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Cell｜转座元件外显化可产生新的蛋白质异构体

BioArt · 公众号 · 生物 · 2025-01-07 08:33

正文

撰文 | 十一月

选择性剪接会以不同的方式增加蛋白质多样性，其中一种方式是通过转座元件外显化。最近的一些转录组学分析发现了数千个未被注释的剪接转录本，但是它们对于总蛋白质组的贡献以及其生物学意义尚不清楚。

近日，法国巴黎文理大学Sebastian Amigorena研究组在Cell上发表了文章Transposable element exonization generates a reservoir of evolving and functional protein isoforms，发现转座元件外显化产生的新蛋白质异构体可以作为支持其功能以及进化多样性的蛋白质库。

蛋白质组学研究的进展促进非经典蛋白质的发现。剪接信号很大一部分位于内含子区域转座元件之中。哺乳动物中的转座元件主要分为四类，包括DNA转座子、SINEs、LINEs以及LTRs。目前转座元件对于的人类蛋白质组的贡献仍然不清楚。转座元件在癌症和健康组织中会导致非注释的外显子和转座元件的可变剪接（Splicing junctions between exons and TEs，JETs）的出现。转座元件所导致的剪接同种异构体可能成为自然选择下的蛋白质多样性库。如果是这样，剪接的转录本应该能够被翻译成为蛋白质并且稳定存在。

为了检测这一可能性，作者们首先对癌症基因组图谱TCGA中可变剪接JETs进行鉴定。作者们发现在至少两个病人样本中有22947个JETs存在，且这些JET在样本中反复出现。癌症细胞系数据库CCLE中包含1019个细胞系RNA-seq，通过对这些数据的分析作者们确认了这些外显子和转座元件可变剪接复现且具有组织依赖性的表达。JET剪接基序可以是保守的，并且是一个选择性剪接的优先来源。

为了探究这些重复出现JET是否能够被翻译成为未被注释的蛋白异构体，作者们将转录组学、核糖体图谱分析以及质谱为基础的蛋白质分析相结合。在12953个JETs中，有3801在RNA-seq数据库中被组装成为转录本。这些转录本能够被翻译成为蛋白质。值得一提的是，作者们发现一些JETs更容易被Ribo-seq而非RNA-seq检测到，说明转录本中存在不同翻译效率。

为了评估JET-ORF的稳定性，作者们通过氨基酸序列对蛋白质不稳定性进行预测，发现JET-ORFs能够稳定存在。同时作者们对三个半衰期短的蛋白Geminin、RELID3B以及MYC稳定性进行验证，同时作者们对稳定性较高的蛋白lamin B1进行检测，发现JET-ORF可以稳定存在于特定的亚细胞结构中，可能与经典蛋白的定位可能相同也可能不同。

之后作者们对JET-ORF以及经典的蛋白质异构体的功能进行比较。作者们选择了四个JET-ORFs：WWOX、UBDF1、HTT以及PTEN。举例来说，WWOX的JET-ORF具有保守的WW1以及WW2结构域，并且也具有核定位信号；PTEN的JET-ORF则编码了一个短截模式的异构体，该异构体缺失了C2-tensin结构域，但是仍然保留了磷酸酶结构域，PTEN的JET-ORF能够调节组蛋白的表达。

进一步地，作者们希望对JET-ORFs获得功能的机制进行检测，发现JET-ORFs能够富集LINE元件。为了对转座元件外显化后JET-ORFs翻译蛋白特征进行分析，作者们发现翻译后的非经典蛋白会增加α螺旋在蛋白中的存在，说明外显化转座元件能够获得一定的二级结构，对总蛋白进化贡献α螺旋含量。