尽管前mRNA剪接是遗传信息流中的主要步骤但已显示只有少数剪接调控因子负责控制细胞中大量的AS事件
8。近的研究2030个已经确定了数百种RNA结合蛋白可能潜在调节RNA生物学的许多方面包括拼接但其中许多人的功能作用尚未特征RNA代谢。在这些鉴定出的RNA结合蛋白中家族的所有三个成员都具有共同的ZF。除了我们先前工作中显示的在转录共激活中的作用26这项研究的几条功能性证据总结如下共同支持在前mRNA剪接调控中的主要积极作用。的过表达增强了小基因报道基因的剪接而其耗竭减少了小基因报道的剪接。是在体外有效剪接预转录RNA所必需的。3人293细胞和小鼠ES细胞中的耗尽主要导致外显子包涵事件减少。功能证据完全符合我们的生物化学结果即结合许多RNA加工因子包括的选择性基团也直接结合到对内含子有强烈偏好的pre-mRNA上。的在近端内含子区其富含许多内含子剪接的调控元件的主要位置是与它在调节剪接位点的选择作用是一致的。
我们推测AKAP95可能有助于通过两个RNA结合和蛋白质-蛋白质相互作用剪接位点通信
补充图6b类似于用于核蛋白A1和H/F所提出的机制1314。此类相互作用可能涉及AKAP95与选择性hnRNP和/或自身。该模型得到至少一些检查的目标转录本例如FAM126A和WDR85的功能和生化数据的支持AKAP95和hnRNPH/F其中AKAP95结合内含子的两个末端紧接受调控的外显子。该模型对其他AKAP95靶标的普遍性有待进一步研究包括AKAP95结合序列的高分辨率定位和更详细的生化解剖。
我们的结果表明AKAP95家族的其他两个成员HA95和ZNF326可以与AKAP95物理结合
图1b和补充表1并且还调节RNA剪接图2b但是AKAP95显然具有非冗余作用如其耗尽后对拼接的影响所反映。了解这些AKAP95家族成员是否通过相似或不同的机制调节RNA加工以及细胞如何调节其在RNA加工中的不同用途和/或功能将是很有趣的。ZNF326已被证明可以通过促进转录伸长率来调节AS 34从而在较弱的剪接位点被新兴的较强剪接位点竞争之前减少了对较弱的剪接位点识别的时间窗口。有两线证据表明AKAP95可能不会通过针对ZNF326提出的相同机制来调控剪接。1我们的体外剪接结果表明即使AKAP95与转录脱钩它也能够刺激剪接。2与在AKAP95KD上包含外显子相比外显子跳跃更可取这与ZNF326KD上优选的外显子包含相反参考资料34。但是我们的结果并未排除AKAP95可能通过转录延长对外显子包涵体的动力学作用而调节细胞中共转录剪接的可能性并产生不同的结果。
我们先前的
26和这项研究已经建立了AKAP95与转录和pre-RNA剪接的物理和功能连接。AKAP95的N末端1-100和ZF是其在转录共激活和剪接调控中的活性所必需的。重要的是N末端区域1–100的截短不太可能影响AKAP95的整体结构完整性因为缺少该末端或更广泛的N末端区域的突变体在i介导染色质凝聚35ii与染色质26上的报告子启动子结合以及iii与转录组中的许多区域结合。相反N端区域在介导与许多hnRNP蛋白的结合中是必需的并且足够图1f。除了RNA聚合酶II许多其他AKAP95N末端相关蛋白包括PELP1参考文献3637RNA解旋酶A参考文献383940EWS参考文献41DDX5和DDX17参考文献。42和RBM14CoAA参考资料43都已被证明与转录激活有关。因此N末端区域在转录共激活和剪接调控中的作用有可能是通过与两个过程中的重要因素结合而介导的。除了蛋白质相互作用外富含N端YG的区域也可能有助于AKAP95的RNA结合能力因为其缺失会适度削弱某些前mRNA区域的结合。这与以下观察结果一致YG/RG基序经常与许多RNA结合蛋白中的RNA结合域结合使用20。另一方面ZF对于AKAP95通过与前mRNA结合来调节RNA加工至关重要但是它们在转录共激活中的作用仍然难以捉摸。值得注意的是AKAP95中的锌指亚型是一个新的RNA结合域有人提出20但以前并未通过实验证明。AKAP95的锌指在介导染色体浓缩35中很重要可能直接或间接促进AKAP95与染色质的缔合。由于转录和剪接之间的交流都是双向的16AKAP95仍然有可能通过直接影响RNA结合和剪接来调节转录。
RNA结合蛋白的交叉调控和剪接级联中的信号放大已作为剪接网络的一般特征出现并且可用于稳定细胞状态内的剪接模式或扩展和增强剪接网络
44。AKAP95直接调节许多RNA的加工其蛋白质产物参与RNA加工和染色质或转录调控图5f和补充图5e。与直接hnRNPs-AKAP95相互作用一致许多hnRNP蛋白也已知会影响编码RNA加工因子12的RNA的剪接。因此AKAP95可能与不同的hnRNP协同作用以创建基因表达和功能的调控级联补充图5f。
除了转录和剪接调控外AKAP95还可以调控RNA加工中的其他步骤因为它与前mRNA的UTR和许多在RNA加工中起多种作用的因子结合。确实AKAP95与
LDHA mRNA的3UTR以及蛋白激酶A的调节亚基结合并调节该mRNA 22的稳定性。我们在AKAP95免疫沉淀物中发现的NHN1ZC3H18和ZCCHC8也与帽结合复合物45靶向核外泌体的复合物46和催化前剪接体复合物47相关并涉及RNA加工的多个步骤和新陈代谢。
在突变
FAM126A已因果联系hypomyelination和先天性白内障由于其前mRNA剪接的失调及其蛋白质产物随之而来的不足hyccin 4849。包含受AKAP95和hnRNPF调节的FAM126A外显子11会导致C末端截短的hyccin蛋白419个残基与521个残基相比。目前尚不清楚这种截短是否以及如何影响蛋白质功能以及与疾病的潜在联系但它显示了AKAP95如何通过剪接调控来调控人类病理。AKAP95也参与了头部生长和自闭症的调节50并发现与某些细胞周期蛋白基因一起在直肠癌中显着过表达51。后者与GO术语“细胞周期”在AKAP95结合或调控的靶标中的富集相一致图5f和补充图5e还与hnRNPs许多在物理上和功能上与AKAP95直接靶向大量与癌症相关的基因12。
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