Mol Cell | Ribo-seq应用：U2AF调控核编码线粒体mRNA的翻译与定位

线粒体蛋白的精准定位对于维持细胞正常的代谢功能至关重要，绝大多数线粒体蛋白由核基因编码并在胞质中合成。核编码线粒体mRNA的翻译与定位过程受到多种调控机制的影响，但其分子机制尚不完全明确。

剪接因子U2AF1与U2AF2组成的异二聚体在细胞核内调控剪接，同时也能在胞质中穿梭并参与mRNA代谢。近年来，研究发现U2AF1的S34F突变在骨髓增生异常综合征等多种癌症中高频出现，且该突变与线粒体功能障碍密切相关。

然而，剪接因子在胞质中如何协调mRNA翻译与定位，以及这种非典型功能在肿瘤发生中的作用仍是一个未解之谜。解析这些RNA结合蛋白在核质间的协调机制，对于理解肿瘤代谢重编程具有重要的科学意义。

2026年4月2日，美国国家癌症研究所Daniel R. Larson团队在Molecular Cell上发表了题为“U2AF regulates the translation and localization of nuclear-encoded mitochondrial mRNAs”的论文。该研究揭示了剪接因子U2AF在胞质中具有调控核编码线粒体mRNA翻译与定位的非典型功能，该功能对于维持线粒体结构与功能至关重要。

文章索引

【标题】U2AF regulates the translation and localization of nuclear-encoded mitochondrial mRNAs

【发表期刊】Molecular Cell

【发表日期】2026年4月2日

【作者及团队】美国国家癌症研究所Daniel R. Larson团队

【IF】16.6

研究结果

一、U2AF在细胞质中与线粒体蛋白及mRNA相互作用 

通过亚细胞组分分离结合免疫沉淀-质谱联用技术，研究者发现U2AF在细胞质中与大量线粒体蛋白相互作用，超高分辨率显微镜和线粒体免疫沉淀实验证实U2AF定位于线粒体外膜。

对PAR-CLIP数据的再分析显示，U2AF优先结合在核编码线粒体（NE-mt）mRNA靠近翻译起始密码子的编码区，且其结合能力会因致癌的S34F突变而减弱。

二、U2AF通过在结合位点诱导核糖体停滞来抑制翻译 

通过将Ribo-seq核糖体印迹分析数据与PAR-CLIP数据进行互相关分析，发现U2AF的结合位点与其上游的双核糖体（disome）积累显著相关，表明U2AF可能作为一个动态路障，导致核糖体在其结合位点附近暂停。

三、U2AF1-S34F突变导致线粒体蛋白质组紊乱和蛋白错误定位 

利用线粒体免疫沉淀结合定量蛋白质组学技术，研究发现U2AF1-S34F突变细胞的线粒体蛋白质组发生广泛改变，特别是线粒体内膜和基质的蛋白丰度显著降低。

同时，Western Blot验证显示，部分线粒体蛋白在突变细胞的细胞质中异常积累，表明U2AF1功能失调损害了线粒体蛋白的有效靶向和定位。

四、U2AF1直接抑制NE-mt mRNA的翻译且该功能受S34F突变影响 

利用无细胞体系的体外翻译实验，研究者证实U2AF能以序列和位置依赖的方式直接抑制含有其结合位点的报告mRNA的翻译。

这种抑制作用被U2AF1-S34F突变蛋白显著减弱，或在结合位点被突变后消除，进一步证明了U2AF在翻译起始或早期延伸阶段的直接抑制功能。

五、U2AF1调控NE-mt mRNAs向线粒体的定位 

通过双色单分子荧光原位杂交（smFISH）技术，研究者在单细胞水平上观察了多个NE-mt mRNA与线粒体的空间关系。

结果显示，在U2AF1-S34F突变细胞中，多个U2AF1靶向的mRNA与线粒体的共定位程度显著低于野生型细胞，表明U2AF介导的翻译调控与其对mRNA的亚细胞定位作用是耦合的。

六、U2AF1-S34F突变导致细胞代谢重塑并重现MDS患者的线粒体功能障碍表型 

功能实验表明，U2AF1-S34F突变细胞的基础翻译水平更高，线粒体形态异常，且对线粒体呼吸的能量依赖性显著增强。

此外，在从MDS患者体内分离的原代造血干/祖细胞中，研究者发现HSPD1 mRNA与线粒体的共定位被破坏，且细胞表现出异常增高的翻译水平和对线粒体呼吸的依赖性。

总结

该研究揭示了剪接因子U2AF在调控核编码线粒体基因表达中的一个非经典作用，即通过抑制翻译来协调mRNAs向线粒体的定位。一个常见的致癌突变U2AF1（S34F）破坏了这一精细调控，导致了多方面的线粒体功能缺陷，这为理解MDS等疾病的发病机制提供了新的视角，并强调了RNA结合蛋白在维持细胞器稳态中的重要性。