剪接體是一個巨大且高度動態的分子機器，其主要組成元件為5種snRNP（分別為U1，U2，U4，U5和U6）。其中U2 snRNP在識別內含子和剪接體的早期組裝中起至關重要的作用。人源U2 snRNP的組裝十分復雜，對于其組裝過程中的調控因子知之甚少。目前，發現三種RNA解旋酶與U2 snRNP的組裝相關——DDX42，DDX46和DHX15，但是它們的作用機制尚不明確。

解決這些問題的關鍵是闡明RNA解旋酶的結構和功能。SF3b是U2 snRNP的核心組分，本研究報道了DDX42-SF3b復合物和DDX42-U2復合物的高分辨率電鏡結構（圖1），DDX42通過N端序列結合在SF3B1上，其N-plug占據SF3B1的RNA通道。這和DDX46與SF3B1的結合方式十分相似。在DDX42-U2復合物中，DDX42的N端仍然錨定在SF3B1上，但C端解旋酶結構域結合的位置已被U2 snRNA和剪接因子TAT-SF1取代。

圖1 DDX42-SF3b和DDX42-U2復合物的電鏡結構

通過與先前報道的17S U2[1]以及剪接體Bact[2]復合物的結構比較（圖2），研究者發現SF3B1的RNA通道依次被三個結構元件所占據：DDX42的N-plug，DDX46的acidic loop以及pre-mRNA的多聚嘧啶區（polypyrimidine-tract, PPT），因此，研究者推測：它們與RNA通道之間的結合應該是互斥的，之后，研究者通過體外生化實驗證實了這個猜想。由此可見，DDX42從SF3B1上釋放是招募DDX46、形成成熟的17S U2 snRNP的先決條件，而DDX46的解離則是SF3B1結合pre-mRNA、剪接體組裝的必要條件。

圖2 不同結構中SF3B1的RNA通道的比較

SF3B1的突變會導致RNA剪接異常，并與多種癌癥的發生密切相關。研究者發現這些突變位點大多數都位于SF3B1與DDX42或DDX46的相互作用界面上，體外實驗也證實這些突變會削弱與DDX42和DDX46的結合。由此，研究者推測SF3B1的突變可能通過影響U2 snRNP的組裝或剪接反應的保真性從而導致RNA剪接異常。

圖3 SF3B1癌癥相關突變

RNA解旋酶是驅動剪接體組分和構象重排的關鍵因子，本研究通過結構與生化分析，揭示了RNA解旋酶DDX42和DDX46在U2 snRNP組裝過程中的不同作用機制，也為與癌癥相關的SF3B1突變的致病機理提供了新的見解。

西湖大學生命科學學院施一公教授、原西湖大學助理研究員張曉峰為本文的共同通訊作者。西湖大學博士生楊豐華、卞彤和副研究員占謝超為本文的共同第一作者。新疆醫科大學陳哲、西湖大學博士生邢芷涵、Foghorn Therapeutics公司Nicolas A. Larsen參與了本研究的部分工作。電鏡數據采集于西湖大學冷凍電鏡平臺，計算工作得到西湖大學高性能計算平臺的支持，質譜分析得到西湖大學質譜與代謝組學平臺的支持。本研究獲得了國家自然科學基金委、西湖教育基金會、西湖大學、中國博士后科學基金以及博士后創新人才支持計劃的相關經費支持。