真核生物基因组中的大多数蛋白质编码基因由外显子和内含子构成。转录完成后，前体信使RNA（pre-mRNA）中的内含子经由剪接体催化的两步转酯反应被移除，使外显子连接形成成熟mRNA，同时释放出套索状结构的内含子RNA，即套索RNA。在真核生物基因表达过程中，几乎所有内含子均以套索RNA的形式被切除，因此套索RNA是RNA剪接过程中的必然产物。RNA去分支酶DBR1（RNA debranching enzyme 1）是目前已知唯一能够特异性通过水解套索RNA中2'–5'磷酸二酯键，进而启动其降解过程的关键因子。DBR1在所有真核生物中均为单拷贝且功能高度保守，其缺失导致动植物胚胎致死。前期研究发现，拟南芥DBR1弱突变体dbr1-2中套索RNA积累量约为野生型的十分之一，并表现出多效性发育异常。这些结果揭示了DBR1介导的套索RNA代谢对生物正常发育的重要性。然而，DBR1如何识别并作用于套索RNA的分子机制目前仍不清楚。
2025年11月20日，郑丙莲教授课题组在Molecular Cell发表了题为“Debranching enzyme DBR1-mediated lariat RNA turnover requires ALBA proteins in Arabidopsis”的研究论文。该研究系统地鉴定了DBR1介导的套索RNA降解的关键辅因子ALBA蛋白家族。研究结果发现ALBA蛋白通过双重机制促进套索RNA代谢：一方面增强DBR1酶活，另一方面辅助其识别套索RNA，从而维持套索RNA的代谢稳态和生物个体的正常发育。
为了鉴定DBR1的辅因子，本研究首先通过DBR1免疫共沉淀结合质谱分析筛选到六个ALBA（Acetylation Lowers Binding Affinity）蛋白与DBR1存在相互作用。进一步的遗传学和生化实验证实，ALBA蛋白通过其N端的ALBA结构域与DBR1结合，增强DBR1的去分支酶的活性。同时， ALBA蛋白上富含RGG/RG基序的C端则直接结合套索RNA，协助DBR1结合并作用于套索RNA。缺失ALBA蛋白的六突变体（alba）表现出与dbr1突变体相似的多效发育异常表型，并积累大量未降解的套索RNA。alba和dbr1-2的高级突变体在套索RNA积累表型上并没有叠加，说明二者在同一途径中共同调控套索RNA降解。为了深入探究ALBA家族蛋白参与DBR1介导的套索RNA代谢的生物学意义，我们发现低温条件下ALBA蛋白与DBR1的相互作用显著减弱，进而使得植物在低温条件下套索RNA异常积累。机制研究发现低温条件下ALBA蛋白易聚集进入应激颗粒，但此时DBR1并不进入这些应激颗粒，导致二者在空间分上离，因此套索RNA降解变慢。进一步分析表明，这种套索 RNA滞留会影响冷响应基因（如CBF等）的转录活性，降低植物的抗冷性。由此本研究提出了一个新的调控模型：ALBA-DBR1模块通过促进套索RNA代谢维持基因转录的正常进行，是植物应对冷胁迫的重要分子机制。
本研究不仅首次揭示了DBR1识别并降解套索 RNA的作用机制，还通过利用酶活缺失的DBR1进行免疫共沉淀并结合RIP-seq的方式首次在体内捕捉到了DBR1结合套索RNA的特征，这个研究体系为全面揭示套索RNA代谢调控的机制和功能研究提供了重要的思路。综合本实验室近年来围绕套索RNA的鉴定和分析流程的开发，到套索RNA稳态调控的机制与功能研究，该发现对理解RNA剪接产物清除机制以及内含子代谢调控的生物学意义具有重要意义。
图注：左：正常条件下，DBR1与ALBA相互作用促进套索RNA降解，确保高效RNA代谢和内含子正常回收。中：在alba突变体中，ALBA的缺失损害了套索RNA的结合能力，导致DBR1结合套索RNA减少，从而引起去套索RNA降解效率降低。右：冷胁迫条件下，ALBA与DBR1相互作用减弱，DBR1降解套索RNA的效率降低，导致套索RNA积累，降低植物的胁迫适应能力。
复旦大学生命科学学院郑丙莲教授课题组在读博士生葛浩然、唐祺以及麻锦彪教授课题组在读博士生吴晶晶为本文共同第一作者，郑丙莲教授和麻锦彪教授为共同通讯作者。北京大学农学院钱伟强教授、复旦大学郑丙莲课题组已出站博士后张小跎、在读硕士生李宇轩也参与了该工作。本研究得到了复旦大学复杂性状的遗传调控全国重点实验室、国家自然科学基金杰青项目和重点项目以及科技部重点研发计划项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.molcel.2025.10.021