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无义RNA介导的mRNA降解途径(NMD)是一种高度保守的RNA降解途径，NMD有两个作用。NMD的主要作用是通过监测并降解含有提前终止密码子的mRNA，以减少有害蛋白的产生；NMD也能降解一些编码全长蛋白的正常mRNA，来调节特定基因的表达量，以促进适当的细胞反应，比如分化或死亡，来应对环境的变化。具有长的3UTR、或者保留内含子中间转录本的正常mRNA容易激活NMD途径而被降解。在许多物种里，抑制NMD会影响转录组中大部分基因的表达。NMD缺陷细胞中，转录本丰度改变，可能是NMD的直接底物或由于抑制NMD的间接效应。
在NMD降解途径中，首先上游移码蛋白3B(UPF3B)与外显子拼接复合体(Exon-junction complex, EJC)结合，进一步招募UPF1和UPF2，然后在细胞质中介导无义mRNA降解。有意思的是，进化上与UPF3B蛋白高度同源的UPF3A同样可以与EJC结合，但多数研究显示UPF3A在无义mRNA降解中起着比较弱的作用，还有一篇报道证明UPF3A起着抑制NMD的作用。那么UPF3A在NMD中到底起怎样的作用呢？是否与UPF3B存在着功能冗余，又对不同的mRNA亚群起着相反的作用呢？
之前有关UPF3A和UPF3B在NMD中的功能研究大部分是在细胞系中进行的。本论文，利用upf3a和upf3b斑马鱼突变体，在有机体水平来探讨这两个家族成员在NMD中的功能。upf3a-/-发育正常，无明显表型，可育；upf3b-/-存活率较低，且外观异常。原位杂交显示，upf3a和upf3b都是母源基因；12小时和1天的胚胎中，upf3a和upf3b呈现为全身性的转录表达;2天胚胎中，upf3a在脑部富集表达，upf3b富集在内胚层中表达；3和3.5dpf时，upf3a除脑部以外，也在肠道富集表达，而upf3b继续富集在内胚层器官中表达。
一日龄斑马鱼胚胎转录组测序结果显示，upf3a-/-中的差异表达基因(Foldchange≥1.5和q<0.05)仅有359个，而upf3b-/-中有4451个，远多于upf3a-/-，这与二者表型的强弱相一致。根据已知的NMD底物特征，在转录组数据中筛选出Upf3a和Upf3b共同调控的潜在基因(包括相同调控和相反调控)，采用逆转录定量PCR(qRT-PCR)验证，进一步通过过表达upf3a或upf3b确定受Upf3a和Upf3b直接调控的mRNA。结果显示，Upf3a和Upf3b对一些潜在底物转录本都起着促进降解作用，作为NMD激活因子，二者具有部分功能冗余；同时，与Upf3b不同，Upf3a对于另外一些潜在底物转录本起着抑制降解的作用，可以提高一些mRNA的稳定性。进一步在野生型、upf3a单突变体、upf3b单突变体及upf3a；upf3b双突变体中检测几个已知的NMD底物水平，结果表明，Upf3a在NMD中确实扮演着双重角色：对于bbc3、mmp30，作为NMD抑制因子，起着抑制降解作用；对于psme2，作为NMD激活因子，起着促进降解作用，与Upf3b有部分功能冗余。
本论文不仅在斑马鱼中鉴定了一些新的潜在NMD底物，并发现Upf3a，在NMD中，扮演着双重角色，对于一些底物，起着促进降解作用，相反对于另一些底物起着抑制降解作用。
在NMD降解途径中，首先上游移码蛋白3B(UPF3B)与外显子拼接复合体(Exon-junction complex, EJC)结合，进一步招募UPF1和UPF2，然后在细胞质中介导无义mRNA降解。有意思的是，进化上与UPF3B蛋白高度同源的UPF3A同样可以与EJC结合，但多数研究显示UPF3A在无义mRNA降解中起着比较弱的作用，还有一篇报道证明UPF3A起着抑制NMD的作用。那么UPF3A在NMD中到底起怎样的作用呢？是否与UPF3B存在着功能冗余，又对不同的mRNA亚群起着相反的作用呢？
之前有关UPF3A和UPF3B在NMD中的功能研究大部分是在细胞系中进行的。本论文，利用upf3a和upf3b斑马鱼突变体，在有机体水平来探讨这两个家族成员在NMD中的功能。upf3a-/-发育正常，无明显表型，可育；upf3b-/-存活率较低，且外观异常。原位杂交显示，upf3a和upf3b都是母源基因；12小时和1天的胚胎中，upf3a和upf3b呈现为全身性的转录表达;2天胚胎中，upf3a在脑部富集表达，upf3b富集在内胚层中表达；3和3.5dpf时，upf3a除脑部以外，也在肠道富集表达，而upf3b继续富集在内胚层器官中表达。
一日龄斑马鱼胚胎转录组测序结果显示，upf3a-/-中的差异表达基因(Foldchange≥1.5和q<0.05)仅有359个，而upf3b-/-中有4451个，远多于upf3a-/-，这与二者表型的强弱相一致。根据已知的NMD底物特征，在转录组数据中筛选出Upf3a和Upf3b共同调控的潜在基因(包括相同调控和相反调控)，采用逆转录定量PCR(qRT-PCR)验证，进一步通过过表达upf3a或upf3b确定受Upf3a和Upf3b直接调控的mRNA。结果显示，Upf3a和Upf3b对一些潜在底物转录本都起着促进降解作用，作为NMD激活因子，二者具有部分功能冗余；同时，与Upf3b不同，Upf3a对于另外一些潜在底物转录本起着抑制降解的作用，可以提高一些mRNA的稳定性。进一步在野生型、upf3a单突变体、upf3b单突变体及upf3a；upf3b双突变体中检测几个已知的NMD底物水平，结果表明，Upf3a在NMD中确实扮演着双重角色：对于bbc3、mmp30，作为NMD抑制因子，起着抑制降解作用；对于psme2，作为NMD激活因子，起着促进降解作用，与Upf3b有部分功能冗余。
本论文不仅在斑马鱼中鉴定了一些新的潜在NMD底物，并发现Upf3a，在NMD中，扮演着双重角色，对于一些底物，起着促进降解作用，相反对于另一些底物起着抑制降解作用。