在生物科学领域，细胞命运的转变与基因表达的调控息息相关。细胞如何快速响应外部信号，选择性地调整转录组，始终是科学家们探索的前沿问题。
7月25日，伦敦的Francis Crick研究所Jernej Ule实验室在《自然结构与分子生物学》（NSMB）上发表了一篇题为《Poised PABP–RNA hubs implement signal-dependent mRNA decay in development （蓄势的PABP–RNA结合中心在发育过程中实现依赖信号的mRNA衰减）》的研究论文，为我们揭示了一个全新的机制——信号驱动的mRNA衰减在胚胎发育中的关键作用。研究揭示了ERK-MEK信号通过磷酸化LIN28A重新定位到高A+U含量的3'UTR，形成PABP结合中心，从而驱动mRNA快速衰减，促进转录组重塑，确保胚胎发育的顺利进行。这一机制解析了信号诱导的选择性转录组重塑过程。
信号传导与基因表达
信号传导（Signal Transduction）是细胞对外界环境变化做出反应的基础过程。这一过程通过一系列信号分子的传递与转导，使细胞能够调控基因表达，进而影响细胞的生理功能和命运。早期的研究集中在信号通路的基本构成及其在细胞分化中的作用。例如，ERK-MEK信号通路作为一个经典的信号传导途径，已被广泛研究，其在细胞增殖、分化和生存中发挥着至关重要的作用。
转录组重塑
随着技术的发展，科学家们发现，细胞在响应信号时，不仅通过激活或抑制特定基因的表达来适应环境变化，还会对整个转录组进行重塑。这种快速而选择性的转录组重塑，对于胚胎发育中的细胞命运转换尤其重要。在胚胎发育过程中，不同阶段的细胞需要快速清除旧有的mRNA，并生成新的mRNA，以适应细胞分化的需要。
早期研究进展
早期的研究表明，信号传导途径如Wnt和ERK-MEK在胚胎发育的不同阶段发挥着不同的作用。例如，在胚胎植入期间，ERK-MEK信号通路的激活会导致关键转录因子（如Nanog和Krüppel-like因子）的快速降解，这些转录因子在维持细胞的初始多能性状态中起着重要作用。然而，这些mRNA是如何被快速选择性降解的机制，至今仍然是个谜。
本项研究亮点总结
Francis Crick研究所Jernej Ule实验室的最新研究，通过深度学习技术解码了ERK-MEK信号如何通过磷酸化LIN28A重新定位到高A+U含量的3'非翻译区（3'UTR），并与聚腺苷酸结合蛋白（PABP）形成结合中心，从而驱动mRNA的快速衰减。这一发现揭示了信号诱导的LIN28A与PABP-RNA结合中心的相互作用，如何通过减少poly(A)尾的保护，激活mRNA衰减，进而促进转录组的重塑，确保胚胎发育的顺利进行。
详细解析
ERK-MEK信号通路的激活研究表明，在胚胎植入过程中，ERK-MEK信号通路的激活通过磷酸化LIN28A，将其重新定位到含有高A+U含量的3'UTR。这些区域成为PABP的结合中心，为信号诱导的mRNA衰减创造了条件。
PABP-RNA结合中心的形成高A+U含量的3'UTR不仅是PABP的结合位点，还通过与LIN28A的结合，形成了一个信号依赖的结合中心。这一结合中心的形成，是mRNA快速衰减的关键步骤。
多价性AUU基序的作用研究发现，AUU基序的多价性决定了pLIN28A与PABP结合的效率。多价性AUU基序的存在增强了PABP在3'UTR的结合，减少了poly(A)尾的保护，激活了mRNA的衰减。
mRNA衰减的激活pLIN28A与PABP-RNA结合中心的相互作用，最终通过减少poly(A)尾的保护，激活了mRNA的衰减。这一过程使得细胞能够快速清除旧的mRNA，为新的转录组重塑提供空间，确保了胚胎发育的顺利进行。
转录组的快速重塑通过上述机制，细胞能够快速响应外部信号，选择性地清除特定的mRNA，从而实现转录组的快速重塑。这一机制对于胚胎发育中的细胞命运转换具有重要意义。
结论
Jernej Ule实验室的这项研究，为我们揭示了一个全新的信号驱动mRNA衰减机制。通过ERK-MEK信号通路的激活，磷酸化的LIN28A重新定位到高A+U含量的3'UTR，与PABP形成结合中心，驱动mRNA的快速衰减，最终实现转录组的快速重塑。这一发现，不仅为我们理解胚胎发育中的细胞命运转换提供了新的视角，也为未来的研究提供了重要的参考。
通过这一机制的解码，科学家们可以更好地理解细胞如何快速响应外部信号，选择性地调整转录组，从而适应环境变化。这一发现，将为未来的生物医学研究带来新的启示和挑战。
