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在基因表达调控研究中，Acin1 功能不明。研究人员通过构建条件敲除小鼠，探究其在胚胎发育和骨骼肌中的作用。结果发现 Acin1 对胚胎发育至关重要，且在维持肌肉结构和稳态上有一定作用，为相关研究提供新思路。
在生命科学的神秘世界里，基因表达调控一直是科研人员关注的焦点。基因表达就像一场精密的交响乐，不仅在转录水平上受到调控，还通过转录后机制进行精细调节。可变剪接（Alternative splicing，AS）作为转录后调控的关键环节，如同一位神奇的魔法师，能让单一基因产生多种具有不同结构、定位、表达水平和生物学功能的蛋白质异构体。超过 90% 的人类基因都会经历可变剪接，一旦这一过程出现异常，就可能引发严重的功能障碍和疾病。
凋亡染色质凝聚诱导因子 1（Apoptotic chromatin condensation inducer 1，Acin1）是一种 RNA 结合蛋白，参与可变剪接的调控，但它在正常哺乳动物发育和疾病进展中的具体功能却如同被迷雾笼罩，知之甚少。Acin1 基因可通过可变剪接产生三种异构体，其蛋白结构包含典型的 RNA 识别基序和精氨酸 / 丝氨酸（RS）结构域，这些结构暗示着它在 mRNA 加工过程中可能扮演重要角色。此前研究虽有一些发现，但仍无法清晰勾勒出 Acin1 的功能全貌。为了揭开 Acin1 的神秘面纱，来自日本爱媛大学（Ehime University）等机构的研究人员踏上了探索之旅，他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员运用了多种关键技术方法来开展这项研究。在动物模型构建方面，通过将携带特定基因修饰的小鼠进行杂交，成功获得了全身 Acin1 基因敲除小鼠和骨骼肌肌纤维特异性 Acin1 基因敲除（Acin1 MKO）小鼠 。在分子生物学分析技术上，使用 RNA 测序（RNA-seq）来检测基因表达变化，借助 rMATS 和 CASH 软件分析可变剪接事件，还运用实时荧光定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）和逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）对相关基因的表达和剪接情况进行验证。同时，利用免疫荧光染色、组织学分析等实验技术，对小鼠胚胎和骨骼肌的形态、细胞增殖与凋亡等情况进行观察和检测。
研究结果
- 全身 Acin1 基因敲除小鼠表现出胚胎致死性：研究人员构建了用于条件基因打靶的载体，将其导入 J1 胚胎干细胞（ES cells），经筛选获得成功重组的 ES 细胞克隆，进而培育出嵌合体小鼠和杂合子突变小鼠。通过与 CAG-Cre 转基因小鼠杂交，获得全身 Acin1 基因敲除小鼠（Acin1D/D）。然而，在众多后代中未检测到Acin1D/D纯合子小鼠。对不同发育阶段胚胎的检测发现，E11.5 和 E12.5 的纯合子胚胎已坏死。在 E6.5 和 E7.5 时，Acin1D/D胚胎明显小于正常胚胎。进一步实验表明，Acin1 缺失会导致胚胎早期凋亡增加，而非细胞增殖减少。
- 骨骼肌肌纤维中 Acin1 缺乏改变肌肉形态并增加损伤易感性：在成年小鼠骨骼肌中，ACIN1 蛋白在肌纤维细胞核内含量较高。研究人员培育的 Acin1 MKO 小鼠能够存活且具有生育能力，但其骨骼肌重量和占体重的比例显著增加，而抓握力却无明显差异。对 Acin1 MKO 小鼠胫骨前肌（TA）的分析发现，肌纤维横截面积、最小费雷特直径、中央核肌纤维数量及比例均显著增加，同时胚胎型肌球蛋白重链（eMyHC）阳性区域面积和比例也增加，这表明肌肉损伤和再生增强。此外，Acin1 MKO 小鼠 TA 肌对伊文思蓝染料（Evans blue dye，EBD）的摄取增加，TUNEL 阳性细胞核增多，且 90 周龄小鼠比 12 周龄小鼠含有中央核的肌纤维比例更高。
- 转录组分析揭示 Acin1 缺乏诱导骨骼肌基因表达变化：对 Acin1 MKO 小鼠和对照小鼠 TA 肌进行 RNA-seq 分析，发现 413 个差异表达基因。基因本体论（Gene Ontology，GO）富集分析显示，上调基因主要与肌肉收缩、发育和分化相关的通路有关，而下调基因主要与精胺代谢过程相关。这表明 Acin1 缺乏导致的肌肉组织损伤可能诱导转录基因变化，从而促进代偿性肌肉肥大。
- Acin1 缺乏改变骨骼肌可变剪接模式：利用 rMATS 和 CASH 软件分析发现，Acin1 调节多种可变剪接事件，其中外显子跳跃（skipped exons，SEs）是受影响最显著的类型。综合分析确定了 55 个在 Acin1 MKO 小鼠肌肉中存在异常剪接模式的基因，GO 富集分析表明这些基因涉及肌肉结构发育、跨膜受体蛋白丝氨酸 / 苏氨酸激酶信号通路等多个生物学过程。对其中 5 个基因（Fxr1、Itga7、Sgcg、Card19 和 Mief2）的深入研究发现，它们的可变剪接变化包括外显子跳跃和内含子保留，且这些变化对基因表达和蛋白质产生不同影响。
研究结论与讨论
这项研究表明，Acin1 对小鼠胚胎发育至关重要，全身敲除 Acin1 会导致胚胎在 E11.5 左右死亡，这说明在早期发育过程中，Acin1 的功能不可或缺，且无法被其他 RNA 加工因子替代。在骨骼肌方面，Acin1 缺乏虽不会导致小鼠死亡，但会影响肌肉结构和稳态，使肌肉更易受损，且随着年龄增长，肌肉纤维的退变和再生不断积累。
研究还发现 Acin1 在可变剪接调控中起着关键作用，其缺乏会改变与肌肉功能和线粒体动力学相关基因的剪接模式。例如，Fxr1 和 Itga7 的剪接变化导致了未分化肌肉相关变体的表达增加，这与肌肉疾病的发生机制相关。
不过，该研究也存在一定局限性。RNA-seq 分析使用的短读长测序和相关软件可能无法全面识别所有剪接事件；未在蛋白质水平验证可变剪接变化的后果；对肌肉功能的评估仅局限于抓握力测试，缺乏更全面的功能分析；未直接评估代谢参数、肌肉纤维类型组成以及小鼠对运动挑战的反应等。
尽管如此，这项研究仍具有重要意义。它不仅让我们对 Acin1 在胚胎发育和肌肉稳态中的作用有了更深入的理解，还为后续研究提供了宝贵的线索和工具，如建立的Acin1Flax小鼠模型可用于进一步探究 Acin1 在其他组织中的功能，有望为相关疾病的治疗找到新的靶点和策略。未来研究若能解决这些局限性，将更全面地揭示 Acin1 介导的剪接调控对肌肉发育、稳态和功能的影响机制，为生命科学和健康医学领域带来新的突破。
