人mRNA出核复合物TREX的结构研究文献综述

一、研究背景

在真核细胞中，由于功能的高度区域化，形成了各种不同的有膜包裹的细胞器，行使不同的功能来维持细胞的正常生存。细胞核和细胞质由核膜分开，但通过核膜上核孔复合物的核质转运过程，使得两者之间的物质和信息交流得以实现。mRNA的出核就是其中一个十分重要的核质转运过程。

真核细胞中，蛋白质编码基因的表达是一个复杂的、多步骤的过程。由编码基因转录产生的pre-mRNA经过一系列的核内加工，包括5端加帽、剪接和3端加多聚腺苷酸尾等步骤，这些步骤完成以后，成熟的mRNA才能从加工位点被释放，并被高效地转运出核，在细胞质中翻译成蛋白质，从而行使其功能。基因表达的每个步骤是由不同的机器完成的，近年来越来越多的研究表明，基因表达的各步骤通过这些机器中蛋白质之间的相互作用形成复杂的偶联网络。这样的偶联可以保证基因表达高效而准确的完成。在mRNA出核过程中起重要作用的TREX复合物（Transcription/Exportcomplex）就是这样一个偶联基因表达各步骤机器的蛋白复合物。

从酵母、果蝇到人，TREX复合物在组成上具有高度的保守性，都是由THO复合物，出核因子UAP56、Aly和未知功能蛋白Tex1组成。但酵母中的THO复合物只有4个蛋白亚基，而果蝇和人的THO复合物由5个蛋白质亚基组成。

UAP56是TREX复合物组分之一，它同时具有ATPase和Helicase活性。在结构方面，蛋白UAP56主要由两个RecA-likealpha;/beta;helicase结构域组成，每个结构域由2-4个alpha;螺旋围绕着一个beta;折叠构成；ATP的结合位点位于这两个结构域形成的缝隙内，并且十分保守。然而，其所具有的ATPase和Helicase活性在mRNA出核过程的作用尚不明确。

Aly被称作是mRNA出核的adaptor。在结构方面，蛋白Aly主要由3部分组成，N端结构域，C端结构域和中间的RNA结合区域。N端结构域，C端结构域具有相似的序列并且保守；中间的RNA结合区域由两端的富含精氨酸的接头与N端和C端结构域相连。

酵母的THO复合物由Tho2、Hpr1、Thp2和Mtf1组成，而人和果蝇的THO复合物由Thoc1、Thoc2、Thoc5-7组成。酵母THO复合物中的Tho2和Hpr1分别与人THO复合物中的Thoc1和Thoc2互为同源蛋白，而另外两个蛋白在人THO复合物中并没有找到相对应的同源蛋白；同样，人和果蝇的Thoc5-7在酵母中也没有相应的同源蛋白。最近，有报道指出在酵母和人中都存在的未知功能蛋白Tex1也是THO复合物的亚基之一。在酵母中，THO复合物结合在活跃转录的基因上，并随RNA聚合酶II一起沿被转录基因移动，这暗示着其在转录延伸过程中发挥作用。进一步的研究发现，在THO复合物亚基突变的酵母细胞中会出现模板DNA与转录初产物RNA形成的杂合物，从而抑制转录延伸的进行。所以人们认为，酵母THO复合物起着包装转录初产物RNA的功能，这样的包装能防止DNA:RNA形成杂合物，从而保证转录延伸的顺利进行)。同时，酵母的THO复合物也在共转录进行的mRNA出核因子的招募过程中起重要作用。已有研究发现，酵母的THO复合物亚基Hpr1可以与Sub2直接结合，Hpr1帮助Sub2和Yra1招募到mRNA。进一步的实验结果提示，THO复合物结合在转录模板DNA上，进而招募Sub2和Yra1到mRNA上，从而促进mRNA的出核。综上，酵母的THO复合物在mRNA的转录延伸和mRNA出核过程中起重要作用。与酵母THO复合物不同，人THO复合物并不在转录过程中发挥作用。最新的研究成果显示，通过RNA干扰技术降低Hela细胞中THO复合物的蛋白水平，会导致mRNA的出核异常，说明人THO复合物也是mRNA出核过程中必不可少的因子。但是单独针对不同的亚基进行RNA干扰实验，现象并不一致。其中降低Thoc1、Thoc2和Thoc7的蛋白水平，会出现明显的mRNA出核异常，而针对Thoc5、Thoc6和Tex1，并未发现明显的mRNA出核异常。出现这一现象的具体原因还不清楚。在结构方面，Pena,A等人通过电镜对酵母THO复合物进行了研究，他们指出蛋白Tho2的C端有直接与核酸结合的能力。但目前还没有关于人THO复合物结构的报道。

酵母中，TREX复合物的招募是和转录紧密联系在一起的，从而介导转录与mRNA出核的偶联。然而，人TREX复合物的招募是在pre-mRNA剪接过程的后期进行的，从而把pre-mRNA的剪接与mRNA出核偶联在一起。TREX复合物在剪接的后期被招募到mRNA靠近5端的一个区域，且5cap对TREX复合物的招募起重要作用。但人TREX复合物的具体招募机制还不清楚。

二、研究的目的及其意义