研究发现细胞处理“大块头”基因的方式

懒扎衣

生物体中的重要信息只有精确传递才能正常行使功能。而“大块头”的基因由于含有许多被长段的内含子隔开的编码片段(外显子)，因此信息的精确传递很负挑战性。

    在加工过程中，内含子被剪切掉，而外显子则被拼接起来形成蛋白质的模板——mRNA。RNA加工过程中的错误能减少一种功能蛋白表达量的下降，或者产生一种坏的、能够干扰正常细胞行为的异常蛋白。现在，来自卡内基·梅隆大学的研究人员发现了一种新的叫做“循环式拼接”（recursive splicing）的机理：以一种可预知的方式稳定地切下长的内含子并连接起剩余的外显子。这一发现公布在Genetics上。

    研究人员在果蝇中发现的这种机理在数千万年的昆虫进化中被保留下来，并且这个机制还可能发生在人类中。

    他们发现果蝇中许多大的内含子被多重的循环式拼接步骤所移除。这些步骤包括了小的亚片段的连续切除。这项研究还表明大多数循环式拼接事件在最终形成的mRNA中没有留下任何线索——这也是人们之前没有发现这些事件的原因。

    这些之前未检测到的分子事件可能对预测一个基因的构成以及研究基因表达、突变和进化具有深远的意义。目前的数据表明至少有15％的致病突变发生在通过直接的拼接移除内含子的标准信号位点上。而循环拼接位点的突变可能导致其他的疾病，但目前尚未被确定出来。

    循环式拼接依赖于一个“棘齿”位点（Lopez先前在果蝇基因组中发现的一种形式的核苷酸基团）的不同寻常的活动。棘齿点的一端含有与通常在内含子开始端发现的信号相似的一种核苷酸序列。这种信号序列毗邻另外一个常发现于内含子末端的序列。这种独特的配对使得一个棘齿点先充当拼接一个上游外显子的“受体”，接着充当拼接下一个下游棘齿点或外显子的“捐赠体”。当这个过程从第一个棘齿点进行到第二个棘齿点时，叫做“套索”的RNA小标签环从内含子中被释放出来。周而复始，循环式拼接最终让两段遥远的外显子喜结连理。

    Lopez的研究组还发明了分析在活体拼接过程中任意内含子释放出的“套索”的分子工具。在分析过程中，他发现循环式的套索的量远超过直接套索的量——这意味着循环式拼接在长的内含子的切除中是主要的处理途径。Lopez还将这些实验数据与计算机和几种果蝇及其他昆虫种类的系统发生分析结合在一起进行。他们发现可预测的循环拼接位点在长度大于200kb的内含子中的数量比预想的要多10倍，并且其中92％在至少250万年中具有保守性。这些发现强烈表明循环式拼接在大基因的正确表达中起到重要的作用。  
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