生物體中的重要信息只有精確傳遞才能正常行使功能。而“大塊頭”的基因由于含有許多被長段的內(nèi)含子隔開的編碼片段(外顯子),因此信息的精確傳遞很負(fù)挑戰(zhàn)性,。
在加工過程中,,內(nèi)含子被剪切掉,,而外顯子則被拼接起來形成蛋白質(zhì)的模板——mRNA,。RNA加工過程中的錯誤能減少一種功能蛋白表達(dá)量的下降,或者產(chǎn)生一種壞的,、能夠干擾正常細(xì)胞行為的異常蛋白?,F(xiàn)在,來自卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的叫做“循環(huán)式拼接”(recursive splicing)的機(jī)理:以一種可預(yù)知的方式穩(wěn)定地切下長的內(nèi)含子并連接起剩余的外顯子,。這一發(fā)現(xiàn)公布在Genetics上,。
研究人員在果蠅中發(fā)現(xiàn)的這種機(jī)理在數(shù)千萬年的昆蟲進(jìn)化中被保留下來,,并且這個機(jī)制還可能發(fā)生在人類中。
他們發(fā)現(xiàn)果蠅中許多大的內(nèi)含子被多重的循環(huán)式拼接步驟所移除,。這些步驟包括了小的亞片段的連續(xù)切除,。這項研究還表明大多數(shù)循環(huán)式拼接事件在最終形成的mRNA中沒有留下任何線索——這也是人們之前沒有發(fā)現(xiàn)這些事件的原因。
這些之前未檢測到的分子事件可能對預(yù)測一個基因的構(gòu)成以及研究基因表達(dá),、突變和進(jìn)化具有深遠(yuǎn)的意義,。目前的數(shù)據(jù)表明至少有15%的致病突變發(fā)生在通過直接的拼接移除內(nèi)含子的標(biāo)準(zhǔn)信號位點上。而循環(huán)拼接位點的突變可能導(dǎo)致其他的疾病,,但目前尚未被確定出來,。
循環(huán)式拼接依賴于一個“棘齒”位點(Lopez先前在果蠅基因組中發(fā)現(xiàn)的一種形式的核苷酸基團(tuán))的不同尋常的活動。棘齒點的一端含有與通常在內(nèi)含子開始端發(fā)現(xiàn)的信號相似的一種核苷酸序列,。這種信號序列毗鄰另外一個常發(fā)現(xiàn)于內(nèi)含子末端的序列,。這種獨特的配對使得一個棘齒點先充當(dāng)拼接一個上游外顯子的“受體”,接著充當(dāng)拼接下一個下游棘齒點或外顯子的“捐贈體”,。當(dāng)這個過程從第一個棘齒點進(jìn)行到第二個棘齒點時,叫做“套索”的RNA小標(biāo)簽環(huán)從內(nèi)含子中被釋放出來,。周而復(fù)始,,循環(huán)式拼接最終讓兩段遙遠(yuǎn)的外顯子喜結(jié)連理。
Lopez的研究組還發(fā)明了分析在活體拼接過程中任意內(nèi)含子釋放出的“套索”的分子工具,。在分析過程中,,他發(fā)現(xiàn)循環(huán)式的套索的量遠(yuǎn)超過直接套索的量——這意味著循環(huán)式拼接在長的內(nèi)含子的切除中是主要的處理途徑。Lopez還將這些實驗數(shù)據(jù)與計算機(jī)和幾種果蠅及其他昆蟲種類的系統(tǒng)發(fā)生分析結(jié)合在一起進(jìn)行,。他們發(fā)現(xiàn)可預(yù)測的循環(huán)拼接位點在長度大于200kb的內(nèi)含子中的數(shù)量比預(yù)想的要多10倍,,并且其中92%在至少250萬年中具有保守性。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈表明循環(huán)式拼接在大基因的正確表達(dá)中起到重要的作用(生物通記者楊淑娟),。