浙江大学生命科学学院的研究团队在《Nature Communications》杂志上发表了关于可变剪接的研究新成果,揭示了剪接异构体的惊人多样性。文章的通讯作者是浙江大学生命科学学院的金勇丰教授。
可变剪接(alternative splicing)是一种重要的基因表达调控机制,能够从单个基因产生多种不同的mRNA异构体,进而编码功能各异的蛋白质。果蝇的Dscam1基因和脊椎动物的原钙黏蛋白(Pcdhs)是可变剪接的经典范例。在黑腹果蝇中,Dscam1通过互斥剪接编码多达38,016种不同的异构体,而脊椎动物的Pcdhs则通过可变启动子生成异构体多样性。
研究人员在螯肢动物中发现了一个新的Dscam基因家族,这些基因较短且具有串联排列的5'表达盒(cassettes)。这些短Dscam(sDscam)通过可变启动子和可变剪接两种途径产生了大量的异构体。进一步研究表明,sDscam与果蝇Dscam1具有很高的序列相似性,且其组织结构与脊椎动物Pcdhs的5'可变区非常相似。这一发现对于理解果蝇Dscam1和脊椎动物Pcdhs的功能相似性具有重要意义。
此前,一个跨国团队在《Cell》杂志上发表了首个大规模系统性可变剪接研究,指出同一基因编码的蛋白质异构体常常承担着截然不同的作用,无论它们在结构上多么相似。南方医科大学第一附属医院的Xinping Yang博士是该文章的共同第一作者。这一发现将显著影响我们对生物学的认识以及未来的研究方向,提示我们需要分别研究各个蛋白质异构体的正常功能及其在疾病中的角色。
此外,多伦多大学的研究人员在《Science》杂志上指出,人类成为地球上最聪明的动物得益于一个关键性分子事件。在脊椎动物中,大脑的大小和复杂程度存在巨大差异,而可变剪接(AS)是造成物种差异的主要原因。PTBP1蛋白的可变剪接控制着神经元的生成,帮助哺乳动物进化出更大、更复杂的大脑。
在疾病治疗方面,脊髓性肌萎缩症(SMA)是一种由运动神经元缺乏生存所需蛋白引起的疾病,目前仍是不治之症。罗氏制药、PTC Therapeutics、SMA基金会、南加州大学和哈佛大学的研究者合作开发了一种口服小分子药物,能够改变特定mRNA的剪接,在运动神经元中恢复关键蛋白的合成。该药物在SMA小鼠模型中成功改善了肌肉量、运动机能和生存情况,成果发表在《Science》杂志上。
作者简介:
金勇丰,教授、博士、博士生导师。国家自然科学杰出青年基金获得者,教育部“新世纪优秀人才支持计划”获得者,浙江省“新世纪151人才工程”重点层次培养人员,浙江省青年科技奖获得者,奥地利维也纳大学、美国布朗大学高级访问学者。获国家技术发明二等奖1项(第3名)、省部科技进步奖6项。目前主持“重大新药创制”科技重大专项等课题。近年在《Nat Struct Mol Biol》、《Nucl Acids Res》、《RNA》、《MBE》等国内外著名学术期刊发表学术论文20余篇。