2024年，西湖大學施一公團隊合作再取進展

　　U2小核核糖核蛋白(snRNP)對pre-mRNA分支位點(BS)的選擇對于剪接前體 (A complex)的組裝至關重要。RNA解旋酶PRP5校對BS選擇，但其潛在機制尚不清楚。

　　2024年1月9日，西湖大學施一公及中國科學技術大學張曉峰共同通訊在Nature Structural & Molecular Biology 在線發表題為“Structural insights into branch site proofreading by human spliceosome”的研究論文，該研究報告了導致前質體組裝的兩個順序復合物的原子結構:人類17S U2 snRNP和跨外顯子pre-A復合物。

　　PRP5主要通過酸性環占領SF3B1的RNA通路錨定在17S U2 snRNP上；PRP5的解旋酶結構域與U2 snRNA結合；U2 snRNA與BS相互作用的莖環(BSL)被TAT-SF1屏蔽，無法與BS接合。在pre-A配合物中，形成初始的U2-BS雙相；PRP5的易位解旋酶結構域停留在U2 snRNA上，酸性環仍然占據RNA路徑。pre-A構象被剪接因子SF1、DNAJC8和SF3A2特別穩定。癌癥衍生的SF3B1突變破壞了其與PRP5的關聯，損害了BS校對。總之，這些發現揭示了PRP5對剪接前體組裝和BS選擇或校對的關鍵見解。

　　另外，2024年1月2日，上海科技大學劉如娟、西湖大學施一公及圣裘德兒童醫院Xu Beisi等團隊合作在Nucleic Acids Research 在線發表題為“THUMPD2 catalyzes the N2-methylation of U6 snRNA of the spliceosome catalytic center and regulates pre-mRNA splicing and retinal degeneration ”的研究論文，該研究發現一種RNA修飾-N2 -甲基鳥苷(m2G)沉積在U6 snRNA的G72上(剪接體的催化中心)，促進了人類細胞中有效的pre-mRNA剪接活性。這種修飾在脊椎動物中被證實是保守的。通過明確識別U6特異性序列和結構元件，THUMPD2被證明是負責U6 m2G72的甲基轉移酶。敲除THUMPD2消除了U6 m2G72，破壞了pre-mRNA剪接活性，導致人類細胞中內源性pre-mRNA的數千個可選剪接事件發生變化。值得注意的是，異常剪接的pre-mRNA群體引發了無義介導的mRNA衰變途徑。進一步表明，THUMPD2與年齡相關性黃斑變性和視網膜功能有關。因此，該研究證明了主要剪接體的RNA表觀遺傳修飾如何調節全局前mRNA剪接并影響生理和疾病。

　　Pre-mRNA的剪接由剪接體執行，這是一種動態的超分子機器。剪接體通過識別內含子的保守元件:5 ' -剪接位點(5 'SS)、BS、聚嘧啶束(PPT)和3 ' -剪接位點(3 'SS)，組裝在pre-mRNA上。首先，U1 snRNP、SF1、U2AF2和U2AF1分別識別5'SS、BS、PPT和3'SS，形成E complex。然后，U2 snRNP取代SF1，使U2 snRNA與BS之間形成雙工，從而形成A complex。在高等真核生物中，大多數基因通過選擇不同的剪接位點進行選擇性剪接。因此，選擇BS的A complex的形成是剪接調節的焦點。遺憾的是，人們對E-to-A轉換背后的步驟知之甚少。

　　RNA解旋酶PRP5(也稱為DDX46)在A complex的組裝過程中起關鍵作用。在人類17S U2 snRNP中，U2 snRNA無法與BS配對，因為U2 snRNA的相關序列形成雙鏈BSL。ATP被PRP5水解導致BSL解繞，從而促進U2-BS雙相的形成。在酵母中，Prp5可能校對U2-BS雙工，因為Prp5突變允許使用隱性BS和3'SS。然而，PRP5調控剪接保真度的機制尚不清楚。

17S人U2 snRNP和人pre-A剪接體的冷凍電鏡結構（圖源自Nature Structural & Molecular Biology ）

　　大多數已知的癌癥衍生的RNA剪接失調突變影響SF3B1的HEAT重復序列中的殘基。這些突變大部分聚集在SF3B1的RNA通路上。Hsh155基因中的部分相應突變改變了Prp5相互作用和BS選擇。盡管有這些誘人的線索，但這些癌癥突變如何干擾正常剪接仍然是一個謎。

　　該研究報道了人類17S U2 snRNP的高分辨率冷凍電鏡(cryo-EM)結構和剪接抑制劑捕獲的交叉外顯子pre-A complex。結合結構導向的生化分析，該研究提出了一個校對BS選擇和A complex組裝的工作模型。總的來說，該研究為理解剪接體的早期組裝過程以及分支位點的識別和選擇機制提供了重要的結構信息，同時也為與癌癥相關的SF3B1突變的致病機制提供了新的見解。

　　原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41594-023-01188-0