基因表达通常导致蛋白质合成，需要跨几个阶段的分子机制的复杂协调。蛋白质编码基因表达的一个重要步骤是信使RNA (mRNA)的输出，这涉及到将成熟mRNA从细胞核运送到细胞质。
mRNA输出过程依赖于mRNA -蛋白复合物的形成，其中进化保守的atp结合TREX复合物起着关键作用。在其组成部分中，RNA解旋酶UAP56可能是其组装过程中最重要的一个。在一些转录本中，UAP56不仅参与mRNA剪接，而且在ATP结合时招募必要的蛋白质输出。值得注意的是，TREX复合物的atp非结合形式被称为“apo-TREX”，而atp结合形式称为“ATP-TREX”。
有趣的是，哺乳动物都有UAP56的同源基因，这是一种几乎相同的基因，被称为URH49。科学家证明，URH49还形成一种名为“载脂蛋白arex”的mrna -蛋白复合物，其组成与载脂蛋白trex有很大不同。然而，在与ATP结合后，apo-AREX转化为与ATP- trex几乎相同的复合物。它们非常相似，无论前体是apo-AREX还是apo-TREX，它们都被称为APT-TREX。尽管研究表明UAP56和URH49复合物输出不同的mRNA亚群，但对于这些不同的RNA解旋酶形成的载脂蛋白复合物之间的结构和功能差异知之甚少。
在最近于2024年1月15日发表在《自然通讯》上的一项研究中，由日本近畿大学的Seiji Masuda教授领导的一个日本研究小组旨在解决这些知识差距。他们的论文由藤田健康大学和国家癌症中心研究所的kenichi Fujita博士，东京制药与生命科学大学的Masaki Kojima博士，京都大学的Bunzo Mikami博士和藤田健康大学的Akila Mayeda博士等人共同撰写。
首先，研究人员在表达免疫标记的UAP56和URH49的转基因细胞中进行免疫沉淀实验，以鉴定载脂蛋白复合物的成分。他们确定了几个apo-AREX的组成部分，包括RUVBL1、RUVBL2、ILF2和ILF3，这些因子不存在于ATP-TREX复合物中。
随后，研究小组调查了这些因素的功能意义。通过使用短干扰rna的敲低实验，他们发现，消耗任何一个因素都会导致细胞核中成熟mRNA的积累。此外，作为一种补偿机制，UAP56靶点的表达增加。这些发现表明，已确定的因子在载脂蛋白- arex复合体中起着至关重要的作用，最终调节urh49特异性mRNA的转运。
接下来，研究人员将重点放在载脂蛋白arex和载脂蛋白trex复合物之间的结构差异上。Masuda教授解释说:“我们假设UAP56和URH49之间特定区域的差异对于形成它们不同的载脂蛋白复合物很重要。”“为了识别这些区域，我们创造了表达UAP56和URH49的各种突变体的质粒，交换了不同的部分。”除此之外，他们还进行了几个额外的实验，包括使用x射线衍射表征URH49的晶体结构，并研究atp结合和adp结合的TREX复合物之间的差异。
有趣的是，研究小组发现，UAP56和URH49之间单个氨基酸的变化足以决定载脂蛋白trex或载脂蛋白arex复合物的形成。通过检测酵母中的Sub2基因(UAP56的祖先基因)，研究人员得出结论，UAP56的载脂蛋白结构在进化上是保守的，而URH49的载脂蛋白结构则是在进化过程中作为一个点突变出现的，最终导致了新的功能。
总的来说，这项研究揭示了RNA解旋酶形成的两种重要复合物之间的异同。这种理解对于理解它们在mRNA加工和输出过程中的不同作用至关重要。“TREX和AREX复合物的成分似乎在多种癌细胞中过度表达。维持这些成分的充分表达对于保持细胞健康可能是重要的，它们的异常表达也可能是癌症的原因，”Masuda教授评论道。
希望对这些蛋白质复合物的持续探索不仅能帮助科学家了解真核生物的进化，还能为具有挑战性的疾病提供新的诊断和治疗策略。
