人类首次绘制出剪接体结构图谱,为深入理解这些复杂而精细的分子机器提供了新的视角
《科学》杂志于本月31日发布了一项由西班牙巴塞罗那基因组调控中心的研究团队所取得的突破性成果。他们成功绘制了人类剪接体的首个详尽结构图谱,这不仅为深入理解这一复杂而精细的分子机器提供了新的视角,也为开发新的治疗策略开辟了道路。
研究人员正在进行细胞培养。图片来源:西班牙巴塞罗那基因组调控中心
剪接体被誉为细胞内的“剪辑大师”,其主要任务是在DNA转录过程中精确地编辑遗传信息,使得单个基因能够编码出多种版本的蛋白质。据估计,大约90%的人类基因需要经过剪接体的处理。剪接过程中的任何差错都可能引发多种疾病。
尽管人类基因组中仅有约2万个蛋白质编码基因,但通过剪接机制,产生的蛋白质种类数量可以大幅增加,有些估计甚至超过10万种。为了深入研究剪接体的功能,科学家们调整了人类癌细胞内与剪接体相关的305个基因的表达水平,并观察了这些变化如何影响基因组剪接。
该研究揭示了剪接体内部各组成部分的独特调控功能,发现剪接体的核心蛋白并非被动地参与决策,而是主动地决定遗传信息的处理方式,进而影响蛋白质的多样性。例如,某些剪接体负责识别并删除特定的RNA片段,而其他的则确保在正确的位置进行切割,还有一些则起到保护作用,防止其他组件过早行动干扰未完成的工作。
研究还表明,剪接体是一个高度互联的系统,对任何一个组件的干扰都可能产生广泛的影响。科学家们认为,癌细胞对这种高度互联的剪接网络的依赖可能是其致命弱点。通过干预剪接过程,有可能使癌细胞陷入无法适应的状态,导致其自我毁灭。这一发现为未来的癌症治疗提供了新的思路。
人体内的每个细胞都依赖于DNA发出的精确指令才能正常运作。这些指令被转录成RNA,随后经历一个至关重要的编辑过程,即剪接。包括癌症在内,许多疾病都是由剪接错误引起的,而新的剪接体图谱可以帮助人们准确地确定患者细胞中出错的位置。我们欣喜地看到,纠正剪接错误的药物正在改善脊髓性肌萎缩症等罕见疾病的治疗。有了这份新图谱,未来有望将新疗法应用于其他疾病的治疗中。