JMCB：惠静毅团队揭示RNA结合蛋白QKI调控肺癌关键可变剪接事件

来源：JMCB科学前沿

全球范围内，无论在男性还是女性中，肺癌都是肿瘤致死的头号杀手。在肺癌的发生和发展进程中，基因表达在各个步骤都发生了显著变化，包括RNA 转录、加工、转运、降解以及翻译等步骤。因此，在基因表达的各个层面探究导致肺细胞恶性转化的分子基础是非常必要的。RNA的可变剪接是一种被大家广泛接受的增加基因组多样性的机制。越来越多的研究发现，在肿瘤细胞中，mRNA 可变剪接发生显著变化，并在肿瘤的发生发展中发挥重要作用（Song et al., 2018）。然而，一直困扰我们的问题是如何在众多肿瘤相关的可变剪接事件中有效地发现并鉴定发挥关键作用的靶基因。

近日，学术期刊Journal of Molecular Cell Biology (JMCB)在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心惠静毅团队题为“QKI-5 regulates the alternative splicing of cytoskeletal gene ADD3 in lung cancer”的研究论文，报道了RNA结合蛋白QKI调控肺癌细胞中重要剪接事件“细胞骨架基因ADD3可变剪接”的机制与功能。

RNA结合蛋白是一类调控基因表达几乎各个步骤的重要蛋白。为了寻找肺癌相关的重要可变剪接事件，惠静毅团队在之前的工作中，筛选到QKI蛋白是非小细胞肺癌中最频繁且显著下调的一个RNA结合蛋白，并且揭示了QKI下调后通过调控NUMB基因可变剪接从而异常激活了Notch信号通路（Zong et al., 2014）。

The RNA-binding protein QKI suppresses cancer-associated aberrant splicing. 

PLoS Genet. 2014

在这项工作的基础上，为了阐述QKI调控可变剪接的分子机制，作者首先制备了特异识别肺细胞中QKI主要异构体QKI-5的单克隆抗体，并在全基因组范围通过iCLIP-seq鉴定QKI-5体内RNA结合位点。有意思的是，QKI-5以一种结合位点依赖的方式调控其下游基因的可变剪接。当结合位点位于可变外显子下游内含子顺序中，QKI-5倾向于促进外显子的引入；当结合位点位于可变外显子中或者紧邻可变外显子两侧的内含子中时，QKI-5会造成外显子跳跃。

ADD3是一个细胞骨架蛋白，与信号转导以及细胞迁移和粘附有关。通过寻找QKI蛋白这一肺癌相关的重要RNA结合蛋白的下游靶基因，作者发现QKI-5能够调控ADD3的可变剪接，并且ADD3外显子14的引入在肺癌病人中显著增加。那么，ADD3剪接变化的生物学功能究竟是什么呢？

该团队发现QKI-5通过识别ADD3内含子13靠近3’剪接位点的一串结合位点抑制ADD3外显子14的引入。在TCGA肿瘤数据库中，QKI-5的表达与ADD3外显子14的引入呈负相关，ADD3外显子14的引入与病人的预后也呈显著负相关。进一步的实验说明QKI-5遏制细胞的增殖与迁移是部分通过抑制ADD3外显子14的引入而实现的。ADD3带有外显子14顺序的长异构体具有促进细胞增殖与迁移的能力，而没有这段顺序的短异构体则不具备这一能力。此外，作者还发现肿瘤中QKI基因会发生一些点突变，其中有部分突变由于蛋白质构象的改变造成不能调控其靶基因NUMB和ADD3的可变剪接。

本研究分子机制模式图

小结

该项工作是惠静毅团队之前工作的延续，利用高通量测序与生化实验相结合的方法，本研究在基因组水平观察到QKI蛋白调控靶基因剪接依赖于结合位置这一规律。同时，本研究发现QKI通过调控ADD3基因可变剪接发挥抑癌功能的新途径，肿瘤中QKI基因携带的点突变会导致QKI蛋白失去调控下游靶基因剪接的能力。

参考文献：

1. Song X.W., Zeng Z.Y., Wei H.H., et al. (2018) Alternative splicing in cancers: From aberrant regulation to new therapeutics. Semin. Cell Dev. Biol. 75, 13-22.

2. Zong, F.Y., Fu, X., Wei, W.J., et al. (2014). The RNA-binding protein QKI suppresses cancer-associated aberrant splicing. PLoS Genet. 10, e1004289.