南方医科大博士Cell发表重要成果

　　

生物通报道：一个跨国团队首次对选择性剪切进行了大规模的系统性研究。他们最近在Cell杂志上发表文章指出，同一个基因编码的蛋白质异构体常常承担着截然不同的作用，不论它们结构上有多么相似。南方医科大学第一附属医院（南方医院）的Xinping Yang博士是这篇文章的共同第一作者。

这一发现将显著影响我们的生物学认识以及未来的研究方向。研究人员认为，我们有必要分别研究各个蛋白质异构体的正常功能，阐明它们在疾病中扮演的不同角色。“过去在研究癌症相关蛋白的时候，我们往往选择细胞、组织或器官中最普遍的异构体，”这篇文章的资深作者，Dana-Farber癌症研究所的David E. Hill博士说。“其实不那么普遍的蛋白质异构体也可能与疾病有关，并且有望成为新的治疗靶标。”

选择性剪切是一个基因生成多个蛋白质异构体的重要途径。研究人员通过自己开发的ORF-Seq技术，鉴定和克隆了大量的选择性剪切产物（开放阅读框ORF）。他们由此获得了506个基因的1423个蛋白质异构体，并对其中1,035个蛋白质异构体进行深入研究。他们将这些异构体与15,000个人类蛋白配对，分析它们的互作情况。

“来自同一个基因的蛋白质异构体，互作对象往往差异很大，”文章的另一位第一作者Gloria Sheynkman博士说。“这些异构体在细胞中的作用可能大不相同。”在绝大多数情况下，异构体只分享不到一半的互作对象。互作对象完全不同的异构体占到总数的16%。

“剪切异构体的互作对象存在显著差异，说明仅在基因水平上鉴定疾病通路是不够的，我们的研究应当更加深入，”文章的另一位资深作者，加州大学的Lilia Iakoucheva说。“更为详细的蛋白质互作网络对于理解人类疾病有很重要的意义。”

2014年08月，研究者们开发了一个可以口服的小分子药物，这种药物能够改变特定mRNA的剪切，在运动神经元中恢复关键蛋白的合成。运动神经元负责将神经系统的信号传递给肌肉纤维。在脊髓性肌萎缩症（SMA）患者中，运动神经元缺乏生存所需的一种蛋白，结果神经元逐步死亡而患者肌肉日渐萎缩。研究人员用自己的药物对SMA小鼠模型进行治疗，成功改善了小鼠的肌肉量、运动机能和生存情况。（更多信息请参见：Science：口服RNA剪切药物有望治疗绝症）

2014年12月Cell杂志发表的一项研究表明，微小的基因片段microexon会影响神经系统中的蛋白互作。神经元通过选择性剪切使用microexon，microexon拼接到mRNA上生成神经系统必需的一些蛋白。这一过程如果出现异常，神经系统的功能就会受到重要影响。这一发现位让人们开辟了研究自闭症病因的新途径。（更多信息请参见：Cell发现一种新型剪切调控）

2015年8月多伦多大学的研究人员在Science杂志上发表文章指出，我们人类成为地球上最聪明的动物得益于一个关键性分子事件。在脊椎动物中，大脑的大小和复杂程度存在着很大的差异。举例来说，人类和青蛙已经独立演化了三亿五千万年，其大脑功能已经有天壤之别。那么这巨大的差距是如何形成的呢？研究显示，PTBP1蛋白的选择性剪切控制着神经元的生成，帮助哺乳动物进化出更大更复杂的大脑。（更多信息请参见：Science：人类凭什么成为万物之灵）

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：Widespread Expansion of Protein Interaction Capabilities by Alternative Splicing