FXR1,也称为FMR1的常染色体同源基因1,是一种重要的RNA结合蛋白。FXR1与FMR1基因密切相关,FMR1基因编码的蛋白质与FXR1在结构上具有相似性,都含有两个KH结构域,并且具有类似的RNA结合特性。然而,FXR1和FMR1在羧基末端存在显著差异,并且具有不同的表达模式和功能。
FXR1在多种生物学过程中发挥重要作用。首先,FXR1在精子发生过程中发挥着关键作用。研究表明,FXR1在晚期的精子细胞中高度表达,并且经历液-液相分离(LLPS),将信使核糖核蛋白颗粒与翻译机器合并,从而将储存的mRNA激活成可翻译状态。FXR1的缺失会导致目标mRNA的翻译受损,并引起精子细胞发育缺陷和男性不育[1]。
其次,FXR1在癌症细胞中也具有重要作用。研究发现,FXR1的表达与癌症细胞的生长和增殖密切相关。FXR1的翻译后修饰,如精氨酸甲基化,可以增强其与mRNA的结合,并调节基因表达。FXR1通过识别G-四链体(G4)RNA结构,与特定的mRNA靶点结合,并控制其表达。此外,FXR1还可以与eIF4A1和eIF4E蛋白相互作用,促进cMYC的翻译和表达,从而影响癌症细胞的生长和增殖[2,3]。
此外,FXR1还与阿尔茨海默病(AD)的病理过程相关。研究表明,FXR1可以与ARL6IP1相互作用,并通过调节BACE1的翻译起始,减轻AD的病理变化。FXR1与ARL6IP1的结合可以抑制FXR1与BACE1的5'非翻译区(5'UTR)的结合,从而减少BACE1的表达和淀粉样蛋白的形成[4]。
此外,FXR1还参与了转录调控。研究发现,METTL3介导的RNA N6-甲基腺苷(m6A)修饰可以导致DNA去甲基化,并通过FXR1与DNA 5-甲基胞嘧啶二氧合酶TET1的相互作用,调节染色质可及性和基因转录。FXR1可以识别RNA m6A修饰,并将TET1募集到基因组位点,从而去甲基化DNA,并重新编程染色质可及性,进而影响基因转录[5]。
综上所述,FXR1是一种重要的RNA结合蛋白,在精子发生、癌症、阿尔茨海默病和转录调控等生物学过程中发挥着关键作用。FXR1的功能多样性使其成为癌症诊断和治疗的重要靶点,并为理解RNA结合蛋白在疾病发生和发展中的机制提供了新的思路和策略。
参考文献:
1. Kang, Jun-Yan, Wen, Ze, Pan, Duo, Huang, Ying, Liu, Mo-Fang. 2022. LLPS of FXR1 drives spermiogenesis by activating translation of stored mRNAs. In Science (New York, N.Y.), 377, eabj6647. doi:10.1126/science.abj6647. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35951695/
2. Vijayakumar, Anitha, Majumder, Mrinmoyee, Yin, Shasha, Gan, Wenjian, Palanisamy, Viswanathan. . PRMT5-mediated arginine methylation of FXR1 is essential for RNA binding in cancer cells. In Nucleic acids research, 52, 7225-7244. doi:10.1093/nar/gkae319. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38709899/
3. George, Jasmine, Li, Yongsheng, Kadamberi, Ishaque P, Pradeep, Sunila, Chaluvally-Raghavan, Pradeep. . RNA-binding protein FXR1 drives cMYC translation by recruiting eIF4F complex to the translation start site. In Cell reports, 37, 109934. doi:10.1016/j.celrep.2021.109934. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34731628/
4. Zhou, Gui-Feng, Tang, Jing, Ma, Yuan-Lin, Deng, Xiao-Juan, Chen, Guo-Jun. 2023. ARL6IP1 mediates small-molecule-induced alleviation of Alzheimer pathology through FXR1-dependent BACE1 translation initiation. In Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 120, e2220148120. doi:10.1073/pnas.2220148120. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37216506/
5. Deng, Shuang, Zhang, Jialiang, Su, Jiachun, Chen, Jianjun, Zheng, Jian. 2022. RNA m6A regulates transcription via DNA demethylation and chromatin accessibility. In Nature genetics, 54, 1427-1437. doi:10.1038/s41588-022-01173-1. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36071173/