...| 惠靜毅團隊揭示RNA結合蛋白QKI調控肺癌關鍵可變剪接事件

2021-01-08 澎湃新聞

以下文章來源於JMCB科學前沿 ，作者惠靜毅課題組

JMCB科學前沿

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全球範圍內，無論在男性還是女性中，肺癌都是腫瘤致死的頭號殺手。在肺癌的發生和發展進程中，基因表達在各個步驟都發生了顯著變化，包括RNA 轉錄、加工、轉運、降解以及翻譯等步驟。因此，在基因表達的各個層面探究導致肺細胞惡性轉化的分子基礎是非常必要的。RNA的可變剪接是一種被大家廣泛接受的增加基因組多樣性的機制。越來越多的研究發現，在腫瘤細胞中，mRNA 可變剪接發生顯著變化，並在腫瘤的發生發展中發揮重要作用（Song et al., 2018）。然而，一直困擾我們的問題是如何在眾多腫瘤相關的可變剪接事件中有效地發現並鑑定發揮關鍵作用的靶基因。

近日，學術期刊Journal of Molecular Cell Biology (JMCB)在線發表了中國科學院分子細胞科學卓越創新中心惠靜毅團隊題為「QKI-5 regulates the alternative splicing of cytoskeletal gene ADD3 in lung cancer」的研究論文，報導了RNA結合蛋白QKI調控肺癌細胞中重要剪接事件「細胞骨架基因ADD3可變剪接」的機制與功能。

RNA結合蛋白是一類調控基因表達幾乎各個步驟的重要蛋白。為了尋找肺癌相關的重要可變剪接事件，惠靜毅團隊在之前的工作中，篩選到QKI蛋白是非小細胞肺癌中最頻繁且顯著下調的一個RNA結合蛋白，並且揭示了QKI下調後通過調控NUMB基因可變剪接從而異常激活了Notch信號通路（Zong et al., 2014）。

The RNA-binding protein QKI suppresses cancer-associated aberrant splicing.

PLoS Genet. 2014

在這項工作的基礎上，為了闡述QKI調控可變剪接的分子機制，作者首先製備了特異識別肺細胞中QKI主要異構體QKI-5的單克隆抗體，並在全基因組範圍通過iCLIP-seq鑑定QKI-5體內RNA結合位點。有意思的是，QKI-5以一種結合位點依賴的方式調控其下遊基因的可變剪接。當結合位點位於可變外顯子下遊內含子順序中，QKI-5傾向於促進外顯子的引入；當結合位點位於可變外顯子中或者緊鄰可變外顯子兩側的內含子中時，QKI-5會造成外顯子跳躍。

ADD3是一個細胞骨架蛋白，與信號轉導以及細胞遷移和粘附有關。通過尋找QKI蛋白這一肺癌相關的重要RNA結合蛋白的下遊靶基因，作者發現QKI-5能夠調控ADD3的可變剪接，並且ADD3外顯子14的引入在肺癌病人中顯著增加。那麼，ADD3剪接變化的生物學功能究竟是什麼呢？

該團隊發現QKI-5通過識別ADD3內含子13靠近3』剪接位點的一串結合位點抑制ADD3外顯子14的引入。在TCGA腫瘤資料庫中，QKI-5的表達與ADD3外顯子14的引入呈負相關，ADD3外顯子14的引入與病人的預後也呈顯著負相關。進一步的實驗說明QKI-5遏制細胞的增殖與遷移是部分通過抑制ADD3外顯子14的引入而實現的。ADD3帶有外顯子14順序的長異構體具有促進細胞增殖與遷移的能力，而沒有這段順序的短異構體則不具備這一能力。此外，作者還發現腫瘤中QKI基因會發生一些點突變，其中有部分突變由於蛋白質構象的改變造成不能調控其靶基因NUMB和ADD3的可變剪接。

本研究分子機制模式圖

小結

該項工作是惠靜毅團隊之前工作的延續，利用高通量測序與生化實驗相結合的方法，本研究在基因組水平觀察到QKI蛋白調控靶基因剪接依賴於結合位置這一規律。同時，本研究發現QKI通過調控ADD3基因可變剪接發揮抑癌功能的新途徑，腫瘤中QKI基因攜帶的點突變會導致QKI蛋白失去調控下遊靶基因剪接的能力。

參考文獻：

1. Song X.W., Zeng Z.Y., Wei H.H., et al. (2018) Alternative splicing in cancers: From aberrant regulation to new therapeutics. Semin. Cell Dev. Biol. 75, 13-22.

2. Zong, F.Y., Fu, X., Wei, W.J., et al. (2014). The RNA-binding protein QKI suppresses cancer-associated aberrant splicing. PLoS Genet. 10, e1004289.

作者簡介

據悉，惠靜毅實驗室博士生王金柱、中國科學院植物逆境生物學研究中心的傅興副研究員和中國科學院分子細胞科學卓越創新中心的方兆元副研究員為該篇文章的共同第一作者。該工作還得到了上海交通大學附屬新華醫院黃旲研究員在QKI腫瘤相關突變體結構預測上的大力支持。在數據收集過程中，該研究得到分子細胞科學卓越創新中心公共技術服務中心分子和細胞平臺的幫助，以及國家自然科學基金委和國家科技部提供的經費支持。

來源：JMCB學術前沿

1980-2020

原標題：《【學術前沿】JMCB | 惠靜毅團隊揭示RNA結合蛋白QKI調控肺癌關鍵可變剪接事件》

閱讀原文

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