研究發現三種RNA解旋酶-DDX42、DDX46和DHX15 與人類U2 snRNP相關，但它們在U2 snRNP和剪接體組裝中的作用和機製尚不清楚。

2月17日，西湖大學施一公及張曉峰團隊在《Nature Communications》發表題為“Mechanisms of the RNA helicases DDX42 and DDX46 in human U2 snRNP assembly”的研究論文，研究揭示了人U2 snRNP 組裝中RNA解旋酶DDX42和DDX46的作用機製。

研究背景

Pre-mRNA的剪接由稱為剪接體的異常動態的RNA-蛋白質複合物執行。剪接體由五個小的核糖核蛋白顆粒(snRNPs)組裝而成，稱為U1、U2、U4、U5和U6，以及非snRNP因子。每個snRNP是由一個單獨的小核RNA (snRNA)， 7個常見的Sm蛋白(或在U6的情況下是LSm)和一些特定的蛋白質因子構建的。在5個snRNPs中，U2 snRNPs在內含子識別和折疊前體組裝過程中起著重要作用。

人類的U2 snRNP尤其複雜和動態;它的組裝是一個多步驟且人們知之甚少的過程。17S U2被認為是直接參與早期剪接體組裝的人類U2 snRNP的功能形式。17S U2 snRNP的核心成分包括SF3b複合物、SF3a複合物、12S U2核心、剪接因子TAT-SF1和DDX46。體外實驗表明，SF3b與12S U2核依次組裝，形成一種稱為15S粒子的中間產物，然後是SF3a複合物。然而，對編排這一裝配過程的蛋白質因子知之甚少。

值得注意的是，研究發現三種RNA依賴性ATP酶：DDX42，DDX46和DHX15與U2 snRNP相關。前兩個是DEAD-box解旋酶家族的成員，而DHX15屬於DEAH-box亞科。DDX42與SF3b 複合物共純化，但在17S U2 snRNP 中幾乎檢測不到。因此，具有RNA伴侶活性的DDX4220，很可能在履行其在U2 snRNP 組裝中的作用後發布。與DDX42相比，DDX46(酵母Prp5同係物)是17S U2的組成部分，在預剪接體組裝和分支位點校對過程中起著至關重要的作用，但DDX46是否在U2 snRNP組裝中具有其他作用尚不清楚。此外，DHX15(酵母Prp43直係同源物)在內含子-拉裏亞特剪接體(ILS)複合物拆解中的機製已被廣泛研究，其在U2 snRNP和早期剪接複合體中的作用仍然是神秘的。

研究進展

在DDX42-U2複合物中，DDX42的N端仍然錨定在SF3B1上，但解旋酶結構域已被U2 snRNA和TAT-SF1取代。通過體外實驗，研究發現DDX42和DDX46在與SF3b的結合方麵是互斥的。SF3B1的癌症驅動突變靶向RNA路徑中直接與DDX42和DDX46相互作用的殘基。這些發現揭示了DDX42和DDX46在17S U2 snRNP組裝中的不同作用，並為SF3B1癌症突變的機製提供了見解。

A、17SU2snRNP形成的工作模型圖。在默認狀態下，SF3B1核心與DDX42形成穩定的複合物，其中SF3B1的RNA路徑被DDX42的N-plug占據。在步驟1中，DDX42與來自12SU2核心的U2 snRNA結合，並可能驅動其構象變化以形成BSL。在此過程中，SF3a複合物TAT-SF1被募集到複合物中，導致DDX42解旋酶結構域的位移和DDX42-U2複合物的形成。DDX1-U42中TAT-SF2的UHM結構域相對移動，因此表示為虛線圓圈。在步驟2中，DDX42解旋酶結構域的移動可能會破壞其N末端與SF3B1之間的相互作用;這可能促進DDX46從SF42B3中勝過DDX1，形成成熟的17SU2snRNP。TAT-SF1的UHM域，與DDX46交互，可能有助於穩定BSL的構象和DDX46的解旋酶結構域。B、 SF3B1中絕大多數癌症衍生突變聚集在其與DDX42和DDX46的界麵上。

研究意義

總而言之，研究報道了DDX42-SF3b複合物的高分辨率結構和含有DDX42的17S U2 snRNP的假定組裝中間體。同時，研究還分離出一種含有DHX15的U2 snRNP，但DHX15的位置沒有被EM密度圖識別出來。該研究結構揭示了SF3B1與DDX42、DDX46和pre-mRNA的多嘧啶束(PPT)相互作用的共同顯著模式。結合結構引導的生化分析，該研究揭示了DDX42和DDX46在U2 snRNP組裝中的作用，並為SF3B1癌症突變提供了見解。

參考資料：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-36489-x

注：本文旨在介紹醫學研究進展，不能作為治療方案參考。如需獲得健康指導，請至正規醫院就診。