研究揭示LARP7在生精細胞mRNA精準剪接和精子發生中的功能

　　2月3日，國際學術期刊Molecular Cell 在線發表了中國科學院分子細胞科學卓越創新中心/生物化學與細胞生物學研究所劉默芳研究組的最新研究成果“LARP7-Mediated U6 snRNA Modification Ensures Splicing Fidelity and Spermatogenesis in Mice”。該研究報道了LARP7蛋白通過促進U6 snRNA與具有RNA甲基化催化活性的box C/D snoRNP相互作用，介導了U6的2′-O-甲基化修飾，并進一步證明此過程為小鼠生精細胞中mRNA剪接保真性及精子發生必需。

　　在真核細胞中，絕大部分新轉錄mRNA轉錄本（Pre-mRNA）需經過剪接移除內含子，才能形成可翻譯的成熟mRNA，此過程由包括五種snRNA（U1、U2、U4、U5、U6）及其相互作用蛋白組成的剪接體（spliceosome）催化完成。在5種剪接體snRNA中，U6的保守性最強，位于剪接體催化中心且為剪接體催化活性必需。U6存在多種修飾，其中2′-O-甲基化修飾最為豐富，多個U6修飾從酵母到人完全保守。然而，目前對這些修飾的調控機制及其與mRNA剪接之間的關系尚知之甚少。此外，哺乳動物的精子發生是一個復雜而精細的細胞分化過程，受到特定基因時空特異性的調控。與之一致的是，在哺乳動物成年個體中，相較于其他組織，睪丸組織的轉錄活性和可變間接頻率都是最高的，但生精細胞中轉錄出來的大量mRNA是如何被快速而精確地剪接，領域中卻鮮有報道。

　　劉默芳研究組與國內外多家實驗室合作，以小鼠睪丸為研究系統，探索了U6 snRNA修飾的調控機制及其在mRNA剪接中的功能，發現一個在睪丸高表達的RNA結合蛋白LARP7，對生精細胞中U6的2′-O-甲基化修飾至關重要。已有研究發現，LARP7通過與7SK RNA結合，抑制RNA聚合酶II轉錄延伸，還有研究發現Larp7基因突變與人類Alazami綜合征相關。進一步的機制研究揭示，LARP7同時結合U6和snoRNA，協助U6裝載到box C/D snoRNP上，進而促使box C/D snoRNP中的甲基轉移酶FBL對其進行2′-O-甲基化修飾。更重要的是，LARP7介導的U6 2′-O-甲基化修飾對小鼠生精細胞中的mRNA精確及精子發生至關重要，生殖細胞條件性敲除Larp7基因致小鼠雄性不育。此項研究揭示了U6 snRNA修飾的調控機制，并首次證明U6 2′-O-甲基化修飾對哺乳動物mRNA的精準剪接及精子發生至關重要。

　　該項研究工作在劉默芳指導下，由分子細胞卓越中心博士后王鑫、博士研究生李智彤、閆越和中山大學博士研究生林鵬輝共同完成。同時，該研究得到德國維爾茨堡大學教授Utz Fischer，雷根斯堡大學教授Gunter Meister，分子細胞卓越中心研究員李黨生、李勁松、惠靜毅，復旦大學教授林金鐘和中山大學教授楊建華等的大力協助。該項成果受到國家自然科學基金委、科技部、中科院、上海市科委等的經費支持。該工作的數據收集還得到分子細胞卓越中心公共技術服務中心動物實驗技術平臺、分子生物學技術平臺和細胞分析技術平臺和國家蛋白質科學中心（上海）等的支持。