鄒東華,吳原
(1.廣西南寧市第一人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,530022;2.廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科)
·綜述·
RBM8a基因的基本生理功能和病理生理研究進(jìn)展
鄒東華1,吳原2
(1.廣西南寧市第一人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,530022;2.廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科)
真核生物mRNA的生物合成包括細(xì)胞核前體mRNA轉(zhuǎn)錄后修飾、mRNA的出核轉(zhuǎn)運(yùn)以及監(jiān)控過程。剪接后的mRNA可與外顯子連接復(fù)合體結(jié)合,外顯子連接復(fù)合體(EJC)參與協(xié)調(diào)某些 mRNA生物合成的下游步驟。作為EJC核心蛋白之一的RBM8a,與其他核心因子一起參與無義介導(dǎo)的mRNA降解以及增強(qiáng)翻譯過程。此外,RBM8a還參與其他的細(xì)胞進(jìn)程,RBM8a基因突變或異常表達(dá)可導(dǎo)致生理異常及病變。
外顯子;蛋白質(zhì)生物合成;突變;生理學(xué)過程
RNA轉(zhuǎn)錄后修飾是真核基因表達(dá)的關(guān)鍵步驟,其高度參與細(xì)胞分子進(jìn)程中的各種過程。轉(zhuǎn)錄過程中,初始的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物經(jīng)過5′端加帽,3′端去尾剪接,聚腺苷酸化以及剪接,將內(nèi)含子去除,最終成為成熟的mRNA。RNA剪接的過程中,一組特異的蛋白構(gòu)成了外顯子連接復(fù)合體(EJC)被裝載到剪接后的mRNA上[1]。EJC參與了mRNA的成熟過程,包括mRNA的剪接、出核轉(zhuǎn)運(yùn)、無義介導(dǎo)的mRNA降解(NMD)以及翻譯。EJC 以eIF4AⅢ、RBM8a、果蠅 Mago nashi基因產(chǎn)物的同源蛋白MAGOH 、Barentsz (BTZ) 為核心元件[2]。一些外周蛋白參與形成EJC的外殼,并且參與mRNA的代謝過程[3]。NMD作為mRNA的監(jiān)控通路,其降解含有提前終止密碼子(PTC)的異常mRNA[4-5],Upf3與 Upf2 將Upf1 結(jié)合至EJC,其與上游的核糖體相互作用觸發(fā)NMD[6]。
全基因組分析指出,EJC不僅結(jié)合于大多數(shù)外顯子,還結(jié)合于編碼序列的非經(jīng)典剪接位點(diǎn)以及 5′端和3′端的非翻譯區(qū),EJC與富含絲氨酸-精氨酸的剪接因子相關(guān)的蛋白多聚體能促進(jìn)剪接后的mRNA的包裝、壓縮和后續(xù) mRNA 生物合成步驟[7]。此外,在各種細(xì)胞生物進(jìn)程中,EJC的單獨(dú)元件也能產(chǎn)生獨(dú)特的EJC-依賴性的功能[8-10]。本文主要針對RBM8a的各種功能及其在疾病的發(fā)病機(jī)制中潛在的作用。
RBM8a基因最初被認(rèn)為是一個在mRNA剪接與RNA結(jié)合的核蛋白。從酵母到人類組織,RBM8a 及其異質(zhì)二聚體伴侶Magoh均相當(dāng)?shù)谋J兀琈agoh 與RBM8a高度親和力的區(qū)域結(jié)合,并且覆蓋在RBM8a的RNA結(jié)合表面[11]。大部分脊椎動物以及酵母RBM8a的C-端含有2個連續(xù)的精氨酸/絲氨酸(RS)二肽。RS二肽的磷酸化能調(diào)節(jié)RBM8a與其他mRNA 生物合成因子的關(guān)聯(lián)并產(chǎn)生相應(yīng)的細(xì)胞功能。例如,磷酸化的RBM8a并不與NMD因子相互作用,提示RBM8a的磷酸化在最初的翻譯過程或在胞核中阻止非特異性的NMD復(fù)合物形成,從而對NMD復(fù)合物進(jìn)行重塑[12]。此外,鄰近RS二肽的精氨酸殘基能被甲基化,從而拮抗RS二肽的磷酸化。因此,磷酸化與甲基化間的相互影響可能具有調(diào)節(jié)RBM8a各種功能的作用。
在EJC的核心區(qū)域,RBM8a 并不直接與mRNA結(jié)合,而是通過eIF4AⅢ 非序列依賴的與外顯子連接,在ATP的作用下,2個eIF4AⅢ的RecA區(qū)域形成RNA鉗與磷酸鹽-核糖骨架的6個核苷酸相互作用[13-14]。RBM8a-Magoh 直接與eIF4AⅢ相互作用并抑制其ATP酶的活性,確保 EJC核心區(qū)域與RNA 結(jié)合的穩(wěn)定性[15]。mRNA出核轉(zhuǎn)運(yùn)至胞質(zhì)后,EJC核心區(qū)域仍然與mRNA 結(jié)合,在翻譯時兩者才分離,RBM8a-Magoh隨后又回收轉(zhuǎn)運(yùn)至胞核。
RBM8a主要存在于核漿,主要來往于胞核與胞質(zhì)。RBM8a 能單獨(dú)的進(jìn)出胞核,或者與Magoh結(jié)合的方式進(jìn)出。在細(xì)胞核中,RBM8a 以及其他的EJC 核心因子處于RNA-蛋白復(fù)合體的中心,外面包繞著富含剪接因子的斑點(diǎn),EJC 核心區(qū)域被組裝至剪接后的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物[16]。在胞質(zhì)中,RBM8a-Magoh 與eIF4AⅢ 都不含有特殊RNA 顆粒、應(yīng)激顆粒以及細(xì)胞質(zhì)加工小體——P小體[17]。P小體是胞質(zhì)轉(zhuǎn)化灶,內(nèi)含翻譯后的沉默RNA,沉默RNA會被降解或重新進(jìn)入翻譯池中[18]。有研究報道,某些NMD 因子通過P小體回收循環(huán),并且在mRNA降解中斷后積聚在P小體中[19]。胞質(zhì)中P小體上的RBM8a相當(dāng)少,但可通過阻斷NMD復(fù)合物的分解輕微地增加[19]。但是,RBM8a的缺乏會阻礙P小體的形成或積聚,提示RBM8a在P小體的生物合成上起重要作用[20],此外,磷酸化的RBM8a突變體過表達(dá)可誘導(dǎo)P小體的形成[20]?;蛟S阻斷RBM8a的去磷酸化能阻止mRNA-降解因子的回收利用,反之則導(dǎo)致其在P小體中的聚集。總之,上述研究體現(xiàn)出RBM8a的磷酸化/去磷酸化循環(huán)在重塑剪接后的mRNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體(mRNPs)中的重要作用,且極有可能決定mRNA的最終結(jié)局。
3.1 RBM8a在NMD過程中的重要作用 RBM8a與NMD過程中的報告mRNA 3′非翻譯區(qū)結(jié)合能誘導(dǎo)其降解[21],因此,RBM8a的缺乏會阻礙降解未成熟的終止密碼子(含有轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物),提示RBM8a在NMD過程中具有重要作用。RBM8a-Magoh直接與Upf3相互作用,形成NMD激活復(fù)合物。早期的研究表明,對于RBM8a介導(dǎo)的NMD必須有Upf2的參與。但是,獨(dú)特的NMD分支通路被認(rèn)為是以其他的必須輔助因子以及底物為基礎(chǔ)[22]。與RNPS1介導(dǎo)的NMD比較,RBM8a-Magoh介導(dǎo)的路徑可能對Upf2的依賴程度更輕,提示 RBM8a在其他的NMD通路中作用不同[22]。此外,有研究報道RBM8a也參與自動防錯的NMD過程,該過程中3′非翻譯區(qū)的序列要長,并且對EJC的依賴要少[23];然而,不管RBM8a與3′非翻譯區(qū)的結(jié)合,還是通過RBM8a增強(qiáng)翻譯幫助實(shí)現(xiàn)自動防錯的NMD都還需要進(jìn)一步的研究。因此,個別的EJC因子可能通過與某些NMD因子相互作用決定某些mRNA的最終命運(yùn),或在應(yīng)答特定細(xì)胞信號通路起作用。
3.2 RBM8a 可增強(qiáng)RNA的翻譯 目前許多學(xué)者認(rèn)為,剪接可增強(qiáng)mRNA 表達(dá)水平,其部分機(jī)制通過EJC實(shí)現(xiàn)[24]。EJC 在5′端帽結(jié)合復(fù)合物介導(dǎo)的翻譯過程中有特殊重要的作用,通過該機(jī)制可增強(qiáng)NMD 過程[25]。eIF4AⅢ 直接與帽結(jié)合復(fù)合物依賴的翻譯起始因子相互作用,以此富集翻譯起始因子eIF3復(fù)合體,進(jìn)而有利于40S核糖體亞單位裝載至mRNA的5′端RBM8a-Magoh 與其伴侶RBM8a-Magoh (PYM) 蛋白相互作用,該蛋白作為刺激因子,通過橋接EJC與48S轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物,促進(jìn)翻譯過程[26]。RBM8a 或 Magoh與包含內(nèi)含子的熒光素酶轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物結(jié)合,可使增加翻譯的數(shù)量。RBM8a的缺乏可抑制剪接依賴性的翻譯活化,提示其在增強(qiáng)翻譯過程中的重要作用,且相似的效果在eIF4AⅢ 上也被發(fā)現(xiàn)。此外,MLN51的過表達(dá)能增加翻譯產(chǎn)物。但是,也有研究發(fā)現(xiàn)RBM8a 在翻譯的早期步驟中起作用,而 eIF4AⅢ 激活翻譯是在80S 核糖體復(fù)合物的形成之后。或許EJC因子在促進(jìn)翻譯的過程中通過各種機(jī)制及調(diào)節(jié)各種特定基因起協(xié)調(diào)作用,而不是調(diào)節(jié)翻譯產(chǎn)物的數(shù)量。有研究發(fā)現(xiàn),RBM8a能與mRNA 5′帽結(jié)合,提示RBM8a可能通過與后者的相互作用,從而實(shí)現(xiàn)對翻譯的調(diào)節(jié)[20]。
4.1 RBM8a促進(jìn)PRMT5的活性 Chuang等[27]研究發(fā)現(xiàn),RBM8a 在促進(jìn)甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合體的活化有新的功能。RBM8a-Magoh二聚體能特異性地與胞質(zhì)中的甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合體(包含PRMT5、pICln以及MEP50/WD45)相互作用[28]。PRMT5 能對稱地甲基化精氨酸以及作用于各種底物,包括小核核糖核蛋白(snRNPs)體的Sm蛋白[29]。在snRNP的合成過程中,胞質(zhì)的運(yùn)動神經(jīng)元存活復(fù)合物有利于將甲基化的Sm蛋白組裝至snRNA上。在體外,RBM8a 可增強(qiáng) PRMT5介導(dǎo)的Sm蛋白甲基化[27]。RBM8a的過表達(dá)可增強(qiáng)Sm 蛋白甲基化及組裝,該機(jī)制的實(shí)現(xiàn)是通過誘導(dǎo)包含多聚化PRMT5的大型甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合體的形成[27]。RBM8a 參與snRNP 生物合成的發(fā)現(xiàn),提示RBM8a 能將snRNP的產(chǎn)生與前體mRNA的剪接與成熟相協(xié)調(diào),并可能對mRNA的表達(dá)進(jìn)行精細(xì)的的調(diào)整。
4.2 RBM8a可抑制 mRNA 脫帽 RBM8a-Magoh能特異性地與mRNA脫帽復(fù)合體及mRNA 降解因子結(jié)合,但eIF4AⅢ 及MLN51無法與之結(jié)合,提示RBM8a具有特殊的EJC依賴性調(diào)節(jié)mRNA降解的功能[20]。確實(shí),RBM8a能直接與Dcp2相互作用,并且在體內(nèi)能抑制Dcp2 的脫帽活性。RBM8a的過表達(dá)能阻礙報道m(xù)RNA的降解[20]。雖然機(jī)制仍然不清楚,但是不管RBM8a 是否結(jié)合到5′帽端,其在阻礙mRNA 的降解過程中都是必須的。另外值得關(guān)注的是,對于帽端結(jié)合以及mRNA的穩(wěn)定性,RBM8a 的作用類似于特異性脫帽調(diào)節(jié)因子 VCX-A。VCX-A 可能在腦發(fā)育中起作用,其缺失與智力障礙相關(guān)[30]。初級皮層神經(jīng)元的軸突與樹突中均可檢測出RBM8a的存在。腦中RBM8a的功能獲得型突變或過表達(dá)可導(dǎo)致行為異常[31]。因此,明確神經(jīng)元中RBM8a 如何調(diào)控mRNA監(jiān)控,或EJC依賴或非EJC依賴路徑的mRAN降解具有重要意義。
4.3 RBM8a 可調(diào)節(jié)RNA的可變剪接 RBM8a及其他的某些 EJC 因子能直接地調(diào)節(jié)可變剪接,因?yàn)镋JC 核心元件裝載到前體mRNA是在剪接完成之前,而且在后期的剪接體復(fù)合物中也可檢測得到[32]。研究表明 EJC 因子特異性地調(diào)節(jié)凋亡因子的可變剪接,從而拮抗細(xì)胞的凋亡[3]。RBM8a的缺乏可增強(qiáng)Bcl-x,Bim,Mcl1凋亡異構(gòu)體的表達(dá),從而促進(jìn)凋亡。RBM8a是在人間皮瘤細(xì)胞系中細(xì)胞增殖與凋亡相關(guān)基因的功能缺失篩查中發(fā)現(xiàn)[33],提示RBM8a 可能作為抗凋亡因子以及調(diào)節(jié)細(xì)胞的活性。Magoh以及某些其他EJC 因子可特異性的調(diào)節(jié)可變剪接RAS/MAPK signaling因子[34]。但是,不管EJC介導(dǎo)的剪接調(diào)控如何實(shí)現(xiàn)以及是否功能上與NMD有關(guān)都需要進(jìn)一步的研究。
4.4 RBM8a 在細(xì)胞周期控制中的作用 NMD因子缺乏能阻礙細(xì)胞增殖并導(dǎo)致細(xì)胞周期退出和一些NMD 因子調(diào)節(jié)基因組的表達(dá),這些基因組與特殊的生物進(jìn)程有關(guān),包括細(xì)胞周期進(jìn)程[35]。敲除或沉默個別EJC 核心因子可導(dǎo)致有絲分裂紡錘體缺陷以及增加DNA損傷[8]。此外,Magoh在小鼠神經(jīng)干細(xì)胞的分裂以及在神經(jīng)祖細(xì)胞有效中心體成熟中起特殊作用[8]。RBM8a的缺乏可導(dǎo)致 G2/M期阻滯,隨后引起凋亡,但是RBM8a的過表達(dá)也會導(dǎo)致細(xì)胞死亡[36]。RBM8a-Magoh有可能連同其他mRNA監(jiān)控因子,特異性地通過與剪接耦合的NMD機(jī)制,調(diào)控細(xì)胞周期相關(guān)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的表達(dá),并以此調(diào)節(jié)細(xì)胞活性。巧合的是,大部分研究報道發(fā)現(xiàn),由于NMD靶向分子編碼細(xì)胞周期抑制性因子及凋亡前體因子,NMD衰減造成癌細(xì)胞對化療藥物更為敏感,進(jìn)而誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡[37-38]。然而,有研究發(fā)現(xiàn)RBM8a 與Magoh 定位于中心體,提示了兩者在中心體調(diào)控中的潛在作用。中心體不僅對于有絲分裂紡錘體形成至關(guān)重要,還對G2/M 檢查點(diǎn)控制及 DNA損傷通路至關(guān)重要。因此,RBM8a 可能在有絲分裂進(jìn)程中起重要作用或是該過程中的調(diào)節(jié)子。
5.1 RBM8a與血小板減少-橈骨缺少綜合征(TAR) 研究顯示,RBM8a與TAR綜合征有關(guān)[2,39]。TAR綜合征以血小板減少與橈骨缺失為特征,其原因一部分在于RBM8a 等位基因的缺失,該基因在染色體1q21.1區(qū)帶編碼RBM8a基因[39]。需要特別指出的是,TAR綜合征患者骨髓中血小板前體數(shù)量明顯減少。有研究顯示,造血特異性的Upf2缺失導(dǎo)致造血干細(xì)胞的缺乏。因此,RBM8a 以及一些NMD 因子也許特異性地調(diào)節(jié)與造血細(xì)胞增殖有關(guān)的基因表達(dá)。此外,染色體1q21.1 近側(cè)區(qū)基因的缺失與一系列發(fā)育,尤其是與大腦的發(fā)育遲緩有關(guān)[40],提示RBM8a 和/或鄰近的基因在大腦發(fā)育中起重要作用。
5.2 RBM8a 在神經(jīng)發(fā)育中的作用 RBM8a缺失的TAR 患者表現(xiàn)出明顯的智力障礙,RBM8a在神經(jīng)元中表達(dá)提示RBM8a在神經(jīng)發(fā)育及功能中起作用[40]。此外,一些 EJC/NMD 因子(包括 RBM8a)拷貝數(shù)變異也能導(dǎo)致神經(jīng)精神疾病[31]。有研究也發(fā)現(xiàn)過表達(dá)小鼠齒狀回的RBM8a可導(dǎo)致異常的情緒性行為。此外,RBM8a與mRNA 轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的結(jié)合可影響突觸可塑性,其在培養(yǎng)的神經(jīng)元中過表達(dá)可影響微型興奮性突觸后電流,提示突出聯(lián)系增加。誘變篩查顯示Magoh 單倍體不足可導(dǎo)致小頭畸形,這是因?yàn)橹虚g神經(jīng)祖細(xì)胞的缺乏以及神經(jīng)元的凋亡[8]。Magoh參與神經(jīng)干細(xì)胞的分裂以及在神經(jīng)發(fā)生過程中,控制小頭畸形-相關(guān)蛋白的表達(dá)水平[8]。值得注意的是,MagohB與Magoh 的結(jié)構(gòu)相似,因而功能上也與Magoh相似,但其表達(dá)受到的調(diào)控方式不同[41]。此外,RBM8a周圍的基因微缺失也與智力障礙以及小頭畸形有關(guān)[40,42],提示RBM8a-Magoh 在神經(jīng)發(fā)育中的重要作用。而RBM8a 或Magoh 的缺失可破壞有絲分裂紡錘體的定向與完整、染色體數(shù)量以及基因組的穩(wěn)定性,這些都提示大腦發(fā)育過程中兩者在神經(jīng)發(fā)生和發(fā)育中的潛在作用[8]。此外,RBM8a 與 Magoh在中心體中的作用也有助于神經(jīng)發(fā)育中神經(jīng)元分裂。
有研究證實(shí)了RBM8a基因在神經(jīng)祖細(xì)胞的增殖和分化中扮演著重要的作用。沉默RBM8a明顯降低了神經(jīng)祖細(xì)胞增殖,促進(jìn)神經(jīng)祖細(xì)胞分化并轉(zhuǎn)移到皮質(zhì)外層,沉默RBM8a基因還促進(jìn)細(xì)胞周期退出而使皮層細(xì)胞轉(zhuǎn)入分化階段。相反,過表達(dá)RBM8a減少細(xì)胞分化和轉(zhuǎn)移至皮質(zhì)外層,并使得神經(jīng)祖細(xì)胞保持在室管膜層和室管膜下層增殖,而且過表達(dá)RBM8a基因還抑制細(xì)胞周期退出而使皮層神經(jīng)祖細(xì)胞保持在增殖階段。這些功能研究表明過表達(dá)RBM8a促進(jìn)增殖、抑制分化,而沉默RBM8a會促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞分化,抑制增殖。因此,保證RBM8a在一個合適的水平對胚胎大腦的發(fā)育具有十分重要的作用[43]。
其次,通過對比與現(xiàn)有的精神分裂癥高危因子數(shù)據(jù)庫是否與RBM8a調(diào)節(jié)的基因有重疊。使用超幾何分配分析,研究顯示,阿爾茨海默病、自閉癥、精神分裂癥的許多高危易感基因與過表達(dá)RBM8a的下游基因重合[44],此研究結(jié)果提示RBM8a基因與這些神經(jīng)精神疾病密切相關(guān)。
5.3 RBM8a在其他疾病中的潛在作用 系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者體內(nèi)存在Sm蛋白的自身抗體???Sm 的自身免疫應(yīng)答設(shè)計(jì)到各種Sm蛋白表位,包括Sm D1與D3上精氨酸-甘氨酸重復(fù)序列中被對稱性二甲基化的精氨酸[45]。Sm蛋白甲基化上的差異可能導(dǎo)致了自身抗體表達(dá)與親和性上的明顯差異[46]。因此,RBM8a 可能通過PRMT5介導(dǎo)的蛋白甲基化改變了TAR患者的免疫功能,RBM8a 尚可抑制mRNA 脫帽、調(diào)節(jié)可變剪接,并通過這些機(jī)制影響轉(zhuǎn)錄組信息。
RBM8a 參與mRNA合成與翻譯的諸多步驟,并可能在其他的細(xì)胞進(jìn)程(如中心體控制)中起獨(dú)特作用,但仍有許多問題有待進(jìn)一步研究明確。
越來越多的研究發(fā)現(xiàn)存在各種 NMD 靶向特性,比如非典型的長序列3′ 非翻譯區(qū)以及上游可讀框。此外,EJC 也結(jié)合于非翻譯區(qū),如非經(jīng)典的剪接位點(diǎn),因此,明確非經(jīng)典的NMD事件表現(xiàn)出對EJC復(fù)合體不同程度的依賴,還是其與EJC有聯(lián)系,這些均具有非常重要的意義。此外,有研究表明eIF4AⅢ結(jié)合至轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的5′ 非翻譯區(qū),并有利于轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的翻譯。或許RBM8a也具有優(yōu)先的靶向分子,并且通過不同機(jī)制調(diào)控它們的表達(dá)。
近期的研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞信號通路可對NMD產(chǎn)生作用。在富營養(yǎng)條件下,mTOR活化的激酶 S6K1被富集至EJC,合成mRNA并促進(jìn)其翻譯[47]。細(xì)胞處于應(yīng)激時,NMD普遍性的受到抑制,但是選擇性的翻譯可能被保持,以幫助細(xì)胞適應(yīng)及生存[48]。但仍然沒有明確EJC元件是否被修改以及EJC的活性是如何被各種刺激因子調(diào)控。研究表明,RBM8a的磷酸化/去磷酸化調(diào)節(jié)其與NMD機(jī)器翻譯因子的相互作用。因此,RBM8a可能是細(xì)胞信號激酶的靶向分子。但是,這些觀點(diǎn)以及RBM8a的功能仍需進(jìn)一步的研究以明確。
EJC 與NMD因子特異性地參與到細(xì)胞周期進(jìn)程的控制以及維持基因的穩(wěn)定性。此外,中心體元件也包括RNA,其被認(rèn)為與紡錘體相互作用,從而在干細(xì)胞的分裂過程中影響中心體的定位[49]。RBM8a與Magoh是通過與中心體RNA的相互作用,還是特異性的參與中心體局部mRNA的翻譯,從而調(diào)控有絲分裂,這也仍需進(jìn)一步的研究。
最后,EJC以及NMD因子在神經(jīng)發(fā)育疾病中的作用也需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究。NMD與可變剪接密切關(guān)聯(lián),并消除異常的剪接產(chǎn)物以確保正確的基因表達(dá)。神經(jīng)元中大量的可變剪接可能增加了其對NMD的敏感性。然而,RBM8a在神經(jīng)元mRNA表達(dá)以及在神經(jīng)干細(xì)胞分裂中的特定作用,需要進(jìn)一步研究。
[1] LE HIR H,IZAURRALDE E,MAQUAT LE,et al.The spliceosome deposits multiple proteins 20-24 nucleotides upstream of mRNA exon-exon junctions[J].Embo J,2000,19(24):6860-6869.
[2] ALBERS CA,PAUL DS,SCHULZE H,et al.Compound inheritance of a low-frequency regulatory SNP and a rare null mutation in exon-junction complex subunit RBM8a causes TAR syndrome[J].Nat Genet,2012,44(4):435-439.
[3] MICHELLE L,CLOUTIER A,TOUTANT J,et al.Proteins associated with the exon junction complex also control the alternative splicing of apoptotic regulators[J].Mol Cell Biol,2012,32(5):954-967.
[4] LYKKE-ANDERSEN J,SHU MD,STEITZ JA.Human Upf proteins target an mRNA for nonsense-mediated decay when bound downstream of a termination codon[J].Cell,2000,103(7):1121-1131.
[5] KIM VN,KATAOKA N,DREYFUSS G.Role of the nonsense-mediated decay factor hUpf3 in the splicing-dependent exon-exon junction complex[J].Science,2001,293(5536):1832-1836.
[6] SCHOENBERG DR,MAQUAT LE.Regulation of cytoplasmic mRNA decay[J].Nat Rev Genet,2012,13(4):246-259.
[7] SINGH G,KUCUKURAL A,CENIK C,et al.The cellular EJC interactome reveals higher-order mRNP structure and an EJC-SR protein nexus[J].Cell,2012,151(4):750-764.
[8] SILVER DL,WATKINS-CHOW DE,SCHRECK KC,et al.The exon junction complex component Magoh controls brain size by regulating neural stem cell division[J].Nat Neurosci,2010,13(5):551-558.
[9] TOGI S,SHIGA K,MUROMOTO R,et al.Y14 positively regulates TNF-alpha-induced NF-kappaB transcriptional activity via interacting RIP1 and TRADD beyond an exon junction complex protein[J].J Immunol,2013,191(3):1436-1444.
[10] CHOE J,RYU I,PARK OH,et al.eIF4AⅢ enhances translation of nuclear cap-binding complex-bound mRNAs by promoting disruption of secondary structures in 5′UTR[J].Proc Natl Acad Sci USA,2014,111(43):E4577-4586.
[11] FRIBOURG S,GATFIELD D,IZAURRALDE E,et al.A novel mode of RBD-protein recognition in the Y14-Mago complex[J].Nat Struct Biol,2003,10(6):433-439.
[12] ISHIGAKI Y,NAKAMURA Y,TATSUNO T,et al.Phosphorylation status of human RNA-binding protein 8a in cells and its inhibitory regulation by Magoh[J].Exp Biol Med (Maywood),2015,240(4):438-445.
[13] ANDERSEN CB,BALLUT L,JOHANSEN JS,et al.Structure of the exon junction core complex with a trapped DEAD-box ATPase bound to RNA[J].Science,2006,313(5795):1968-1972.
[14] BONO F,EBERT J,LORENTZEN E,et al.The crystal structure of the exon junction complex reveals how it maintains a stable grip on mRNA[J].Cell,2006,126(4):713-725.
[15] BALLUT L,MARCHADIER B,BAGUET A,et al.The exon junction core complex is locked onto RNA by inhibition of eIF4AⅢ ATPase activity[J].Nat Struct Mol Biol,2005,12(10):861-869.
[16] DAGUENET E,BAGUET A,DEGOT S,et al.Perispeckles are major assembly sites for the exon junction core complex[J].Mol Biol Cell,2012,23(9):1765-1782.
[17] BAGUET A,DEGOT S,COUGOT N,et al.The exon-junction-complex-component metastatic lymph node 51 functions in stress-granule assembly[J].J Cell Sci,2007,120(Pt 16):2774-2784.
[18] DECKER CJ,PARKER R.P-bodies and stress granules:possible roles in the control of translation and mRNA degradation[J].Cold Spring Harb Perspect Biol,2012,4(9):a012286.
[19] FRANKS TM,SINGH G,LYKKE-ANDERSEN J.Upf1 ATPase-dependent mRNP disassembly is required for completion of nonsense- mediated mRNA decay[J].Cell,2010,143(6):938-950.
[20] CHUANG TW,CHANG WL,LEE KM,et al.The RNA-binding protein Y14 inhibits mRNA decapping and modulates processing body formation[J].Mol Biol Cell,2013,24(1):1-13.
[21] PALACIOS IM,GATFIELD D,ST JOHNSTON D,et al.An eIF4AⅢ-containing complex required for mRNA localization and nonsense-mediated mRNA decay[J].Nature,2004,427(6976):753-757.
[22] METZE S,HERZOG VA,RUEPP MD,et al.Comparison of EJC-enhanced and EJC-independent NMD in human cells reveals two partially redundant degradation pathways[J].Rna,2013,19(10):1432-1448.
[23] MATSUDA D,HOSODA N,KIM YK,et al.Failsafe nonsense-mediated mRNA decay does not detectably target eIF4E-bound mRNA[J].Nat Struct Mol Biol,2007,14(10):974-979.
[24] WIEGAND HL,LU S,CULLEN BR.Exon junction complexes mediate the enhancing effect of splicing on mRNA expression[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2003,100(20):11327-11332.
[25] MAQUAT LE,TARN WY,ISKEN O.The pioneer round of translation:features and functions[J].Cell,2010,142(3):368-374.
[26] DIEM MD,CHAN CC,YOUNIS I,et al.PYM binds the cytoplasmic exon-junction complex and ribosomes to enhance translation of spliced mRNAs[J].Nat Struct Mol Biol,2007,14(12):1173-1179.
[27] CHUANG TW,PENG PJ,TARN WY.The exon junction complex component Y14 modulates the activity of the methylosome in biogenesis of spliceosomal small nuclear ribonucleoproteins[J].J Biol Chem,2011,286(11):8722-8728.
[28] FRIESEN WJ,WYCE A,PAUSHKIN S,et al.A novel WD repeat protein component of the methylosome binds Sm proteins[J].J Biol Chem,2002,277(10):8243-8247.
[29] MEISTER G,FISCHER U.Assisted RNP assembly:SMN and PRMT5 complexes cooperate in the formation of spliceosomal UsnRNPs[J].Embo J,2002,21(21):5853-5863.
[30] FUKAMI M,KIRSCH S,SCHILLER S,et al.A member of a gene family on Xp22.3,VCX-A,is deleted in patients with X-linked nonspecific mental retardation[J].Am J Hum Genet,2000,67(3):563-573.
[31] NGUYEN LS,KIM HG,ROSENFELD JA,et al.Contribution of copy number variants involving nonsense-mediated mRNA decay pathway genes to neuro-developmental disorders[J].Hum Mol Genet,2013,22(9):1816-1825.
[32] GEHRING NH,LAMPRINAKI S,HENTZE MW,et al.The hierarchy of exon-junction complex assembly by the spliceosome explains key features of mammalian nonsense-mediated mRNA decay[J].PLoS Biol,2009,7(5):e1000120.
[33] SUDO H,TSUJI AB,SUGYO A,et al.Knockdown of COPA,identified by loss-of-function screen,induces apoptosis and suppresses tumor growth in mesothelioma mouse model[J].Genomics,2010,95(4):210-216.
[34] ASHTON-BEAUCAGE D,UDELL CM,LAVOIE H,et al.The exon junction complex controls the splicing of MAPK and other long intron-containing transcripts in Drosophila[J].Cell,2010,143(2):251-262.
[35] REHWINKEL J,LETUNIC I,RAES J,et al.Nonsense-mediated mRNA decay factors act in concert to regulate common mRNA targets[J].Rna,2005,11(10):1530-1544.
[36] ISHIGAKI Y,NAKAMURA Y,TATSUNO T,et al.RNA-binding protein RBM8a (Y14) and MAGOH localize to centrosome in human A549 cells[J].Histochem Cell Biol,2014,141(1):101-109.
[37] POPP MW,MAQUAT LE.Attenuation of nonsense-mediated mRNA decay facilitates the response to chemotherapeutics[J].Nat Commun,2015,6:6632.
[38] JIA J,FURLAN A,GONZALEZ-HILARION S,et al.Caspases shutdown nonsense-mediated mRNA decay during apoptosis[J].Cell Death Differ,2015,22(11):1754-1763.
[39] KLOPOCKI E,SCHULZE H,STRAUSS G,et al.Complex inheritance pattern resembling autosomal recessive inheritance involving a microdeletion in thrombocytopenia-absent radius syndrome[J].Am J Hum Genet,2007,80(2):232-240.
[40] BRUNETTI-PIERRI N,BERG JS,SCAGLIA F,et al.Recurrent reciprocal 1q21.1 deletions and duplications associated with microcephaly or macrocephaly and developmental and behavioral abnormalities[J].Nat Genet,2008,40(12):1466-1471.
[41] SINGH KK,WACHSMUTH L,KULOZIK AE,et al.Two mammalian MAGOH genes contribute to exon junction complex composition and nonsense-mediated decay[J].RNA Biol,2013,10(8):1291-1298.
[42] MEFFORD HC,SHARP AJ,BAKER C,et al.Recurrent rearrangements of chromosome 1q21.1 and variable pediatric phenotypes[J].N Engl J Med,2008,359(16):1685-1699.
[43] ZOU DH,MCSWEENEY C,SEBASTIAN A,et al.A critical role of RBM8a in proliferation and differentiation of embryonic neural progenitors[J].Neural development,2015,10(1):1.
[44] BERTRAM L,MCQUEEN MB,MULLIN K et al.Systematic meta-analyses of Alzheimer disease genetic association studies:the AlzGene database[J].Nature genetics,2007,39(1):17-23.
[45] BRAHMS H,RAYMACKERS J,UNION A,et al.The C-terminal RG dipeptide repeats of the spliceosomal Sm proteins D1 and D3 contain symmetrical dimethylarginines,which form a major B-cell epitope for anti-Sm autoantibodies[J].J Biol Chem,2000,275(22):17122-17129.
[46] BRAHMS H,MEHEUS L,DE BRABANDERE V,et al.Symmetrical dimethylation of arginine residues in spliceosomal Sm protein B/B′ and the Sm-like protein LSm4,and their interaction with the SMN protein[J].Rna,2001,7(11):1531-1542.
[47] MA XM,YOON SO,RICHARDSON CJ,et al.SKAR links pre-mRNA splicing to mTOR/S6K1-mediated enhanced translation efficiency of spliced mRNAs[J].Cell,2008,133(2):303-313.
[48] GARDNER LB.Hypoxic inhibition of nonsense-mediated RNA decay regulates gene expression and the integrated stress response[J].Mol Cell Biol,2008,28(11):3729-3741.
[49] CHICHINADZE K,LAZARASHVILI A,TKEMALADZE J.RNA in centrosomes:structure and possible functions[J].Protoplasma,2013,250(1):397-405.
The primary physiological function and research progress ofRBM8a
ZouDonghua*,WuYuan
(*DepartmentofNeurology,theFirstPeople′sHospitalofNanning,Nanning530022,China)
WuYuan,Email:wuyuan90@126.com
The biosynthesis of eukaryotic mRNA includes post-translational modification of nuclear precursor mRNA ,nuclear translocation and monitoring of mRNA .The spliced mRNA can combine with Exon-Junction complex (EJC),and EJCs are involved in coordinating the downstream steps of some mRNA biosynthesis.One of the EJC′s core protein,RBM8a,along with other core key factors are involved in nonsense- mediated mRNA degradation and enhance the translation process.In addition,RBM8a also takes part in other cellular process.RBM8a gene mutation or abnormal expression can lead to physiological abnormalities and lesions.
Protein biosynthesis;Exons;Mutation;Physiological processes
國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81560205);廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2012GXNSFAA276028);廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2016GXNSFCA380012)
鄒東華,醫(yī)學(xué)博士,副主任醫(yī)師,Email:danvor0922@hotmail.com
吳原,醫(yī)學(xué)博士,教授,Email:wuyuan90@126.com
R394;R329.3
A
10.3969/J.issn.1672-6790.2017.02.032
2016-08-17)