[本站讯]4月13日,生命科学学院徐志刚教授团队在《美国科学院院刊》(PNAS)在线发表题为“Alternative splicing of theRbm24gene is essential for cochlear hair cell stereocilia integrity and hearing function in mice”的研究论文,报道了Rbm24基因可变剪接调控静纤毛发育及听觉转导的分子机制。

毛细胞作为内耳中的听觉感受器细胞,负责将负载声音信息的机械能信号转换为电信号。毛细胞上表面有多根以微丝为骨架的细胞突起称为静纤毛(stereocilia),排列成高度不同的阶梯状模式,机械-电转换(MET)离子通道就位于较低排静纤毛顶部。当静纤毛在声音的作用下向较高排的方向偏转时,MET通道开启,阳离子内流,毛细胞去极化产生感受器电位,完成机械能信号向电信号的转换。静纤毛发育及维持受到严格调控,其形态、结构的异常是听力损失亦即耳聋的重要原因。
RNA结合蛋白通过一个或多个RNA结合结构域结合靶RNA,在转录后水平调控基因表达,包括RNA剪接、稳定性、转运及翻译等。徐志刚教授团队在前期工作中发现RNA结合蛋白RBM24通过调控Cdh23等靶RNA的可变剪接或稳定性,在静纤毛发育和听觉转导过程中发挥了至关重要的作用(Wang et al, 2023 J Cell Physiol;Li et al, 2024 PNAS)。本研究对Rbm24的调控机制进行了进一步的探讨,结果显示,Rbm24基因4号外显子受到可变剪接的调控,包含4号外显子的剪接本会产生一个较短的RBM24蛋白亚型。有趣的是,RBM24长亚型可促进4号外显子的可变剪接,减少长亚型自身的表达,表明RBM24的水平受到精细调控。

本研究利用两个小鼠模型对Rbm24基因可变剪接在听觉转导中的生理意义及调控机制进行了深入探讨。研究发现Rbm24基因4号外显子敲除(KO)小鼠和RBM24长亚型蛋白过表达(OE)小鼠都表现出严重的先天性耳聋,扫描电子显微镜结果显示小鼠静纤毛形态异常,最终导致静纤毛的整体丢失及毛细胞的大量死亡。研究进一步对敲除小鼠和过表达小鼠的耳蜗组织进行了转录组测序,鉴定出多个重要的RBM24下游靶RNA。值得注意的是,RBM24长亚型和短亚型蛋白共享相同的RNA结合结构域,二者却能结合不同的靶RNA并调控其可变剪接或稳定性。综上,本研究表明Rbm24基因可变剪接调控静纤毛发育及听觉转导,并揭示了其背后的调控机制。
山东大学生命科学学院博士研究生孙春娇为第一作者,徐志刚教授为通讯作者。山东大学生命科学学院硕士研究生赵静霜,博士后李娜娜、姚雪波,副教授王燕飞;韩国延世大学教授Chul Hoon Kim、Jinwoong Bok;美国科罗拉多大学教授Anthony W. Peng为本研究作出了重要贡献。北京生命科学研究所研究员刘志勇为本研究提供了重要研究工具。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目资助。