本期Molecular Cell封面：將PTB-RNA比作金門大橋
人類基因組30億個堿基對僅編碼約2.5萬個蛋白質(zhì)基因，但是正常的人體功能需要約25萬以上的蛋白質(zhì),。人類蛋白質(zhì)編碼基因通暢被多個內(nèi)含子（平均6-7個）打斷成外顯子，而一個基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物可以通過外顯子的可變剪接方式而產(chǎn)生多個不同成熟mRNA,，繼而產(chǎn)生多種蛋白質(zhì)。最近的轉(zhuǎn)錄組研究表明人類90%以上的基因的pre-mRNA都是可變剪接的,?？勺兗艚拥恼{(diào)控對細(xì)胞分化、發(fā)育,、癌癥發(fā)生,，以及干細(xì)胞功能維持等至關(guān)重要。
由武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的張翼教授和付向東教授聯(lián)合指導(dǎo)的研究組采用CLIP-seq技術(shù),，在基因組水平認(rèn)識了可變剪接調(diào)控蛋白PTB（多聚嘧啶串結(jié)合蛋白）結(jié)合靶標(biāo)pre-mRNA的特征,。發(fā)現(xiàn)該蛋白在Hela細(xì)胞里與超過40% 的蛋白質(zhì)編碼基因轉(zhuǎn)錄出的pre-mRNA結(jié)合（包括與神經(jīng)細(xì)胞分化以及腫瘤發(fā)生相關(guān)的基因），20%的人類已知可變剪接事件與該蛋白的結(jié)合位點(diǎn)連鎖,。該研究組通過基因組定位和基因工程等方法,，揭示出該蛋白通過結(jié)合在pre-mRNA的不同位置而對可變外顯子的剪接實(shí)行正負(fù)雙向調(diào)控的機(jī)制。該發(fā)現(xiàn)打破了已寫入教科書的,、認(rèn)為PTB是可變剪接抑制蛋白的傳統(tǒng)觀念,。
該研究成果主要由武大研究生薛愿超和周宇等在武大完成的，于12月24日在《分子細(xì)胞》（Molecular Cell）上作為封面論文刊登發(fā)表（36卷第6期,，第996-1006頁），論文題目是Genome-wide analysis of PTB-RNA interactions reveals a strategy used by the general splicing repressor to modulate exon inclusion or skipping,。由西班牙科學(xué)家Juan Valcárcel教授為該文撰寫了評論文章：“RNA Processing: Redrawing the Map of Charted Territory”（P918-919）,，指出該文對基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)控研究領(lǐng)域的引領(lǐng)作用。該研究組同時在NCBI網(wǎng)站上公開發(fā)表了近五百萬個PTB在基因組上的結(jié)合標(biāo)簽序列,。
該研究成果有三方面重要意義：
（1）技術(shù)突破帶來的蛋白質(zhì)-RNA相互作用研究革命,。從基因組水平認(rèn)識RNA-蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的直接相互作用，不但對系統(tǒng)認(rèn)識可變剪接調(diào)控意義重大,，對認(rèn)識非編碼RNA所介導(dǎo)的基因表達(dá)調(diào)控也是至關(guān)重要的,。CLIP-seq（CLIP指in vivo Cross-Linking and ImmunoPrecipitation; seq指deep sequencing），也稱為HITS-CLIP,，是繼ChIPseq掀起轉(zhuǎn)錄調(diào)控研究高潮后,，研究轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)調(diào)控的王牌方法。該方法被Rockefeller大學(xué)Darnell研究組使用,，于去年11月在Nature上發(fā)表研究論文,。武漢大學(xué)的張翼-付向東研究組是國際上成功使用該技術(shù)的第四個研究小組（亞洲第一個）,。
（2）理論突破。技術(shù)革新給該研究組認(rèn)識PTB調(diào)控可變剪接的理論帶來了突破性機(jī)遇,。根據(jù)科學(xué)家們對該蛋白近20年的研究成果,，PTB已經(jīng)被當(dāng)作抑制可變剪接調(diào)控的模式蛋白寫進(jìn)許多教科書里了。但是張翼-付向東研究組的成果確鑿證明PTB可以對可變外顯子的剪接實(shí)行雙向調(diào)控,，最終的調(diào)控取向決定于它在pre-mRNA上的結(jié)合位置：在可變外顯子附近,，負(fù)向調(diào)控；在相鄰的組成型外顯子附件,，則正向調(diào)控,。
（3）PTB聯(lián)結(jié)的是一個廣泛的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。PTB是一個普遍表達(dá)的重要RNA結(jié)合蛋白,，這些年來被發(fā)現(xiàn)在神經(jīng)發(fā)育和腫瘤發(fā)生中有重要功能,。張翼-付向東研究小組的成果清楚表明PTB不是通過調(diào)控某一個基因的表達(dá)實(shí)現(xiàn)其生物學(xué)功能的，相反地,，它似乎是一個基因表達(dá)調(diào)控的協(xié)調(diào)員,，是可變剪接調(diào)控的指揮家。我們期待這張調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的解析會為人們帶來更多的驚奇和贊嘆,。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原始出處：
Molecular Cell, 24 December 2009 doi:10.1016/j.molcel.2009.12.003
Genome-wide Analysis of PTB-RNA Interactions Reveals a Strategy Used by the General Splicing Repressor to Modulate Exon Inclusion or Skipping
Yuanchao Xue1, 4, Yu Zhou1, 2, 4, Tongbin Wu1, Tuo Zhu1, Xiong Ji1, Young-Soo Kwon2, Chao Zhang1, Gene Yeo2, Douglas L. Black3, Hui Sun1, Xiang-Dong Fu1, 2, ,and Yi Zhang1, ,
1 State Key Laboratory of Virology, College of Life Sciences, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430072, China
2 Department of Cellular and Molecular Medicine, University of California, San Diego, La Jolla, CA 92093-0651, USA
3 Department of Microbiology, Immunology, and Molecular Genetics, Howard Hughes Medical Institute, University of California, Los Angeles, Los Angeles, CA 90095-1662, USA
Recent transcriptome analysis indicates that > 90% of human genes undergo alternative splicing, underscoring the contribution of differential RNA processing to diverse proteomes in higher eukaryotic cells. The polypyrimidine tract-binding protein PTB is a well-characterized splicing repressor, but PTB knockdown causes both exon inclusion and skipping. Genome-wide mapping of PTB-RNA interactions and construction of a functional RNA map now reveal that dominant PTB binding near a competing constitutive splice site generally induces exon inclusion, whereas prevalent binding close to an alternative site often causes exon skipping. This positional effect was further demonstrated by disrupting or creating a PTB-binding site on minigene constructs and testing their responses to PTB knockdown or overexpression. These findings suggest a mechanism for PTB to modulate splice site competition to produce opposite functional consequences, which may be generally applicable to RNA-binding splicing factors to positively or negatively regulate alternative splicing in mammalian cells.
