圖｜研究發現一種名為 LUC7 蛋白質家族對於某些 mRNA 分子的準確剪接至關重要（來源：MIT News）
RNA 剪接是細胞內對基因表達極為關鍵的一個過程。當基因從 DNA 轉錄到信使 RNA（mRNA）後，mRNA 中不編碼蛋白質的部分（也就是內含子）會被切除，而編碼蛋白質的部分則會拼接在一起。這一過程由一種名為“剪接體”的大型蛋白質 – RNA 複合物調控。
現在，麻省理工學院的生物學家發現了一個新的調控機制，其能輔助確定剪接體在 mRNA 分子上的靶向位點。
研究人員指出，這種型別的調控似乎影響了大約 50% 人類基因的表達，並且在整個動物界以及植物中都存在。這些發現意味著，RNA 剪接這一基本的基因表達過程的調控比之前瞭解的更為複雜。
“在像人類這樣較為複雜的生物體中，RNA 剪接比酵母等模式生物更為複雜，儘管這是一個在分子層面高度保守的過程。人類剪接體具備一些特殊功能，使其能更高效地處理特定內含子。這樣的系統優勢之一，或許在於它能實現更為複雜的基因調控。”研究論文第一作者、麻省理工學院研究生 Connor Kenny 解釋道。
（來源：Nature Communications）
目前，這篇研究論文已經發表在 Nature Communications 上。該研究由美國國立衛生研究院（U.S. National Institutes of Health）和德國研究基金會（German Research Foundation）資助。該論文的通訊作者是麻省理工學院生物學 Uncas 和 Helen Whitaker 講席教授 Christopher Burge。
構建蛋白質
RNA 剪接這一過程於 20 世紀 70 年代後期被發現，它能讓細胞精準調控攜帶蛋白質合成指令的 mRNA 轉錄本內容。
每個 mRNA 轉錄本都包含編碼區（外顯子）和非編碼區（內含子），同時還包含一些位點，這些位點作為剪接發生位置的訊號，幫助細胞為所需蛋白質組裝正確的序列。這個過程使得單一基因可以產生多種蛋白質。
從進化的角度來看，當不同的外顯子被包含或排除時，剪接還可以改變基因和蛋白質的大小等。
在內含子上形成的剪接體由蛋白質和非編碼 RNA（即小核 RNA，snRNA）構成。在剪接體組裝的起始步驟中，一種名為 U1 snRNA 的 snRNA 分子會與內含子起始處的 5' 剪接位點結合。
此前，人們一直認為 5' 剪接位點與 U1 snRNA 之間的結合強度是決定內含子能否從 mRNA 轉錄本中被剪接掉的關鍵因素。
在這項新研究中，麻省理工學院團隊發現了一類名為 LUC7 的蛋白質家族也會影響是否發生剪接，但僅作用於一部分內含子，在人類細胞中，這一比例高達 50%。
先前已有大量研究證實 LUC7 蛋白與 U1 snRNA 存在關聯，但具體功能尚不清楚。
此次最新實驗表明，人類細胞中有三種不同的 LUC7 蛋白，其中兩種 LUC7 蛋白會與一種 5' 剪接位點特異性結合，研究人員將這種位點稱為 “右旋” 位點；第三種 LUC7 蛋白則與另一種型別的位點相互作用，稱其為 “左旋” 位點。
研究人員發現，大約 50% 的人類內含子包含一個“右旋”或“左旋”位點，而另一半內含子的剪接似乎不受 LUC7 蛋白相互作用的控制。
研究人員認為，這種調控方式為剪接過程增加了一層調節機制，有助於更高效地去除特定內含子。
“該論文證實了這兩種不同的 5' 剪接位點亞類的存在，並且它們可以相互獨立地進行調控。”Connor Kenny 指出，“一些核心剪接過程實際上比我們之前認識到的更為複雜，這促使我們重新審視那些我們曾認為正確的、高度保守的分子過程。”
解析剪接機制
先前研究表明，與右旋剪接位點結合的 LUC7 蛋白之一發生突變或缺失與血癌相關，大約有 10% 的急性髓性白血病（AML）就存在這種情況。
在此次新研究中，他們發現那些缺失了 LUC7L2 基因複製的 AML 細胞右旋剪接位點的剪接效率較低，並且，這些癌細胞還出現了與早期研究相同型別的代謝改變。
“瞭解某些急性髓性白血病中 LUC7 蛋白缺失對剪接的影響，有助於開發利用這些剪接差異治療該疾病的新療法。”Christopher Burge 表示，“目前已有一些小分子藥物用於治療其他疾病，比如脊髓性肌萎縮症，這些藥物能夠穩定 U1 snRNA 與特定 5' 剪接位點之間的相互作用。因此，明確特定 LUC7 蛋白對特定剪接位點相互作用的影響，或許有助於提升這類小分子藥物的特異性。”
研究人員與馬丁路德大學哈勒 – 維滕貝格教授 Sascha Laubinger 領導的實驗室合作，發現植物中的內含子同樣具有受 LUC7 蛋白調控的右旋和左旋 5' 剪接位點。
他們透過分析表明，這種剪接方式在植物、動物和真菌的共同祖先中就已出現，但在真菌從植物和動物分化後不久就消失了。
“我們對剪接機制和核心成分的認知，很多都源於相對早期的酵母遺傳學研究。”Christopher Burge 指出，“如今我們發現，人類和植物往往擁有更復雜的剪接機制，具有額外的成分可以獨立調控不同的內含子。”
接下來，研究人員計劃進一步分析 LUC7 蛋白與 mRNA 和剪接體其餘部分形成的結構，這將有助於他們更詳細地瞭解不同形式的 LUC7 蛋白如何與不同的5’剪接位點結合。
原文連結：
https://news.mit.edu/2025/mit-biologists-discover-new-type-control-over-rna-splicing-0220