本研究利用自主建立的全基因组 3′-RACE（gw3′-RACE）技术系统描绘了裂殖酵母 RNA 3′ 端架构，证明尿苷酸化存在两类底物与功能截然不同的修饰形式，并由两种末端尿苷酸转移酶分工催化，从而主动决定 mRNA 的降解方向。其一是 Cid1 介导的、加在已缩短 poly(A) 尾上的单/双尿苷酸化，这是一种广泛存在的修饰（约占全部检出尾的 20%），强烈偏好短尾（尾长 <17 nt 时频率接近 50%，该阈值恰与 Pabp 结合所需的 20–25 nt poly(A) 长度吻合，支持 Pabp 与尿苷酸化相互拮抗的模型），cid1 单缺失使 poly(A)U 减少约 90%、cid1/cid16 双缺失降幅达 98%（残余水平等同于无尿苷酸化的出芽酵母），该修饰通过促进 Lsm1–7 复合物结合推动脱帽与 5′→3′（Xrn1）降解，同时保护 3′ 端免受过度去腺苷酸化（Δlsm1 中短尿苷酸化尾在 8–14 nt 处明显堆积、转录本半衰期延长，且转录本上调幅度与其尿苷酸化频率及蛋白水平变化正相关）。
图2、代谢相关且高度表达的基因具有广泛的尿嘧啶修饰。a 映射到mRNA上的尾部长度分布（两个重复的平均值）。图b显示的是映射到mRNA上的读取序列中，每条尾部长度对应的多聚(A)尿嘧啶化百分比。图c为展示尾部（y轴）添加尿嘧啶的数量比例（x轴）；左侧面板：加至多聚(A)尾部的尿嘧啶；右侧面板：寡聚(U)尾部中的尿嘧啶。条形图表示四个生物学重复样本的均值±标准误。图d显示不同长度腺嘌呤尾部添加尿嘧啶的平均数量（y轴），x轴为长度。图示为两个重复数据的平均值（a图数据）±标准差，以阴影区域表示。图e从左至右：平均mRNA尾部长度（本研究数据）与每细胞mRNA拷贝数之间的关系（数据来自24）。尾部长度是针对所有基因中至少有20个尾部读取序列的两组重复计算的平均值（n = 2611个基因）。g, Profiler分析了在尾部最短或尿苷化程度最高的mRNA基因中，25%基因所富集的KEGG类别。
图3、Cid1介导的尿苷化可保护mRNA尾部免受过度去腺基化的影响。a TUTase缺失菌株中，带有聚(A)尿苷化尾部的读取序列比例的变化。结果以所有读取序列中相应类别读取序列的比例表示。b TUTase突变体中mRNA尾部结构的变化。对于每个突变体，显示了在对齐读取序列中检测到的每种类型3’端的平均比例。c 不同缺失菌株中，带有寡尿苷化尾部（oligo(U)）的读取序列比例的变化。d 不同TUTase缺失菌株中检测到的每基因平均mRNA尾长分布（在所有测试样本中检测到尾部读数超过20个的基因被视为有效）。e 不同菌株中，由gw3’-RACE获得并映射至mRNA的尾长分布（取两次重复的平均值）。f对于每种TUT-酶缺失菌株，计算了与野生型菌株相比，具有特定尾部长度的读取序列比例的变化。每个尾部长度的两次重复实验的平均倍数变化以一条线表示，标准差以阴影区域标示。g 不同酵母菌株中检测到的无尾读取序列3'端映射位置相对于转录末端位点（TES）的分布变化。
图4、a 缺乏Lsm1时，尿嘧啶修饰的mRNA积累。b 不同菌株中，每个样本检测到超过10个读数的常见基因的平均mRNA尾部长度分布（n = 1335）。 c 在YES培养基中生长的酵母菌生长曲线，图示为至少四次重复的平均生长曲线，标准差以阴影区域表示。 d 不同菌株在完整（YES）或合成（EMM）培养基中的菌落生长情况。酵母菌株以5倍稀释系列进行排列接种。 e 不同菌株中，通过gw3' RACE法测序并映射至mRNA的片段尾部长度分布（取两次重复的平均值）。f 如(e)所示，不同菌株中片段映射至mRNA的尾部长度分布（取两次重复的平均值）。 g 分子分布的变化3’端与非尾部读取的转录末端位点（TES）之间的映射位置。i Δlsm1菌株中mRNA尿苷化频率的变化（y轴）与野生型菌株（x轴）的比较。j 山脊图，显示Δlsm1菌株相对于野生型菌株mRNA表达水平的变化。Padj通过Wald检验获得，并采用Benjamini和Hochberg方法进行校正。k Δlsm1菌株中上调基因所富集的KEGG类别。l Pearson相关性热图，描述了蛋白组或转录组变化与Δlsm1菌株中尿苷化频率之间的关系。
图5、促进poly(A)尾尿苷化会加速3′−5′ mRNA的降解。 a 不同菌株中mRNA 3′端结构组成的变化。数据来自各菌株中重复测序超过10个读数的基因（n = 1196个基因）。b 不同菌株中常见基因在各样本中检测到超过10个读数时，每基因平均mRNA尾部长度的分布情况（c）不同酵母菌株的生长曲线。d 不同菌株中通过gw3’-RACE法测序、与mRNA共定位的片段尾部长度分布（两组重复的平均值）。e 不同酵母菌株中未带尾部读码的mRNA 3′端映射位置相对于转录终止位点（TES）的分布变化。
总结
本论文提出模型：poly(A) 尾尿苷酸化在尾长降至临界阈值前保护 mRNA 免于过度缩短，使降解平衡倾向于 5′→3′ 途径，一旦低于阈值则触发 3′→5′ 降解，尿苷酸化因此是调控 bulk mRNA 降解方向与周转节奏的核心机制。本研究中 Bioscreen C用于比较不同酵母菌株在液体培养基中生长状况。提供的连续、高通量、可重复的定量生长数据，是把"尿苷酸化决定 mRNA 降解方向"这一结论从序列层面提升到细胞适应度层面的关键验证工具。
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