G-四链体（G-quadruplexes, G4s）是由富含鸟嘌呤（GGG）形成的二级结构，存在于DNA或RNA序列当中。近年来的研究发现，RNA分子中 G-四链体主要定位在mRNA的5′和3′非翻译区（UTRs）。RNA G-四链体在RNA生物学，比如RNA剪切加工，成熟，运输及翻译中发挥重要调控作用。人类转录组中大约有3000个基因的mRNA 5′ UTR中包含G-四链体序列，提示G-四链体有可能是mRNA生物学调控的通用调控结构。
以前的研究发现，RNA结合蛋白RHAU可以结合G-四链体，将其打开，但参与的生物学功能尚不明了。在小鼠中剔除Rhau会导致胚胎死于第7.5天左右，证明RHAU对早期胚胎发育至关重要，并提示在器官发育过程中可能发挥关键作用。为了研究RHAU在心脏发育过程中的功能，杨中州实验室在心脏祖细胞中将Rhau剔除，发现剔除小鼠发生胚胎致死，心脏发育出现异常，证明RHAU对胚胎心脏发育不可或缺。通过生化及分子生物学实验分析，发现RHAU可以结合心脏发育关键基因Nkx2-5 mRNA的5’及3’ UTR（非翻译区域），调控mRNA稳定性（代谢）及蛋白质翻译。RHAU结合Nkx2-5 mRNA的3’ UTR中的ARE元件促进Nkx2-5 mRNA降解，而结合Nkx2-5 mRNA的5’ UTR中的G4二级结构，将其打开，促进蛋白质翻译。Rhau剔除小鼠心脏组织中，Nkx2-5 mRNA水平虽然升高，但Nkx2-5蛋白水平却显著降低。该研究阐述了Nkx2-5转录后调控的新机制，揭示了mRNA分子中非翻译区域中的调控元件及其功能。这项研究证实了mRNA 5′ UTR G-四链体介导的蛋白质翻译在器官发生中的作用
杨中州教授和王文恭教授是这篇论文的共同通讯作者，博士生聂俊伟与江明扬为共同第一作者。
该研究得到科技部和自然基金委的项目支持。
(模式动物研究所 孙倩科学技术处)
