e39-3NMD和NSD

e39-3 NMD和NSD

PTC产生的原因是基因突变（特别是移框）、错误转录或RNA剪接失误。那么，NMD途径是如何区分正常mRNA上的正常终止密码子和异常mRNA上的PTC呢？

研究表明，并不是任何PTC都会激活NMD。只有PTC位于一个mRNA分子相邻外显子连接点上游50~55nt以上的位置，NMD才会被激活，任何在50~55nt以下的PTC一般不会诱发NMD[图e39-3(1)]。

图e39-3(1) NMD对PTC位置的要求

实际上，mRNA前体在细胞核进行后加工的时候，在每一个相邻外显子连接点上就形成了特定的蛋白质复合物——外显子连接点复合物（exon-junction complex，EJC），作为成熟mRNA离开细胞核进入细胞质的信号。

图e39-3(2) EJC的装配

EJC是在剪接完成以后开始装配的[图e39-3(2)]，装配点在外显子-外显子连接点上游20~24 nt的位置。它是一种多蛋白质复合物，包括有：S期主要RNA结合蛋白（RNA-binding protein prevalent during S phase，RNPS1），RNA输出因子（RNA and export factor，REF），丝氨酸/精氨酸相关基质蛋白（serine/arginine- related matrix protein，SRm160），Y14和U2 snRNP辅助因子相关蛋白（U2 snRNP auxiliary factor associated protein，UAP56）。形成的EJC可将其他一些对NMD至关重要的蛋白质因子，特别是UPF蛋白被招募进来。

对于进入细胞质的成熟mRNA分子来说， 在它们的5′-端帽子上结合有帽子结合蛋白——CBP80和CBP20，3′-端尾巴上结合有PABP2，相邻外显子连接点上则结合有EJC。

NMD是在一个具有PTC的mRNA进行首轮翻译的时候被激发的[图e39-3(3)]。在细胞质，随着翻译的进行， EJC被核糖体取代并返回细胞核重新利用。如果一个mRNA没有PTC或有PTC但其位置不合适，那在翻译的过程中，EJC和相关联的UPF蛋白就会被去除，CBP80和CBP20被eIF4E取代，PAPB2被PABP1取代，于是一种稳定的翻译复合物形成了；如果PTC位于一个mRNA分子相邻外显子连接点上游50~55nt以上的位置，那当核糖体翻译遇到这个PTC时，核糖体就会停止移位，位于PTC下游的EJC和相关联的UPF等蛋白质无法去除，NMD就以此作为缺陷mRNA降解的信号。当NMD被激发以后，有缺陷的mRNA在两端同时被降解，在5′-端，先是“脱帽”反应，然后是5′-外切酶的水解；在3′-端， 先是“去尾”反应，然后是3′ -外切酶的水解。

图e39-3(3) PTC的产生和NMD的激活

至于无终止密码子mRNA的产生，其原因可能是突变引入一个新的加尾信号而导致加尾反应在终止密码子之前进行，或者错误的剪接去除了终止密码子，或者突变使原来的终止密码子偏离了ORF。

真核生物处理无终止密码子mRNA 的NSD机制如图e39-3(4)所示，由于缺乏终止密码子并不影响到翻译的起始，因此，翻译照样可以在这些异常的mRNA上起动。然后，因为没有

终止密码子，所以，核糖体会一直沿着mRNA翻译（多聚A尾巴也会被翻译，产生多聚Lys），直到mRNA的3′-端。当核糖体进入多聚A尾巴以后，与其结合的PABP1被取代。当3′-端进入核糖体的A部位以后，核糖体暂停，这时一种叫Ski7p的蛋白识别和结合空的A部位。这种蛋白质在C-端含有与eIF1α和eRF3同源的GTP酶结构域。Ski7p 结合以后，并将一种称为外体（exosome）的RNA酶复合体招募进来，核糖体也因此解离。外体将从3′-端水解mRNA，同时C-端含有多聚Lys的多肽也被特定的蛋白酶水解。

图39-3(4) 真核细胞无终止mRNA的降解