié)合，并依賴SMN Tudor結(jié)構(gòu)域促進(jìn)其從染色質(zhì)釋放。研究揭示了PRMT5在保證mRNA成熟與核輸出中的關(guān)鍵作用，從而解釋了其在維持RNA穩(wěn)態(tài)與基因表達(dá)效率中的核心地位。

研究人員首先在A549細(xì)胞中使用PRMT5抑制劑GSK591及I型PRMT抑制劑MS023進(jìn)行時間梯度處理，結(jié)合poly(A) RNA-seq與PRO-seq分析。結(jié)果表明，PRMT5抑制引發(fā)顯著的轉(zhuǎn)錄組改變，尤其在RNA加工與剪接相關(guān)基因中富集。進(jìn)一步的組蛋白質(zhì)譜分析顯示，這些轉(zhuǎn)錄變化并非由染色質(zhì)修飾改變引起，而是與Sm蛋白甲基化喪失及其在染色質(zhì)上的異常積累密切相關(guān)。

其次，通過CRISPR干擾敲低PRMT5及其輔因子pICln、CoPR5和RIOK1，研究人員發(fā)現(xiàn)僅PRMT5與pICln缺失會導(dǎo)致Sm蛋白在染色質(zhì)上的積累與剪接滯留。蛋白質(zhì)組分析進(jìn)一步證實，SNRPB與SNRPD3在PRMT5抑制后顯著富集于染色質(zhì)。免疫熒光與RNA免疫沉淀實驗表明，未甲基化的Sm蛋白仍可組裝為完整snRNP，但其與DNA及poly(A)-RNA的結(jié)合增強，從而被“困”于染色質(zhì)上。

進(jìn)一步，通過RNA測序，作者發(fā)現(xiàn)PRMT5抑制后，染色質(zhì)結(jié)合的多聚腺苷化RNA數(shù)量顯著上升，而細(xì)胞質(zhì)mRNA變化較少。這些滯留RNA主要為蛋白編碼轉(zhuǎn)錄本，富含內(nèi)含子、剪接速率緩慢，被作者定義為“GRIPPs”（Genomically Retained Incompletely Processed Polyadenylated transcripts，滯留于染色質(zhì)上的未完全加工多聚腺苷化轉(zhuǎn)錄本）。進(jìn)一步分析顯示，PRMT5及pICln缺失均可再現(xiàn)這一現(xiàn)象，證明Sm蛋白尾部的甲基化缺陷是RNA滯留的關(guān)鍵原因。

綜上所述，該研究揭示了PRMT5通過甲基化Sm蛋白尾部、與SMN Tudor結(jié)構(gòu)域協(xié)同作用，防止snRNP與DNA非特異性結(jié)合，從而確保剪接體正確組裝與mRNA從染色質(zhì)的有效釋放。PRMT5的缺失會導(dǎo)致剪接未完成的mRNA在染色質(zhì)上滯留，削弱轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物輸出，進(jìn)而影響基因表達(dá)穩(wěn)態(tài)。該發(fā)現(xiàn)不僅闡明了RNA加工與染色質(zhì)相互作用的新機制，也為解釋PRMT5在癌癥與神經(jīng)退行性疾病中的分子功能提供了新思路。

https://doi.org/10.1016/j.molcel.2025.09.021

制版人： 十一

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