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含子隔開的編碼片段(外顯子),,因此信息的精確傳遞很負挑戰(zhàn)性。
在加工過程中,,內含子被剪切掉,,而外顯子則被拼接起來形成蛋白質的模板——mRNA。RNA加工過程中的錯誤能減少一種功能蛋白表達量的下降,,或者產(chǎn)生一種壞的,、能夠干擾正常細胞行為的異常蛋白。現(xiàn)在,,來自卡內基·梅隆大學的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的叫做“循環(huán)式拼接”(recursive splicing)的機理:以一種可預知的方式穩(wěn)定地切下長的內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)的這種機理在數(shù)千萬年的昆蟲進化中被保留下來,,并且這個機制還可能發(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測一個基因的構成以及研究基因表達、突變和進化具有深遠的意義,。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含子的標準信號位點上,。而循環(huán)拼接位點的突變可能導致其他的疾病,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)的不同尋常的活動,。棘齒點的一端含有與通常在內含子開始端發(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)于內含子末端的序列,。這種獨特的配對使得一個棘齒點先充當拼接一個上游外顯子的“受體”,,接著充當拼接下一個下游棘齒點或外顯子的“捐贈體”。當這個過程從第一個棘齒點進行到第二個棘齒點時,,叫做“套索”的RNA小標簽環(huán)從內含子中被釋放出來,。周而復始,循環(huán)式拼接最終讓兩段遙遠的外顯子喜結連理,。
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)式的套索的量遠超過直接套索的量——這意味著循環(huán)式拼接在長的內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)與計算機和幾種果蠅及其他昆蟲種類的系統(tǒng)發(fā)生分析結合在一起進行,。他們發(fā)現(xiàn)可預測的循環(huán)拼接位點在長度大于200kb的內含子中的數(shù)量比預想的要多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)強烈表明循環(huán)式拼接在大基因的正確表達中起到重要的作用(生物通記者楊淑娟),。