RNA可变剪接与肺癌的发生发展

在人类的基因组中,超过90％的基因都会经历RNA可变剪接,可变剪接贯穿生命活动的始终.RNA剪接异常与人类的疾病密切相关,其中包括癌症.作为第二大致死因素,癌症对公共健康造成了严重的危害.在每年癌症新增及死亡病例中,肺癌均位于首位.研究发现,肺癌中存在大量剪接事件异常,可变剪接参与调控肺癌的发生和发展.在肺癌中,剪接因...     

可变剪接在神经发育过程中对生物学功能的影响

可变剪接(alternative splicing)发生在前体m RNA向成熟m RNA的转换过程中,是转录后表达调控和产生蛋白质多样性的重要机制。可变剪接在真核生物中普遍存在,神经系统发育作为一个极其复杂且严密的过程,可变剪接对它的影响更明显。近年来,一些参与神经发育的可变剪接事件已经得到一定程度的验证,可以得知它的发生影响了突触生长、突触传递和神经干细胞的形成等生物学功能。同时,当可变剪接的模式发生改变时往往也会造成神经系统的功能异常。因此,本文就可变剪接的机制进行了简短的介绍,探索其在神经发育及神经疾病中的作用,并简单总结了相关数据库。     

PTB蛋白:一种调控肿瘤代谢的RNA可变剪接调节因子

多聚嘧啶区结合蛋白(polypyrimidine tract binding protein,PTB或hnRNP I)是一种在细胞内部参与mRNA代谢过程的蛋白质。PTB蛋白可结合于核酸分子上富含嘧啶碱基的序列,对mRNA前体的剪接进行调控。如在部分肿瘤细胞中,PTB的表达量升高可对肿瘤代谢过程中关键的丙酮酸激酶M(pyruvate kinase M,PKM)基因的表达进行调控,通过抑制PKM基因的可变剪接的方式上调PKM2(pyruvate kinase M2,PKM2)的表达,进而强化肿瘤细胞的有氧糖酵解过程并促进肿瘤的发展。本文结合PTB蛋白的结构及其在PKM可变剪接过程中的调节机制,简要综述了PTB蛋白对肿瘤代谢的调控作用。     

影响RNA剪接的基因变异

发现和正确解读疾病相关突变是遗传病分子诊断和临床指导的关键。尽管二代测序技术的应用显著改善了突变检测效率,但解读突变的生物学效应仍然存在挑战。目前对基因检测结果的解读更多地关注突变对蛋白质结构和功能的影响,而忽视了基因变异对RNA剪接的影响。越来越多的证据显示引起RNA剪接异常的基因变异在疾病发生中发挥重要作用。本文对影响RNA剪接的主要突变类型和确认方法进行介绍,以期为准确判断突变的遗传效应提供参考。     

RNA剪接和剪接调控

ＲＮＡ剪接和剪接调控桂建芳（中国科学院水生生物研究所武汉４３００７２）基因是遗传的功能单位,蛋白是由基因表达的行使生理功能的主体。７０年代以前,人们对基因和蛋白的了解主要是来自于对细菌研究的认识,认为基因、ｍＲＮＡ和蛋白之间是一种线性关系,即基因上的脱氧核苷顺序全部转录成ｍＲＮＡ上的核苷顺序,ｍＲＮＡ上的核苷顺序再全部翻译成蛋白上的氨基酸顺序。     

癌症与可变剪接

可变剪接在发育、分化和癌症等过程中发挥着非常重要的作用。近年来,越来越多的研究表明可变剪接与癌症有着密切的关系,许多癌症相关基因受可变剪接调控。由于癌症特异性的剪接变体具有明显的诊断价值,使得对癌症与可变剪接的研究成为热点。简要概述了癌症相关基因的可变剪接、可变剪接变体的鉴定方法、可变剪接与癌症治疗等研究进展。     

RNA的错误剪接影响转基因的表达

利用PCR扩增方法获得1.5 kb人粒细胞集落刺激因子(G-CSF)基因组基因,将其受控于2.6 kb的鼠乳清酸蛋白(WAP)基因的启动子下,构建成乳腺表达载体.通过显微注射方法建立转基因鼠,PCR及DNA印迹鉴定证实获得两只转基因阳性鼠.在其乳腺表达出极低的G-CSF.为探讨低表达的原因,采用RT-PCR方法,从转基因鼠乳腺获得G-CSF cDNA,序列分析表明,其RNA剪接出现错误,将其第四外显子识别为内含子,由此导致其低水平表达.     

组学时代的可变剪接研究进展

可变剪接是造成生物体内转录组和蛋白质组多样性和复杂性的重要机制.自20世纪80年代间被首次报道以来,人们逐渐意识到生物体内的可变剪接现象广泛存在,其能够调节增殖、分化、发育、凋亡等一系列重要的生物学进程,且机体对其调控有着高度的精密性和统一性.近年来,随着高通量测序技术及生物信息学方法的飞速发展和完善,可变剪接研究领域取得了一系列新的成就,人们对可变剪接的认识也在不断加深,从最初对单一可变剪接事件的研究逐步深入到组学层面的分析:高通量组学数据的不断产出、整合,使得大规模、系统性可变剪接亚型功能的研究成为可能;在更为宏观的领域,组织、器官、物种或生理病理状态下特异性的剪接模式也逐渐为人们所知晓;同时,借助组学手段,剪接层面的临床治疗策略也开始崭露头角,并且有着传统分子治疗无可比拟的优越性.本文从组学的角度出发,回顾了近年来可变剪接领域取得的最新进展,并对其未来在基础及应用领域的发展方向做了初步的展望.     

细胞信号转导与可变剪接调控

大多数真核基因能够发生可变剪接,其调控对于生理和病理状态下细胞功能的实现至关重要,而异常可变剪接则可导致多种疾病。虽然已知可变剪接能够在转录后水平调节基因表达,然而目前仍不清楚特定的可变剪接模式是如何被调控的。越来越多的研究发现细胞信号和外界环境刺激能够调控靶基因的剪接模式,并且已发现一些与可变剪接调控有关的信号转导通路,而后者能够通过修饰剪接因子进而改变剪接因子的亚细胞定位或者活性,从而实现对靶基因可变剪接模式的调控。由细胞信号转导通路所构成的网络能够灵活多样地调控基因剪接,一条信号通路可调控多个基因剪接,而多条信号通路也可调控同一基因剪接,对于理解信号转导过程的分子机制具有重要意义。     

染色质结构与mRNA可变剪接

mRNA的可变剪接(alternative splicing)是一种由一个mRNA前体(pre-mRNA)通过不同的剪接方式产生多个mRNA变异体(variants)的RNA加工过程。在过去很长一段时间里,人们认为mRNA剪接过程是独立于转录过程的一个转录后RNA加工过程。然而,越来越多的实验证明mRNA剪接在很大程度上是与转录偶联发生的。因此,剪接调控会受到与转录相关因素的调控。本文将对染色质与mRNA剪接调控的相关性和染色质结构调控可变剪接的分子机制进行阐述。     

可变剪接与细胞凋亡调控

细胞凋亡(apoptosis)是多细胞生物的一种基本生命活动,在机体的生长发育、免疫调节及维持内环境稳定等各方面扮演着重要的角色.遗传和生化研究表明,细胞凋亡受到复杂而精细的调控.转录水平、翻译后水平等各种层次的调控,构成了一个复杂的凋亡调控网络.     

可变剪接与蛋白质结构多样性

研究可变剪接和蛋白质结构多样性之间的相关性,对于理解可变剪接的功能具有重要意义。已有研究支持可变剪接增加蛋白质结构多样性的观点,但可变剪接影响蛋白质结构的程度、机制等还尚未阐明。作者基于具有确定三维结构的可变剪接蛋白质变体数据,从蛋白质结构差异和结构稳定性两个方面对致病和非致病的可变剪接蛋白质变体对进行了比较分析;通过建立实际可变剪接变体集和随机可变剪接变体集,并定义蛋白质的多样性增量(increment of diversity,ID)和疏水非均一性(hydrophobic non-uniformity,HI),研究了可变剪接发生的非随机性。结果表明:现有的多数可变剪接事件与随机剪接相比,倾向于增加蛋白质结构多样性;产生结构差异较大蛋白质的可变剪接事件倾向于导致疾病的发生。作者还提出了正负选择压力的动态平衡假说解释这一现象,认为与生命活动相联系的正选择压力促使增加蛋白质结构多样性的可变剪接事件在群体中固定,但反向的负选择压力约束着可变剪接改变蛋白质结构的尺度,细胞中现有的可变剪接正是这两种正负选择压力之间保持动态平衡的结果。     

可变剪接的生物信息数据分析综述

前体mRNA的可变剪接是扩大真核生物蛋白质组多样性的重要基因调控机制。可变剪接的错误调节可以引起多种人类疾病。由于高通量技术的发展,生物信息学成为可变剪接研究的主要手段。本文总结了可变剪接在生物信息学领域的研究方法,同时也分析并预测了可变剪接的发展方向。     

嵌合RNA在肿瘤中的生物学意义

嵌合RNA(chimeric RNA)是来自不同基因的外显子片段通过一定的染色体重排或转录剪接机制形成的融合转录本,具有编码新RNA和/或蛋白质的潜能。嵌合RNA广泛存在于肿瘤和正常组织中,但不同的组织、细胞甚至分化的不同时间点都可能有其独特的嵌合RNA表达谱。目前,对嵌合RNA的研究尚处于起步阶段,其相关定义和术语尚不明确,因此,本文将对其进行统一规范。此外,为了从多维度认识“嵌合RNA”,本文将对嵌合RNA的形成机制和分类,以及其在肿瘤发生发展中的作用机制及其在不同肿瘤中的功能和应用进行详细论述。研究表明,嵌合RNA可编码一定的基因产物,在调控细胞的增殖、迁移、侵袭和凋亡等方面发挥重要作用。在肿瘤中,嵌合RNA可编码特异性蛋白质,通过改变细胞表型,或者直接以非编码嵌合RNA的形式影响基因的表达或调控通路,导致癌症的发生。基于此使得嵌合RNA及其编码产物有望成为诊断癌症的重要标志物和药物治疗的有效靶点。近年来,已在不同肿瘤中发现了多种特异性嵌合RNA,它们在疾病的发生和进展中发挥了重要的作用。目前,已有嵌合RNA及其产物作为分子靶标成功应用于临床诊断和治疗,或者评估疾病的预后。本文将...     

基于RNA-Seq数据识别果蝇剪接位点和可变剪接事件

完整基因结构的预测是当前生命科学研究的一个重要基础课题,其中一个关键环节是剪接位点和各种可变剪接事件的精确识别.基于转录组测序（RNA-seq）数据,识别剪接位点和可变剪接事件是近几年随着新一代测序技术发展起来的新技术策略和方法.本工作基于黑腹果蝇睾丸RNA-seq数据,使用TopHat软件成功识别出39718个果蝇剪接位点,其中有10584个新剪接位点.同时,基于剪接位点的不同组合,针对各类型可变剪接特征开发出计算识别算法,成功识别了8477个可变剪接事件（其中新识别的可变剪接事件3922个）,包括可变供体位点、可变受体位点、内含子保留和外显子缺失4种类型.RT-PCR实验验证了2个果蝇基因上新识别的可变剪接事件,发现了全新的剪接异构体.进一步表明,RNA-seq数据可有效应用于识别剪接位点和可变剪接事件,为深入揭示剪接机制及可变剪接生物学功能提供新思路和新手段.     

高通量测序在可变剪接中的研究进展

在真核生物基因表达的过程中, mRNA的可变剪接(alternative splicing, AS)导致同一基因蛋白质亚型多样性的产生,同时也增加了基因表达调控的多样性。高达95%的人类基因可以通过AS来产生具有不同功能的蛋白质。除此之外,约15%的人类遗传疾病和癌症与AS相关。作为一种精密的基因表达调控方式, AS协助完成重要的生物过程,如细胞发育和分化等。近年来,高通量测序的发展推动了AS在分析组织特异性基因表达领域的研究。然而,两者的有机结合应用仍然具有挑战性。该文总结了高通量测序在AS研究中的应用,进一步分析了其中存在的问题,并提出了解决方法,为推动该领域的发展提供了新的策略与思路。     

可变剪接在植物免疫中的研究进展

可变剪接是生物重要的转录后修饰过程,是转录组和蛋白组多样性的重要来源.可变剪接参与了植物众多生理过程,包括植物昼夜节律、生长发育等,在植物响应生物和非生物胁迫过程中尤为普遍.近年来,可变剪接被认为是植物抵御病原菌侵染的重要调控机制.本文综述了可变剪接在植物免疫各个层面的调控作用,包括调节重要免疫受体、R基因、激素信号路...     

核小体定位与RNA剪接

根据核小体定位序列和缺失序列的碱基分布特征,应用多样性增量二次判别方法(IDQD)构建模型对这两类序列进行了区分,受试者操作特性曲线下的面积达到了0.958．应用这一模型研究了核小体在人类基因组剪接位点(GT/AG)邻近序列中的分布方式,发现外显子所对应的DNA序列通常倾向参与核小体的形成,并且由它所转录的RNA统计上具有较强的刚性,而剪接位点及其邻近的内含子对应的DNA序列则避免参与核小体的形成,所转录的RNA统计上具有较强的柔性．进一步还发现,DNA序列的核小体定位/缺失和RNA的刚性/柔性具有统计相关性,为从机制上解释为何前体RNA剪接事件与DNA序列中的核小体定位信息有关提供了依据．     

可变剪接与细胞调亡调控

细胞凋亡 (ａｐｏｐｔｏｓｉｓ)是多细胞生物的一种基本生命活动 ,在机体的生长发育、免疫调节及维持内环境稳定等各方面扮演着重要的角色。遗传和生化研究表明 ,细胞凋亡受到复杂而精细的调控。转录水平、翻译后水平等各种层次的调控 ,构成了一个复杂的凋亡调控网络。真核生物中 ,绝大多数蛋白质基因的初始转录产物ｐｒｅ ｍＲＮＡ必须经过剪接等加工过程 ,才能形成成熟的ｍＲＮＡ。可变剪接 (ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓｐｌｉｃｉｎｇ)是指同一种ｐｒｅ ｍＲＮＡ具有多种剪接程序 ,能形成不同的ｍＲＮＡ。可变剪接是ｐｒｅ ｍＲ ＮＡ加工过…