Mol Cell | 细胞核内不同亚结构内转录本图谱

真核细胞核内区室结构与细胞功能密切相关。例如核仁（nucleolus）是rRNA转录、加工与组装的场所，核斑（nuclear speckle）聚集RNA调控蛋白并参与调控RNA转录及加工的过程等。这些细胞核体亚结构通常具有蛋白质和核酸等组分，并参与基因转录及转录后RNA调控。然而，对其RNA组分的系统性研究仍十分有限.

2019年，Alice Ting/Howard Chang，Nicholas Ingolia，邹鹏等实验室陆续发现APEX2可在细胞环境内催化RNA的biotin标记，并以此技术开发APEX-seq以研究细胞内RNA的定位。

2022年2月18日，来自加拿大多伦多大学的Ben Blencowe研究组（共同一作为A. Rasim Barutcu和吴铭锟）在Molecular Cell上发表文章Systematic mapping of nuclear domain-associated transcripts reveals speckles and lamina as hubs of functionally distinct retained introns，利用前述APEX-seq技术系统性研究细胞核内核体亚结构内富集的RNA组分，发现含有不同组成和功能的保留型内含子的转录本常与核斑和核纤层相近，揭示了核斑新的功能。

研究人员利用APEX-seq研究nuclear speckle，lamina，nucleolus，PML body，histone locus body，Cajal body，sam68 body等7种核内亚结构的RNA成分，并分析其特征。文章收录的RNA核内位置信息可供未来其他研究参考。例如，文章发现近千种转录本常富集于核斑中，其中包括已知lncRNA MALAT1，及其他lncRNA和编码蛋白的基因。这些核斑相关RNA与其他核体富集的RNA相比，转录本长度偏短，并有显著更高的G/C碱基含量。此外核斑相关 RNA的基因亦常与核斑距离相近，更可能位于常染色质a1区间内。与之相比，核纤层相关RNA趋势相反。

进一步分析显示核斑或核纤层相关RNA通常并未被完全剪切而含有较多保留型内含子。核斑相关保留型内含子长度较短， G/C碱基含量较高；相反的核纤层相关内含子较长，G/C含量低。核斑相关内含子与Philip Sharp实验室之前发现的一类detained introns显著部分重叠。这类detained introns常受转录后剪切（post-transcriptional splicing）调控，并可在特殊应急条件下剪切产生有功能的转录本。Gene Ontology分析显示核斑相关内含子富集转录及转录后调控，蛋白翻译调控及DNA复制与修复通路内相关基因；而核纤层相关内含子基因与ncRNA加工，微管形成等其他不同功能相关。

文章利用RNA荧光原位杂交验证了核斑/核纤层相关内含子在细胞内的定位，并利用DNA/RNA双杂交证明核斑相关内含子定位常不与转录位置重合。利用Encode数据库中的RNA-seq与CLIP-seq，文章发现核斑相关内含子较其他内含子更可能被核斑相关蛋白结合并调控剪切。此外，核斑相关内含子在不同组织细胞中，以及在细胞周期的各个阶段受动态调控，据此作者提示这一类核斑相关内含子可能在细胞周期中，或在特殊应急条件下具有生物学意义。在核斑核心蛋白SON被siRNA敲低，破坏部分核斑完整性的条件下，核斑相关内含子的剪切较其他内含子更易受到影响。结合前述证据，从侧面提示这类核斑相关内含子可能在核斑受剪切调控，然而此假设仍须经进一步验证。

总体而言，本文利用APEX-seq提供了转录本在核内核体的相关位置信息，并进一步揭示核斑和核纤层可通过对不同种类转录本的动态调控影响基因调控网络。

https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.12.010