子科生物報(bào)道：RNA剪接是一種細(xì)胞過程，對基因表達(dá)至關(guān)重要?；驈腄NA復(fù)制到信使RNA后，RNA中不編碼蛋白質(zhì)的部分，即內(nèi)含子，被剪掉，編碼部分被拼接在一起。

這個(gè)過程是由一個(gè)叫做剪接體的大型蛋白質(zhì)- rna復(fù)合物控制的。麻省理工學(xué)院的生物學(xué)家現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的調(diào)控層，它有助于確定剪接體將靶向信使RNA分子上的哪些位點(diǎn)。

研究小組發(fā)現(xiàn)，這種似乎影響大約一半人類基因表達(dá)的調(diào)節(jié)，在動物王國和植物中都有發(fā)現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)表明，對RNA剪接的控制——基因表達(dá)的基礎(chǔ)過程——比以前所知的要復(fù)雜得多。

“剪接在更復(fù)雜的生物中，比如人類，比在酵母等模式生物中要復(fù)雜得多，盡管這是一個(gè)非常保守的分子過程。人類剪接體上有鈴鐺和口哨，使其能夠更有效地處理特定的內(nèi)含子。這樣一個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)勢之一可能是它允許更復(fù)雜類型的基因調(diào)控，”麻省理工學(xué)院研究生、該研究的主要作者康納·肯尼說。

麻省理工學(xué)院Uncas和Helen Whitaker生物學(xué)教授Christopher Burge是這項(xiàng)研究的資深作者，該研究發(fā)表在今天的《自然通訊》上。

構(gòu)建蛋白質(zhì)

RNA剪接是上世紀(jì)70年代末發(fā)現(xiàn)的一種過程，它允許細(xì)胞精確控制攜帶構(gòu)建蛋白質(zhì)指令的mRNA轉(zhuǎn)錄物的含量。

每個(gè)mRNA轉(zhuǎn)錄本包含編碼區(qū)（稱為外顯子）和非編碼區(qū)（稱為內(nèi)含子）。它們還包括作為信號的位點(diǎn)，指示剪接應(yīng)該在哪里發(fā)生，使細(xì)胞能夠?yàn)樗璧牡鞍踪|(zhì)組裝正確的序列。這一過程使單個(gè)基因能夠產(chǎn)生多種蛋白質(zhì)；在進(jìn)化的時(shí)間尺度上，當(dāng)不同的外顯子被包括或排除時(shí)，剪接也可以改變基因和蛋白質(zhì)的大小和內(nèi)容。

剪接體在內(nèi)含子上形成，由蛋白質(zhì)和被稱為小核rna （snrna）的非編碼rna組成。在剪接體組裝的第一步，一個(gè)被稱為U1 snRNA的snRNA分子結(jié)合到內(nèi)含子開始的5 '剪接位點(diǎn)上。到目前為止，人們一直認(rèn)為5 '剪接位點(diǎn)與U1 snRNA之間的結(jié)合強(qiáng)度是內(nèi)含子是否被剪接出mRNA轉(zhuǎn)錄物的最重要決定因素。

在這項(xiàng)新的研究中，麻省理工學(xué)院的研究小組發(fā)現(xiàn)，一個(gè)名為LUC7的蛋白質(zhì)家族也有助于確定剪接是否會發(fā)生，但僅針對人類細(xì)胞中內(nèi)含子的一個(gè)子集，高達(dá)50%。

在本研究之前，人們知道LUC7蛋白與U1 snRNA相關(guān)，但其確切功能尚不清楚。人類細(xì)胞中有三種不同的LUC7蛋白，肯尼的實(shí)驗(yàn)揭示了其中兩種蛋白質(zhì)與一種5 '剪接位點(diǎn)特異性地相互作用，研究人員稱之為“右旋”。第三種人類LUC7蛋白與另一種不同的類型相互作用，研究人員稱之為“左撇子”。

研究人員發(fā)現(xiàn)，大約一半的人類內(nèi)含子包含一個(gè)右或左位點(diǎn)，而另一半似乎不受與LUC7蛋白相互作用的控制。研究人員說，這種類型的控制似乎增加了另一層調(diào)節(jié)，有助于更有效地去除特定的內(nèi)含子。

肯尼說：“這篇論文表明，這兩種不同的5 '剪接位點(diǎn)亞類存在，并且可以相互獨(dú)立地進(jìn)行調(diào)節(jié)?！薄捌渲幸恍┖诵募艚舆^程實(shí)際上比我們之前認(rèn)為的要復(fù)雜得多，這就需要我們對這些高度保守的分子過程進(jìn)行更仔細(xì)的研究?！?/p>

“復(fù)雜拼接機(jī)械”

先前的研究表明，與右手剪接位點(diǎn)結(jié)合的LUC7蛋白之一的突變或缺失與血癌有關(guān)，包括大約10%的急性髓性白血?。ˋMLs）。在這項(xiàng)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，失去LUC7L2基因拷貝的aml在右手剪接位點(diǎn)上剪接效率低下。在早期的研究中，這些癌癥也發(fā)生了相同類型的代謝改變。

Burge說：“了解一些AML中LUC7蛋白的缺失如何改變剪接可以幫助設(shè)計(jì)利用這些剪接差異來治療AML的療法?！薄耙灿杏糜谄渌膊〉男》肿铀幬?，如脊髓性肌萎縮癥，可以穩(wěn)定U1 snRNA與特定5 '剪接位點(diǎn)之間的相互作用。因此，了解特定的LUC7蛋白會影響特定剪接位點(diǎn)上的這些相互作用，有助于提高這類小分子的特異性。”

研究人員與哈勒維滕貝格馬丁·路德大學(xué)教授Sascha Laubinger領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室合作，發(fā)現(xiàn)植物中的內(nèi)含子也有由Luc7蛋白調(diào)節(jié)的右手和左手5 '剪接位點(diǎn)。

研究人員的分析表明，這種類型的剪接出現(xiàn)在植物、動物和真菌的共同祖先中，但在真菌與植物和動物分離后不久，這種剪接就從真菌中消失了。

肯尼說：“我們對剪接如何工作以及核心成分的了解實(shí)際上來自于相對古老的酵母遺傳學(xué)工作?！薄拔覀兛吹降氖牵祟惡椭参锿懈鼜?fù)雜的剪接機(jī)制，有額外的成分可以獨(dú)立調(diào)節(jié)不同的內(nèi)含子?！?/p>

研究人員現(xiàn)在計(jì)劃進(jìn)一步分析由Luc7蛋白與mRNA和剪接體的其余部分相互作用形成的結(jié)構(gòu)，這可以幫助他們更詳細(xì)地了解不同形式的Luc7如何與不同的5 '剪接位點(diǎn)結(jié)合。