西湖大学发表最新Science论文

摘要：在真核细胞中，转录过程与前体信使 RNA（pre-mRNA）剪接相偶联，使得功能性剪接位点（ss）能够以线性方式呈现在剪接机制面前。该机制使得内含子可在 RNA 聚合酶II（Pol II）完成转录前被移除。从机制层面看，共转录剪接（cotranscriptio

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

在真核细胞中，转录过程与前体信使 RNA（pre-mRNA）剪接相偶联，使得功能性剪接位点（ss）能够以线性方式呈现在剪接机制面前。该机制使得内含子可在 RNA 聚合酶II（Pol II）完成转录前被移除。从机制层面看，共转录剪接（cotranscriptional splicing）可能分为两个阶段：1）Pol II 介导阶段，其证据来源于 Pol II 相关剪接因子的存在；2）独立于 Pol II 的阶段，作用于与延伸中 Pol II 结合的新生 RNA，该阶段可能受到局部染色质环境的影响和/或反向影响染色质环境。

然而，目前尚不清楚这两个阶段是否在不同内含子间存在差异化分布，也不明确此类连续事件是如何进行动态调控的。

2025 年 9 月 25 日，西湖大学付向东教授团队在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为：Dynamic U2AF cycling defines two phases of cotranscriptional pre-mRNA splicing 的研究论文。

该研究揭示了动态 U2AF 循环机制，该循环定义了共转录 pre-mRNA 剪接的两个阶段——由 Pol II 亚基辅助的剪接位点识别阶段与后续不依赖 Pol II 的剪接体组装步骤。

长期以来，人们一直假设 RNA 聚合酶II（Pol II）最大亚基 RPB1 的 C 端结构域（CTD）能够促进共转录剪接，但 CTD 在招募 Pol II 相关剪接因子方面的必要性尚未被直接验证。相反，越来越多的证据指向不依赖 CTD 的共转录剪接机制，新近可视化解析的 U1 核内小核糖核蛋白（snRNP）与 Pol II 亚基 RPB2 和 RPB12 之间的相互作用即为明证。

该研究始于对另一个 Pol II 亚基 RPB9 在调控性剪接中作用的鉴定，最终揭示了一个前所未有的U2 辅助因子（U2AF）循环机制——该循环划分了共转录剪接的两个不同阶段。

研究团队首先直接测试了 Pol II CTD 是否为招募多个已明确的 Pol II 相关剪接因子所必需，结果发现，CTD 的截短并不影响这些因子与 Pol II 的结合。与之相反，研究团队证明了 RPB9 介导 Pol II 与U2AF1（负责界定功能性 3' 剪接位点的 U2AF 异源二聚体小亚基）发生直接相互作用。出乎意料的是，U2AF 异源二聚体大亚基 U2AF2 并未出现在 Pol II 复合体中。

研究团队进一步发现，单体形式的 U2AF2 能以浓度依赖性方式将 U2AF1 从固定的 RPB9 上释放出来。鉴于 U2AF 长期以来被视为不可分割的异源二聚体，新发现的 U2AF1 与 U2AF2 的单体功能表明了存在一种区隔共转录剪接两个阶段的 U2AF 循环。这种动态 U2AF 循环与不同的全基因组关联特征相吻合：U2AF1 主要随着 Pol II 在 DNA 上行进，而 U2AF2 主要结合富含嘧啶的 RNA。对染色质关联 RNA 的分析显示，RPB9 与 U2AF1 在共转录剪接中具有协同功能，而 CTD 截短仅产生轻微影响。

共转录剪接过程包含早期由 Pol II 介导的剪接位点识别事件，随后释放初始的外显子界定复合体，以在新生的 RNA 上完成后续的剪接体组装步骤。这种 Pol II 依赖性与非依赖性阶段的区隔，是由 U2AF 异源二聚体的共转录形成过程所协调的。某些晚期剪接体组装步骤及剪接反应本身可能发生在转录完成前或完成后，不同内含子会决定差异化的剪接动力学特征。

总的来说，该研究揭示了动态 U2AF 循环机制，该循环定义了共转录 pre-mRNA 剪接的两个阶段——由 Pol II 亚基辅助的剪接位点识别阶段与后续不依赖 Pol II 的剪接体组装步骤。