人mRNA出核复合体TREX的组成、结构与功能

真核细胞中，mRNA出核是基因表达的重要步骤，它与转录和mRNA加工的各步骤偶联。高度保守的TREX复合体在mRNA出核过程中发挥关键作用。在人类，TREX介导mRNA出核与剪接之间的直接偶联。TREX的表达与乳腺癌、艾滋病等重大疾病的发生与发展密切相关，它是治疗这些疾病的潜在药靶，这些都决定了对TREX进行系统研究的必要性。我们以往的研究揭示了TREX募集到mRNA的时期和分子机制，但对其形成、结构、功能与表达调控知之甚少。本课题将应用生物化学、分子克隆、免疫敲除、免疫共沉降、细胞转染、显微微注射、生物信息学技术，揭示TREX组分之间的相互作用机制和TREX与mRNA结合的分子基础、体外重建TREX复合体以确定其三维结构、研究TREX的表达调控并明确TREX的生理和病理功能。本课题对揭示TREX介导mRNA出核的分子机制有重要意义，同时为以TREX为靶的抗肿瘤和艾滋病的治疗提供重要信息。

真核细胞中，携带遗传信息的DNA和翻译遗传信息的机器被核膜分隔在细胞核和细胞质，遗传信息的核质传递必需依赖mRNA的跨核膜运输实现。高度保守的TREX复合体通过架接mRNA与mRNA出核受体TAP/P15异二聚体之间的相互作用介导mRNA的核质转运。已知的人TREX复合体由四种亚基组成：mRNA出核蛋白UAP56和Aly、五亚基THO复合体以及功能未知的蛋白Tex1。以往研究揭示了人TREX在剪接过程的后期被招募到mRNA的近5’端的一个区域，这个过程依赖TREX复合体与mRNA的5’帽结合复合体之间的相互作用来实现。然而, TREX的组装、招募和发挥功能的分子机制还不十分清楚。本研究发现人TREX主要由Aly, UAP56 和THO组成，而Tex1实际上是THO亚复合体的亚基之一。Aly, UAP56和THO任意两者的相互作用都需要第三者的存在。Aly与THO的亚基Thoc2和Thoc5直接结合，而UAP56与THO之间没有相互作用。UAP56与CBC之间的相互作用需要Aly和THO同时存在。UAP56与成熟的mRNA结合需要Aly和THO，而与pre-mRNA的结合则不需要。有趣的是，Aly和THO也需要彼此来与成熟的mRNA结合。与这些生化数据一致，在细胞中沉默Aly或THO都会引起mRNA滞留在细胞核内。以上结果提示TREX是作为高度统一的整体与成熟的mRNA结合并促进其出核转运的。截止目前，细胞为何利用TREX复合体来介导mRNA的出核转运仍是一个不解之谜。我们的研究提示了一种有趣的可能性：TREX的不同组分可能与不同的pre-mRNA加工机器结合，介导mRNA出核与不同加工步骤的偶联，从而保证只有当所有加工都完成时，TREX才能作为一个整体被招募到成熟的mRNA上，完成出核转运。TREX不仅在真核细胞的mRNA的出核转运过程中发挥关键作用，在一些病毒例如疱疹病毒的mRNA出核中也发挥重要作用。乙肝病毒mRNA的出核转运是乙肝病毒生命周期中的关键步骤。乙肝病毒的mRNA不含内含子，其出核转运主要依靠位于转录后调控元件PRE介导完成。我们发现，TREX同样可以被招募到含有PRE的mRNA上，且在出核转运中发挥关键作用。这些研究不仅使我们进一步了解TREX的功能，还将阐明乙肝病毒mRNA出核的分子机制，为抗病毒治疗提供线索。