Учёные расшифровали позиционные правила альтернативного сплайсинга через РНК-петли

Исследовательская группа под руководством профессора Сюэ Юаньчао из Института биофизики Китайской академии наук разработала новый метод глобального профилирования in-situ РНК-РНК контактов, ассоциированных с конкретным РНК-связывающим белком (RBP). Метод позволил раскрыть позиционные механизмы, с помощью которых РНК-петли, связанные с белком PTBP1, регулируют сплайсинг кассетных экзонов.

Исследование было опубликовано онлайн в журнале Molecular Cell 22 марта.

В эукариотах одна и та же пре-мРНК может производить несколько изоформ белка через альтернативный сплайсинг. Существующие модели предполагали, что RBP могут регулировать этот процесс, модулируя дальние РНК-РНК взаимодействия (RRI), но прямой экспериментальный доказательной базы не хватало.

Чтобы заполнить этот пробел, учёные создали метод capture RIC-seq (CRIC-seq) для картирования специфичных RRI, ассоциированных с определённым RBP. Метод основан на принципе технологии RIC-seq (разработанной группой профессора Сюэ в 2020 году) и иммунопреципитационном обогащении.

Используя CRIC-seq и собственный конвейер анализа данных, исследователи получили высокодостоверные RRI, опосредованные белками PTBP1, hnRNPA1 или SRSF1, и создали функциональные 3D-карты РНК для изучения их позиционных механизмов с новой точки зрения — пространственной конформации РНК.

Было обнаружено, что, подобно hnRNPA1, но в отличие от SRSF1, РНК-петли, опосредованные PTBP1, имеют определённую позиционную зависимость:

• При усилении сплайсинга кассетного экзона петли PTBP1 имеют тенденцию обогащаться по одну сторону интрона.
• При подавлении сплайсинга петли PTBP1, как правило, перекрывают кассетный экзон.

Это демонстрирует, что PTBP1 регулирует сплайсинг кассетных экзонов, опосредуя специфичные РНК-петли позиционно-зависимым образом.

Анализ на основе минигенов показал, что только дикий тип (WT) PTBP1, но не его мутантная форма C23S, способен формировать гомодимер и восстанавливать изменения сплайсинга после нокдауна PTBP1. CRISPR-dCasRx-опосредованный тест подтвердил, что РНК-петли, сконструированные с помощью WT PTBP1, могут модулировать использование экзонов, не регулируемых PTBP1. Это доказывает, что димеризация PTBP1 может запускать образование РНК-петель для модуляции сплайсинга.

Кроме того, интегрировав данные о сплайсинг-количественных локусах признаков (sQTLs), связанных с раком, с RRI, ассоциированными с PTBP1, учёные идентифицировали 121 sQTL, которые потенциально влияют на сплайсинг, изменяя РНК-петли. В частности, один sQTL в интронных петлях гена HERPUD2 может индуцировать пропуск экзона 7, что приводит к образованию короткой изоформы, способствующей пролиферации клеток HeLa. Эти результаты показывают, как раковые некодирующие мутации могут модулировать пространственную конформацию РНК для стимуляции роста опухолевых клеток.