RNA剪接是基因表達(dá)中的關(guān)鍵細(xì)胞過程。在基因從DNA轉(zhuǎn)錄為信使RNA后，非編碼的內(nèi)含子片段會被切除，編碼的外顯子則會被重新連接。
在最新發(fā)表于《Nature Communications》的研究中，麻省理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)揭開了基因表達(dá)調(diào)控領(lǐng)域的重要謎題：他們發(fā)現(xiàn)LUC7蛋白家族通過"左右手"調(diào)控法則，主導(dǎo)著約50%人類基因的RNA剪接進(jìn)程。
從"分子剪刀"到"智能編輯器"的認(rèn)知躍遷
作為基因表達(dá)的核心環(huán)節(jié)，RNA剪接過程猶如精密的分子剪刀——當(dāng)DNA轉(zhuǎn)錄為信使RNA后，剪接體需精準(zhǔn)切除非編碼的內(nèi)含子，并將外顯子重新拼接。傳統(tǒng)理論認(rèn)為，U1 snRNA與5'剪接位點(diǎn)的結(jié)合強(qiáng)度是剪接效率的決定因素。然而，麻省理工學(xué)院Christopher Burge教授團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，LUC7蛋白家族通過識別“右旋型”和“左旋型”兩種剪接信號位點(diǎn)，構(gòu)建了全新的調(diào)控維度。
"左右互搏"的分子調(diào)控哲學(xué)
研究顯示，人類三種LUC7蛋白形成精妙分工：LUC7L1/L2專司右旋位點(diǎn)識別，而LUC7L3則負(fù)責(zé)左旋位點(diǎn)解碼。這種"左右手"調(diào)控機(jī)制在動(dòng)物界和植物中廣泛存在，暗示其進(jìn)化保守性。更值得注意的是，約半數(shù)人類內(nèi)含子攜帶此類特殊信號位點(diǎn)，使得基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度呈指數(shù)級增長。
圖 1：人 LUC7 蛋白影響具有不同組成的 5' 剪接位點(diǎn)。
"這相當(dāng)于發(fā)現(xiàn)了剪接體的第二操作系統(tǒng)，"論文第一作者Connor Kenny解釋，"不同LUC7亞型如同分子開關(guān)，賦予細(xì)胞在不同生理狀態(tài)下動(dòng)態(tài)調(diào)控基因表達(dá)譜的能力。"
從實(shí)驗(yàn)室到臨床的轉(zhuǎn)化藍(lán)圖
該研究的臨床應(yīng)用價(jià)值在白血病機(jī)制解析中初現(xiàn)端倪：10%急性髓性白血病患者存在LUC7L2基因缺失，導(dǎo)致右旋位點(diǎn)剪接效率顯著下降。這一發(fā)現(xiàn)為開發(fā)針對異常剪接的靶向療法提供了分子靶標(biāo)。研究團(tuán)隊(duì)更指出，現(xiàn)有治療脊髓性肌萎縮癥的小分子藥物可能通過與LUC7蛋白的協(xié)同作用增強(qiáng)療效。
跨物種的進(jìn)化啟示錄
通過與德國馬丁·路德大學(xué)的合作研究，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)植物界同樣存在"左右手"剪接調(diào)控系統(tǒng)。進(jìn)化分析顯示，這種機(jī)制起源于動(dòng)植物分化前的共同祖先，卻在真菌進(jìn)化過程中神秘消失。這一發(fā)現(xiàn)為研究復(fù)雜生命系統(tǒng)的演化規(guī)律提供了關(guān)鍵線索。
解碼生命調(diào)控的"暗物質(zhì)"
研究團(tuán)隊(duì)正著手解析LUC7蛋白與剪接體的三維互作結(jié)構(gòu)，Burge教授表示："我們可能正在打開基因調(diào)控的潘多拉魔盒，這些'分子開關(guān)'的運(yùn)作規(guī)律，或?qū)⒏膶懞铣缮飳W(xué)和基因治療的技術(shù)版圖。"
該突破性發(fā)現(xiàn)不僅刷新了基礎(chǔ)生物學(xué)教科書，其揭示的"左右手"調(diào)控法則，更為癌癥、遺傳病等重大疾病的精準(zhǔn)醫(yī)療提供了全新視角。隨著對LUC7蛋白家族研究的深入，人類距離完全破譯生命密碼的終極目標(biāo)又近了一步。
雜志：Nature Communications
DOI：10.1038/s41467-025-56577-4
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