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(zhǎng)段的內(nèi)含子隔開(kāi)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(guò)程中,,內(nèi)含子被剪切掉,,而外顯子則被拼接起來(lái)形成蛋白質(zhì)的模板——mRNA。RNA加工過(guò)程中的錯(cuò)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。現(xiàn)在,,來(lái)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(zhǎng)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(wàn)年的昆蟲(chóng)進(jìn)化中被保留下來(lái),,并且這個(gè)機(jī)制還可能發(fā)生在人類(lèi)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(xiàng)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(méi)有留下任何線索——這也是人們之前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這些事件的原因,。
這些之前未檢測(cè)到的分子事件可能對(duì)預(yù)測(cè)一個(gè)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(guò)直接的拼接移除內(nèi)含子的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)位點(diǎn)上,。而循環(huán)拼接位點(diǎn)的突變可能導(dǎo)致其他的疾病,但目前尚未被確定出來(lái),。
循環(huán)式拼接依賴(lài)于一個(gè)“棘齒”位點(diǎn)(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(dòng),。棘齒點(diǎn)的一端含有與通常在內(nèi)含子開(kāi)始端發(fā)現(xiàn)的信號(hào)相似的一種核苷酸序列。這種信號(hào)序列毗鄰另外一個(gè)常發(fā)現(xiàn)于內(nèi)含子末端的序列,。這種獨(dú)特的配對(duì)使得一個(gè)棘齒點(diǎn)先充當(dāng)拼接一個(gè)上游外顯子的“受體”,,接著充當(dāng)拼接下一個(gè)下游棘齒點(diǎn)或外顯子的“捐贈(zèng)體”。當(dāng)這個(gè)過(guò)程從第一個(gè)棘齒點(diǎn)進(jìn)行到第二個(gè)棘齒點(diǎn)時(shí),,叫做“套索”的RNA小標(biāo)簽環(huán)從內(nèi)含子中被釋放出來(lái),。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(guò)程中任意內(nèi)含子釋放出的“套索”的分子工具,。在分析過(guò)程中,,他發(fā)現(xiàn)循環(huán)式的套索的量遠(yuǎn)超過(guò)直接套索的量——這意味著循環(huán)式拼接在長(zhǎng)的內(nèi)含子的切除中是主要的處理途徑。Lopez還將這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)和幾種果蠅及其他昆蟲(chóng)種類(lèi)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(cè)的循環(huán)拼接位點(diǎn)在長(zhǎng)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(wàn)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),。