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麻省理工学院的生物学家发现了一种新型的RNA剪接调节，这种调节有助于确定哪些蛋白质编码外显子将被包含在信使RNA转录本中。
RNA剪接是一种细胞过程，对基因表达至关重要。基因从DNA复制到信使RNA后，RNA中不编码蛋白质的部分，即内含子，被剪掉，编码部分被拼接在一起。
这个过程是由一个叫做剪接体的大型蛋白质- rna复合物控制的。麻省理工学院的生物学家现在发现了一个新的调控层，它有助于确定剪接体将靶向信使RNA分子上的哪些位点。
研究小组发现，这种似乎影响大约一半人类基因表达的调节，在动物王国和植物中都有发现。这些发现表明，对RNA剪接的控制——基因表达的基础过程——比以前所知的要复杂得多。
“剪接在更复杂的生物中，比如人类，比在酵母等模式生物中要复杂得多，尽管这是一个非常保守的分子过程。人类剪接体上有铃铛和口哨，使其能够更有效地处理特定的内含子。这样一个系统的优势之一可能是它允许更复杂类型的基因调控，”麻省理工学院研究生、该研究的主要作者康纳·肯尼说。
麻省理工学院Uncas和Helen Whitaker生物学教授Christopher Burge是这项研究的资深作者，该研究发表在今天的《自然通讯》上。
构建蛋白质
RNA剪接是上世纪70年代末发现的一种过程，它允许细胞精确控制携带构建蛋白质指令的mRNA转录物的含量。
每个mRNA转录本包含编码区（称为外显子）和非编码区（称为内含子）。它们还包括作为信号的位点，指示剪接应该在哪里发生，使细胞能够为所需的蛋白质组装正确的序列。这一过程使单个基因能够产生多种蛋白质；在进化的时间尺度上，当不同的外显子被包括或排除时，剪接也可以改变基因和蛋白质的大小和内容。
剪接体在内含子上形成，由蛋白质和被称为小核rna （snrna）的非编码rna组成。在剪接体组装的第一步，一个被称为U1 snRNA的snRNA分子结合到内含子开始的5 '剪接位点上。到目前为止，人们一直认为5 '剪接位点与U1 snRNA之间的结合强度是内含子是否被剪接出mRNA转录物的最重要决定因素。
在这项新的研究中，麻省理工学院的研究小组发现，一个名为LUC7的蛋白质家族也有助于确定剪接是否会发生，但仅针对人类细胞中内含子的一个子集，高达50%。
在本研究之前，人们知道LUC7蛋白与U1 snRNA相关，但其确切功能尚不清楚。人类细胞中有三种不同的LUC7蛋白，肯尼的实验揭示了其中两种蛋白质与一种5 '剪接位点特异性地相互作用，研究人员称之为“右旋”。第三种人类LUC7蛋白与另一种不同的类型相互作用，研究人员称之为“左撇子”。
研究人员发现，大约一半的人类内含子包含一个右或左位点，而另一半似乎不受与LUC7蛋白相互作用的控制。研究人员说，这种类型的控制似乎增加了另一层调节，有助于更有效地去除特定的内含子。
肯尼说：“这篇论文表明，这两种不同的5 '剪接位点亚类存在，并且可以相互独立地进行调节。”“其中一些核心剪接过程实际上比我们之前认为的要复杂得多，这就需要我们对这些高度保守的分子过程进行更仔细的研究。”
“复杂拼接机械”
先前的研究表明，与右手剪接位点结合的LUC7蛋白之一的突变或缺失与血癌有关，包括大约10%的急性髓性白血病（AMLs）。在这项研究中，研究人员发现，失去LUC7L2基因拷贝的aml在右手剪接位点上剪接效率低下。在早期的研究中，这些癌症也发生了相同类型的代谢改变。
Burge说：“了解一些AML中LUC7蛋白的缺失如何改变剪接可以帮助设计利用这些剪接差异来治疗AML的疗法。”“也有用于其他疾病的小分子药物，如脊髓性肌萎缩症，可以稳定U1 snRNA与特定5 '剪接位点之间的相互作用。因此，了解特定的LUC7蛋白会影响特定剪接位点上的这些相互作用，有助于提高这类小分子的特异性。”
研究人员与哈勒维滕贝格马丁·路德大学教授Sascha Laubinger领导的实验室合作，发现植物中的内含子也有由Luc7蛋白调节的右手和左手5 '剪接位点。
研究人员的分析表明，这种类型的剪接出现在植物、动物和真菌的共同祖先中，但在真菌与植物和动物分离后不久，这种剪接就从真菌中消失了。
肯尼说：“我们对剪接如何工作以及核心成分的了解实际上来自于相对古老的酵母遗传学工作。”“我们看到的是，人类和植物往往有更复杂的剪接机制，有额外的成分可以独立调节不同的内含子。”
研究人员现在计划进一步分析由Luc7蛋白与mRNA和剪接体的其余部分相互作用形成的结构，这可以帮助他们更详细地了解不同形式的Luc7如何与不同的5 '剪接位点结合。
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