研究LARP7介导U6修饰及其在生精细胞mRNA精确剪接和精子发生中的作用。

2月3日，国际学术期刊《分子细胞》(Molecular Cell)在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越中心/生物化学与细胞生物学研究所刘默芳研究组的最新研究成果《LARP 7介导的U6 SN RNA修饰保证小鼠剪接保真和精子发生》。本研究报道LARP7蛋白通过促进U6 snRNA与具有RNA甲基化催化活性的box C/D snoRNP之间的相互作用，介导U6的2 ‘-O-O-甲基化修饰，并进一步证明这一过程对于小鼠生精细胞的mRNA剪接保真和精子发生是必需的。
在真核细胞中，大多数新转录的mRNA转录物(前mRNA)需要剪接以去除内含子，然后才能形成可翻译的成熟mRNA。这一过程由五个SNRNAs (U1，U2，U4，U5，U6)及其相互作用蛋白组成的剪接体催化。在5个剪接体snRNA中，U6最保守，位于剪接体的催化中心，是剪接体催化活性所必需的。U6有很多修饰，其中2 ‘-O-O-甲基化最为丰富，很多U6的修饰从酵母到人都是完全保守的。然而，关于这些修饰的调节机制及其与mRNA剪接的关系却知之甚少。此外，哺乳动物的精子发生是一个复杂而微妙的细胞分化过程，在时间和空间上受特定基因的调控。与此相一致的是，在成年哺乳动物中，与其他组织相比，睾丸组织的转录活性和可变间接频率是最高的，但该领域很少有关于大量从生精细胞转录的mRNA如何快速准确拼接的报道。
刘默芳研究团队与国内外多个实验室合作，以小鼠睾丸为研究体系，探索U6 snRNA修饰的调控机制及其在mRNA剪接中的作用。发现睾丸中高表达的RNA结合蛋白LARP7对生精细胞中U6的2 ‘-O-O-甲基化修饰至关重要。已发现LARP7通过与7SK RNA结合抑制RNA聚合酶II的转录延伸，还发现Larp7基因的突变与人类阿拉扎米综合征有关。对其机制的进一步研究发现，LARP7同时结合U6和SnRNA，辅助U6装载到box C/D snoRNP上，然后促进box C/D snoRNP中的甲基转移酶FBL进行2’-O-O-甲基化修饰。更重要的是，LARP7介导的u62 ‘-O-O-甲基化修饰对小鼠生精细胞中mRNA的准确性和精子发生至关重要，生殖细胞中Larp7基因的条件性缺失导致小鼠雄性不育。该研究揭示了U6 snRNA修饰的调控机制，首次证明了u62 ‘-O-O-甲基化修饰对哺乳动物mRNA的精确剪接和精子发生至关重要。
在刘默芳的指导下，该研究由分子细胞卓越中心博士后、中山大学博士生、闫玥和林共同完成。同时，该研究得到了维尔茨堡大学教授Utz Fischer、雷根斯堡大学教授Gunter Meister、分子细胞卓越中心研究员李、惠景毅、复旦大学教授林锦忠、中山大学教授的协助。该成果得到了国家自然科学基金、科技部、中国科学院和上海市科委的支持。本工作的数据收集也得到了分子细胞公共技术服务中心卓越中心和国家蛋白质科学中心的动物实验技术平台、分子生物学技术平台和细胞分析技术平台的支持。
图LARP7介导精子发生中U6的2-o-甲基化修饰。
资料来源：中国科学院生物化学与细胞生物学研究所分子细胞科学卓越中心