Pre-mRNA選擇性剪接調(diào)控機(jī)制：從分子基礎(chǔ)到生物功能的深度解析

Pre-mRNA選擇性剪接調(diào)控機(jī)制：從分子基礎(chǔ)到生物功能的深度解析一、引言1.1研究背景與意義在真核生物基因表達(dá)的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中，Pre-mRNA選擇性剪接（AlternativeSplicingofPre-mRNA）占據(jù)著核心地位，堪稱生命活動(dòng)精細(xì)調(diào)控的關(guān)鍵樞紐。從分子生物學(xué)的基礎(chǔ)原理來看，基因表達(dá)是從DNA轉(zhuǎn)錄為Pre-mRNA，再經(jīng)過一系列復(fù)雜的加工過程，最終翻譯為蛋白質(zhì)的過程。而Pre-mRNA選擇性剪接則在這一過程中扮演著“編輯大師”的角色，它能夠從單個(gè)基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的Pre-mRNA中，通過不同的剪接方式，去除內(nèi)含子并連接外顯子，產(chǎn)生多種不同的成熟mRNA轉(zhuǎn)錄本，進(jìn)而翻譯出結(jié)構(gòu)和功能各異的蛋白質(zhì)異構(gòu)體。這種獨(dú)特的調(diào)控機(jī)制極大地增加了蛋白質(zhì)組的復(fù)雜性和生物分子的多樣性。據(jù)估算，在人類基因中，超過90%的多外顯子基因都存在選擇性剪接現(xiàn)象。這意味著，有限的基因數(shù)量能夠通過選擇性剪接產(chǎn)生數(shù)以萬計(jì)的蛋白質(zhì)變體，極大地拓展了遺傳信息的編碼潛力，為生物體執(zhí)行復(fù)雜多樣的生物學(xué)功能提供了分子基礎(chǔ)。從細(xì)胞層面來看，不同的蛋白質(zhì)異構(gòu)體在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮著截然不同的作用，它們參與細(xì)胞的增殖、分化、凋亡、信號(hào)傳導(dǎo)等幾乎所有重要的生理過程，并且在不同的組織器官、發(fā)育階段以及細(xì)胞狀態(tài)下，選擇性剪接事件呈現(xiàn)出高度特異性的表達(dá)模式。在胚胎發(fā)育的早期階段，一系列關(guān)鍵基因的選擇性剪接變化精確地調(diào)控著細(xì)胞的分化方向和組織器官的形成。以神經(jīng)發(fā)育為例，神經(jīng)細(xì)胞特異性的剪接異構(gòu)體對(duì)于神經(jīng)元的遷移、軸突的生長和突觸的形成至關(guān)重要；在心血管系統(tǒng)發(fā)育中，心肌細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞中基因的選擇性剪接差異決定了心臟和血管的正常結(jié)構(gòu)與功能。在成年生物體中，選擇性剪接同樣維持著組織器官的穩(wěn)態(tài)平衡。例如，在肌肉組織中，特定基因的選擇性剪接受調(diào)控于肌肉收縮活動(dòng)和代謝需求，確保肌肉正常的收縮功能和能量代謝。在免疫系統(tǒng)中，免疫細(xì)胞在識(shí)別病原體后，通過基因的選擇性剪接迅速調(diào)整免疫應(yīng)答相關(guān)蛋白的表達(dá)，增強(qiáng)機(jī)體的免疫防御能力。當(dāng)Pre-mRNA選擇性剪接的調(diào)控機(jī)制出現(xiàn)異常時(shí)，往往會(huì)引發(fā)一系列嚴(yán)重的疾病，對(duì)人類健康構(gòu)成巨大威脅。癌癥是選擇性剪接異常與疾病關(guān)聯(lián)的典型代表。在多種癌癥類型中，如乳腺癌、肺癌、結(jié)直腸癌等，大量基因的選擇性剪接模式發(fā)生顯著改變。這些異常的剪接異構(gòu)體可能導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞獲得增殖優(yōu)勢(shì)、逃避凋亡、增強(qiáng)侵襲和轉(zhuǎn)移能力，以及對(duì)化療藥物產(chǎn)生耐藥性。例如，一些癌癥相關(guān)基因的異常剪接會(huì)產(chǎn)生具有促癌活性的蛋白質(zhì)變體，它們能夠激活細(xì)胞增殖信號(hào)通路，抑制腫瘤抑制基因的功能，從而推動(dòng)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。研究還發(fā)現(xiàn)，某些癌癥特異性的剪接異構(gòu)體可以作為潛在的診斷標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)，為癌癥的早期診斷和精準(zhǔn)治療提供了新的方向。神經(jīng)系統(tǒng)疾病也是選擇性剪接異常的重災(zāi)區(qū)。神經(jīng)退行性疾病如阿爾茨海默病、帕金森病、亨廷頓舞蹈癥等，都與神經(jīng)細(xì)胞中特定基因的選擇性剪接失調(diào)密切相關(guān)。在阿爾茨海默病中，淀粉樣前體蛋白（APP）基因的異常剪接會(huì)導(dǎo)致β-淀粉樣蛋白的過度產(chǎn)生和聚集，這是阿爾茨海默病發(fā)病的關(guān)鍵病理特征之一；在帕金森病中，α-突觸核蛋白基因的選擇性剪接異常與蛋白質(zhì)的錯(cuò)誤折疊和聚集有關(guān)，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)元的死亡和神經(jīng)功能的衰退。此外，一些神經(jīng)發(fā)育障礙疾病，如自閉癥、智力障礙等，也被發(fā)現(xiàn)與基因的選擇性剪接異常有關(guān)，這些異?？赡苡绊懮窠?jīng)細(xì)胞的正常發(fā)育和功能連接，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育異常。除了癌癥和神經(jīng)系統(tǒng)疾病，肌肉疾病如杜氏肌營養(yǎng)不良癥（DMD）、強(qiáng)直性肌營養(yǎng)不良癥（DM）等，同樣與Pre-mRNA選擇性剪接的缺陷緊密相連。在DMD中，抗肌萎縮蛋白基因的異常剪接導(dǎo)致無法產(chǎn)生正常功能的抗肌萎縮蛋白，使得肌肉細(xì)胞膜的穩(wěn)定性受損，進(jìn)而引發(fā)肌肉進(jìn)行性萎縮和無力；在DM中，特定基因的異常剪接會(huì)干擾肌肉細(xì)胞的正常代謝和功能，導(dǎo)致肌肉強(qiáng)直、萎縮等癥狀。這些肌肉疾病通常具有進(jìn)行性和不可逆性，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和壽命，目前臨床上缺乏有效的根治方法。鑒于Pre-mRNA選擇性剪接在正常生命活動(dòng)中的關(guān)鍵作用以及其異常與眾多疾病的緊密聯(lián)系，深入研究其調(diào)控機(jī)制具有極其重要的理論意義和臨床應(yīng)用價(jià)值。從理論層面而言，對(duì)選擇性剪接調(diào)控機(jī)制的深入探究有助于我們更加全面、系統(tǒng)地理解基因表達(dá)調(diào)控的分子機(jī)制，填補(bǔ)生命科學(xué)領(lǐng)域在這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)的認(rèn)知空白。它不僅能夠揭示遺傳信息從DNA到蛋白質(zhì)傳遞過程中的精細(xì)調(diào)控奧秘，還能為進(jìn)化生物學(xué)研究提供重要線索，解釋生物在進(jìn)化過程中如何通過選擇性剪接來增加遺傳多樣性和適應(yīng)環(huán)境變化。從臨床應(yīng)用角度來看，對(duì)Pre-mRNA選擇性剪接調(diào)控機(jī)制的研究成果有望為疾病的診斷、治療和預(yù)防開辟全新的路徑。通過精準(zhǔn)檢測(cè)疾病相關(guān)的選擇性剪接異常，能夠開發(fā)出更加靈敏、特異的分子診斷標(biāo)志物，實(shí)現(xiàn)疾病的早期精準(zhǔn)診斷和病情監(jiān)測(cè)；基于對(duì)剪接調(diào)控機(jī)制的深入理解，可以設(shè)計(jì)和開發(fā)新型的治療策略，如剪接調(diào)節(jié)劑、反義寡核苷酸等，以糾正異常的剪接模式，恢復(fù)基因的正常表達(dá)和功能，為眾多難治性疾病提供潛在的治療方案。研究選擇性剪接調(diào)控機(jī)制還為藥物研發(fā)提供了新的靶點(diǎn)和思路，有助于開發(fā)出更加高效、低毒的新型藥物，推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，為改善人類健康福祉做出重要貢獻(xiàn)。1.2研究目的與創(chuàng)新點(diǎn)本研究旨在深入剖析Pre-mRNA選擇性剪接的調(diào)控機(jī)制，揭示其在基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的核心作用，為理解生命過程的復(fù)雜性和疾病的發(fā)病機(jī)制提供理論基礎(chǔ)。具體而言，研究目的主要涵蓋以下三個(gè)關(guān)鍵層面。其一，全面解析Pre-mRNA選擇性剪接的基本調(diào)控機(jī)制及其在基因表達(dá)中的核心作用。通過對(duì)剪接體的組裝與動(dòng)態(tài)變化、順式作用元件與反式作用因子的相互作用機(jī)制進(jìn)行深入研究，從分子層面揭示選擇性剪接發(fā)生的內(nèi)在邏輯。不僅要明確不同剪接方式的具體過程和特點(diǎn)，還要深入探究它們?nèi)绾螀f(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)基因表達(dá)的精準(zhǔn)調(diào)控，從而為后續(xù)研究提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。其二，系統(tǒng)挖掘新的Pre-mRNA選擇性剪接調(diào)控因子，并深入解析其作用模式。在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用多組學(xué)技術(shù)和生物信息學(xué)分析方法，結(jié)合功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，從海量的生物分子中篩選和鑒定出潛在的新型調(diào)控因子。深入研究這些調(diào)控因子的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系，明確它們?cè)谶x擇性剪接過程中的作用靶點(diǎn)和作用方式，揭示它們?nèi)绾瓮ㄟ^與其他分子的相互作用，參與和調(diào)節(jié)選擇性剪接事件，為拓展對(duì)選擇性剪接調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識(shí)提供新的視角和線索。其三，構(gòu)建Pre-mRNA選擇性剪接調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，綜合分析調(diào)控因子在網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)同作用與功能關(guān)聯(lián)。整合轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、表觀遺傳學(xué)等多組學(xué)數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)生物學(xué)方法構(gòu)建全面、準(zhǔn)確的選擇性剪接調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型。通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)特性的分析，深入研究調(diào)控因子之間的相互關(guān)系和協(xié)同作用機(jī)制，揭示它們?cè)诓煌砗筒±項(xiàng)l件下的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，從而全面理解選擇性剪接調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和整體性，為進(jìn)一步研究基因表達(dá)調(diào)控和疾病發(fā)生發(fā)展機(jī)制提供有力的工具和平臺(tái)。本研究的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。在研究方法上，采用多學(xué)科交叉融合的策略，將分子生物學(xué)、生物化學(xué)、生物信息學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)等多學(xué)科的理論和技術(shù)有機(jī)結(jié)合。利用高通量測(cè)序技術(shù)獲取大規(guī)模的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，運(yùn)用生物信息學(xué)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和挖掘，篩選潛在的調(diào)控因子和關(guān)鍵的調(diào)控位點(diǎn)；借助蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究剪接因子之間的相互作用和修飾調(diào)控；運(yùn)用細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)方法進(jìn)行功能驗(yàn)證和機(jī)制研究。通過多學(xué)科的協(xié)同研究，打破單一學(xué)科的局限性，從多個(gè)角度全面深入地探究Pre-mRNA選擇性剪接的調(diào)控機(jī)制，為該領(lǐng)域的研究提供全新的思路和方法。在研究內(nèi)容上，聚焦于Pre-mRNA選擇性剪接調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和核心調(diào)控因子，深入研究它們?cè)诓煌砗筒±項(xiàng)l件下的動(dòng)態(tài)變化和功能調(diào)控。不僅關(guān)注已知調(diào)控因子的新功能和作用機(jī)制，更注重挖掘新型調(diào)控因子及其在調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的獨(dú)特作用。通過對(duì)關(guān)鍵調(diào)控節(jié)點(diǎn)的深入研究，揭示選擇性剪接調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在規(guī)律和調(diào)控機(jī)制，為深入理解基因表達(dá)調(diào)控的復(fù)雜性和疾病的發(fā)病機(jī)制提供關(guān)鍵線索，有望在理論上取得突破性進(jìn)展，為相關(guān)領(lǐng)域的研究開辟新的方向。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國際上，Pre-mRNA選擇性剪接調(diào)控機(jī)制的研究起步較早，并且取得了一系列具有里程碑意義的成果。自上世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)選擇性剪接現(xiàn)象以來，眾多國際頂尖科研團(tuán)隊(duì)圍繞這一領(lǐng)域展開了深入探索。早期研究主要集中在對(duì)剪接體的結(jié)構(gòu)與功能解析，通過冷凍電鏡、X射線晶體學(xué)等技術(shù)手段，逐步揭示了剪接體的組成成分和動(dòng)態(tài)組裝過程。這些研究為理解Pre-mRNA剪接的基本機(jī)制奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，使得科研人員對(duì)剪接體如何識(shí)別和切除內(nèi)含子、連接外顯子有了初步認(rèn)識(shí)。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)順式作用元件與反式作用因子的研究成為熱點(diǎn)。國際上的大量研究通過生物化學(xué)和遺傳學(xué)方法，鑒定出眾多順式作用元件，如外顯子剪接增強(qiáng)子（ESE）、外顯子剪接沉默子（ESS）、內(nèi)含子剪接增強(qiáng)子（ISE）和內(nèi)含子剪接沉默子（ISS）等，并深入探究了它們?cè)谶x擇性剪接中的作用機(jī)制。在反式作用因子方面，發(fā)現(xiàn)了一系列剪接因子，如絲氨酸/精氨酸富集蛋白（SR蛋白）家族和異質(zhì)核核糖核蛋白（hnRNP）家族等，它們通過與順式作用元件相互作用，精確調(diào)控剪接位點(diǎn)的選擇和剪接方式。例如，對(duì)SR蛋白的研究表明，其磷酸化狀態(tài)的改變能夠影響其與RNA的結(jié)合能力和在剪接體中的定位，進(jìn)而調(diào)控選擇性剪接事件。近年來，國際上的研究開始從系統(tǒng)生物學(xué)的角度出發(fā)，整合多組學(xué)數(shù)據(jù)，構(gòu)建Pre-mRNA選擇性剪接調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。通過分析調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的相互關(guān)系和動(dòng)態(tài)變化，深入研究選擇性剪接在不同生理和病理?xiàng)l件下的調(diào)控機(jī)制。在癌癥研究領(lǐng)域，通過對(duì)腫瘤組織和正常組織的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)了許多與癌癥發(fā)生發(fā)展相關(guān)的選擇性剪接事件和關(guān)鍵調(diào)控因子，揭示了它們?cè)谀[瘤細(xì)胞增殖、凋亡、侵襲和轉(zhuǎn)移等過程中的重要作用；在神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究中，也發(fā)現(xiàn)了一些神經(jīng)特異性的選擇性剪接調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為理解神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病機(jī)制提供了新的線索。在國內(nèi)，Pre-mRNA選擇性剪接調(diào)控機(jī)制的研究雖然起步相對(duì)較晚，但發(fā)展迅速，在多個(gè)方面取得了顯著成果。國內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)在剪接體的結(jié)構(gòu)解析和功能研究方面也做出了重要貢獻(xiàn)，通過自主研發(fā)的技術(shù)和方法，對(duì)剪接體的某些亞基結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行了深入研究，為全面理解剪接體的工作機(jī)制提供了新的視角。在順式作用元件和反式作用因子的研究上，國內(nèi)學(xué)者利用高通量測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)分析方法，篩選和鑒定出一批具有中國特色的新型順式作用元件和反式作用因子，并對(duì)它們的作用機(jī)制進(jìn)行了深入探究。在植物領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)了一些參與植物生長發(fā)育和逆境響應(yīng)的選擇性剪接調(diào)控因子，揭示了它們?cè)谥参镞m應(yīng)環(huán)境變化過程中的重要作用。在疾病相關(guān)的選擇性剪接研究方面，國內(nèi)取得了一系列具有臨床應(yīng)用價(jià)值的成果。在癌癥研究中，針對(duì)我國高發(fā)的肝癌、胃癌等癌癥類型，深入研究了相關(guān)基因的選擇性剪接異常與癌癥發(fā)生發(fā)展的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了一些潛在的診斷標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。在心血管疾病研究中，揭示了某些基因的選擇性剪接變化與心肌肥厚、心律失常等疾病的關(guān)聯(lián)，為心血管疾病的早期診斷和治療提供了新的思路。國內(nèi)還在積極開展基于選擇性剪接調(diào)控機(jī)制的藥物研發(fā)工作，針對(duì)一些關(guān)鍵的剪接因子和調(diào)控通路，設(shè)計(jì)和合成小分子化合物或反義寡核苷酸，探索它們?cè)诩膊≈委熤械膽?yīng)用潛力。盡管國內(nèi)外在Pre-mRNA選擇性剪接調(diào)控機(jī)制研究方面取得了豐碩成果，但仍存在許多不足之處和研究空白。在剪接體的動(dòng)態(tài)變化和精細(xì)調(diào)控機(jī)制方面，雖然已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，但對(duì)于剪接體在不同生理和病理?xiàng)l件下的組裝、激活和拆卸過程的細(xì)節(jié)，以及剪接體與其他細(xì)胞內(nèi)分子機(jī)器之間的相互作用機(jī)制，仍有待進(jìn)一步深入研究。在順式作用元件和反式作用因子的研究中，雖然已經(jīng)鑒定出了大量的調(diào)控元件和因子，但對(duì)于它們?cè)趶?fù)雜的生物體內(nèi)環(huán)境中的協(xié)同作用機(jī)制，以及它們?nèi)绾雾憫?yīng)細(xì)胞內(nèi)外信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控，還缺乏全面深入的理解。在選擇性剪接調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究方面，目前構(gòu)建的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)大多還不夠完善和準(zhǔn)確，存在許多遺漏和不確定性。對(duì)于調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的功能和作用機(jī)制，以及它們?nèi)绾瓮ㄟ^復(fù)雜的信號(hào)傳導(dǎo)通路影響基因表達(dá)和細(xì)胞生理功能，還需要進(jìn)一步深入挖掘。在疾病相關(guān)的選擇性剪接研究中，雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多與疾病相關(guān)的選擇性剪接事件，但對(duì)于這些異常剪接事件如何導(dǎo)致疾病發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制，以及如何利用這些發(fā)現(xiàn)開發(fā)有效的治療策略，仍需要進(jìn)行大量的基礎(chǔ)研究和臨床轉(zhuǎn)化研究。二、Pre-mRNA選擇性剪接概述2.1基本概念與過程2.1.1定義與內(nèi)涵Pre-mRNA選擇性剪接，又稱可變剪接（AlternativeSplicing），是真核生物基因表達(dá)調(diào)控中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在從基因到蛋白質(zhì)的信息傳遞過程中發(fā)揮著核心作用。其定義為：從單個(gè)基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的前體信使核糖核酸（Pre-mRNA），通過不同的剪接方式，即選擇不同的剪接位點(diǎn)，對(duì)Pre-mRNA中的內(nèi)含子和外顯子進(jìn)行特異性的切除與連接，從而產(chǎn)生多種不同的成熟mRNA轉(zhuǎn)錄本。這些不同的成熟mRNA轉(zhuǎn)錄本進(jìn)一步翻譯，便會(huì)生成結(jié)構(gòu)和功能各異的蛋白質(zhì)異構(gòu)體。這種獨(dú)特的調(diào)控機(jī)制極大地增加了蛋白質(zhì)組的復(fù)雜性和生物分子的多樣性。以人類基因組為例，盡管人類基因數(shù)量約為2萬個(gè)左右，但通過Pre-mRNA選擇性剪接，能夠產(chǎn)生超過10萬種不同的蛋白質(zhì)，這使得有限的基因能夠編碼出數(shù)量龐大、功能多樣的蛋白質(zhì)，為生物體執(zhí)行復(fù)雜的生物學(xué)功能提供了堅(jiān)實(shí)的分子基礎(chǔ)。選擇性剪接在不同組織和發(fā)育階段具有高度特異性。在胚胎發(fā)育過程中，特定基因的選擇性剪接變化能夠精確調(diào)控細(xì)胞的分化和組織器官的形成。在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中，神經(jīng)細(xì)胞特異性的剪接異構(gòu)體對(duì)于神經(jīng)元的遷移、軸突的生長以及突觸的形成和功能維持至關(guān)重要；在心血管系統(tǒng)發(fā)育中，心肌細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞中基因的選擇性剪接差異決定了心臟和血管的正常結(jié)構(gòu)與功能。在成年生物體中，選擇性剪接同樣參與維持組織器官的穩(wěn)態(tài)平衡。在肌肉組織中，運(yùn)動(dòng)或代謝變化能夠誘導(dǎo)相關(guān)基因的選擇性剪接發(fā)生改變，從而調(diào)節(jié)肌肉的收縮功能和能量代謝；在免疫系統(tǒng)中，免疫細(xì)胞在受到病原體刺激后，通過基因的選擇性剪接迅速調(diào)整免疫應(yīng)答相關(guān)蛋白的表達(dá)，增強(qiáng)機(jī)體的免疫防御能力。2.1.2剪接體組成與作用剪接體是Pre-mRNA剪接過程中的核心分子機(jī)器，由多種小核核糖核蛋白（snRNPs）和非snRNP蛋白組成，這些成分協(xié)同作用，確保剪接過程的精確性和高效性。snRNPs是剪接體的重要組成部分，主要包括U1、U2、U4、U5和U6snRNPs。U1snRNP含有U1小核RNA（U1snRNA）和多種蛋白質(zhì)，其U1snRNA的5'端序列能夠通過堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式，特異性地識(shí)別并結(jié)合Pre-mRNA的5'剪接位點(diǎn)，從而啟動(dòng)剪接反應(yīng)。U2snRNP包含U2snRNA和相關(guān)蛋白質(zhì)，U2snRNA能夠識(shí)別并結(jié)合到內(nèi)含子的分支位點(diǎn)，形成剪接體前體，這是剪接過程中的關(guān)鍵步驟，決定了內(nèi)含子的準(zhǔn)確分離。U4、U5和U6snRNPs通常以三聚體（U4/U5/U6snRNP）的形式參與剪接體的組裝。U5snRNP在剪接過程中起著連接外顯子的關(guān)鍵作用，其相關(guān)蛋白質(zhì)能夠與兩個(gè)相鄰?fù)怙@子相互作用，促進(jìn)外顯子的連接；U4snRNA與U6snRNA通過堿基互補(bǔ)配對(duì)形成雙鏈結(jié)構(gòu)，在剪接體組裝的早期階段，這種雙鏈結(jié)構(gòu)能夠抑制U6snRNA的活性，防止其過早參與剪接反應(yīng)。當(dāng)剪接體組裝完成并進(jìn)入催化階段時(shí)，U4與U6解旋分離，U6snRNA隨即參與剪接體的催化活化過程，通過與其他snRNPs和Pre-mRNA的相互作用，催化剪接反應(yīng)的進(jìn)行。除了snRNPs，剪接體中還包含眾多非snRNP蛋白，這些蛋白質(zhì)在剪接過程中同樣發(fā)揮著不可或缺的作用。其中，絲氨酸/精氨酸富集蛋白（SR蛋白）家族是一類重要的非snRNP蛋白。SR蛋白富含絲氨酸和精氨酸殘基，能夠識(shí)別并結(jié)合在外顯子剪接增強(qiáng)子（ESE）上。通過與ESE的結(jié)合，SR蛋白可以招募U1snRNP到5'剪接位點(diǎn)，促進(jìn)剪接體的組裝和剪接反應(yīng)的啟動(dòng)；SR蛋白還能夠與其他剪接因子相互作用，調(diào)節(jié)剪接位點(diǎn)的選擇和剪接方式，在選擇性剪接過程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。異質(zhì)核核糖核蛋白（hnRNP）家族也是剪接體中的重要組成部分。hnRNPs能夠識(shí)別并結(jié)合在外顯子剪接沉默子（ESS）或內(nèi)含子剪接沉默子（ISS）上，阻礙U1snRNP與5'剪接位點(diǎn)的結(jié)合，從而抑制剪接反應(yīng)的進(jìn)行。hnRNPs還可以通過與其他剪接因子的相互作用，影響剪接體的組裝和功能，參與調(diào)節(jié)Pre-mRNA的選擇性剪接。2.1.3剪接過程詳解Pre-mRNA的剪接過程是一個(gè)高度復(fù)雜且精確調(diào)控的分子事件，涉及多個(gè)步驟和多種分子的協(xié)同作用，主要包括以下幾個(gè)關(guān)鍵階段：U1snRNP識(shí)別5'剪接位點(diǎn)：在剪接起始階段，U1snRNP在ATP的參與下，以ATP依賴性方式與Pre-mRNA的5'端外顯子結(jié)合。U1snRNP中的U1snRNA通過其5'端的特定序列，與Pre-mRNA的5'剪接位點(diǎn)進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)，從而識(shí)別并結(jié)合5'剪接位點(diǎn)。這一過程中，SR蛋白與異質(zhì)核核糖核蛋白（hnRNPs）發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。SR蛋白識(shí)別并結(jié)合在外顯子剪接增強(qiáng)子（ESE）上，通過與U1snRNP的相互作用，促進(jìn)U1snRNP對(duì)5'剪接位點(diǎn)的識(shí)別和結(jié)合；而hnRNPs識(shí)別并結(jié)合在外顯子剪接沉默子（ESS）上，阻礙U1snRNP對(duì)5'剪接位點(diǎn)的識(shí)別和結(jié)合，從而調(diào)節(jié)剪接反應(yīng)的起始。U2snRNP結(jié)合：U1snRNP結(jié)合到5'剪接位點(diǎn)后，U2snRNP開始發(fā)揮作用。U2snRNP中的U2snRNA通過與內(nèi)含子分支位點(diǎn)的堿基互補(bǔ)配對(duì)，識(shí)別并結(jié)合到內(nèi)含子的分支位點(diǎn)上，形成剪接體前體。這是剪接過程中的關(guān)鍵步驟，它使得內(nèi)含子的分支位點(diǎn)得以確定，為后續(xù)的剪接反應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。U2snRNP與分支位點(diǎn)的結(jié)合還會(huì)導(dǎo)致Pre-mRNA的構(gòu)象發(fā)生變化，進(jìn)一步促進(jìn)剪接體的組裝。U4/U5/U6snRNP組裝：U2snRNP結(jié)合到分支位點(diǎn)后，U4/U5/U6snRNP三聚體與剪接體前體復(fù)合物相互作用，逐步組裝成完整的剪接體。在這一過程中，U5snRNP的相關(guān)蛋白質(zhì)與兩個(gè)相鄰?fù)怙@子相互作用，將它們拉近并定位在合適的位置，為外顯子的連接做好準(zhǔn)備；U4snRNA與U6snRNA通過堿基互補(bǔ)配對(duì)形成雙鏈結(jié)構(gòu)，這種雙鏈結(jié)構(gòu)在剪接體組裝的早期階段起到穩(wěn)定剪接體結(jié)構(gòu)和抑制U6snRNA活性的作用，防止其過早參與剪接反應(yīng)。剪接體催化活化：完整的剪接體組裝完成后，進(jìn)入催化活化階段。這一階段通過兩步酯交換反應(yīng)完成。U2snRNP招募十九號(hào)復(fù)合物（NineteenComplex,NTC）和十九號(hào)復(fù)合物相關(guān)蛋白（Nineteen-RelatedComplex,NTR），這些復(fù)合物的加入進(jìn)一步完善了剪接體的結(jié)構(gòu)和功能。隨后，U1和U4從剪接體中釋放出來，解除對(duì)U6snRNA的抑制。U6snRNA隨即參與催化反應(yīng)，它與U2snRNA協(xié)同作用，打破剪接位點(diǎn)處的磷酸二酯鍵。在第一步酯交換反應(yīng)中，內(nèi)含子5'端與分支位點(diǎn)的腺苷酸殘基之間形成磷酸二酯鍵，產(chǎn)生一個(gè)套索結(jié)構(gòu)的內(nèi)含子中間體和一個(gè)游離的5'外顯子；在第二步酯交換反應(yīng)中，游離的5'外顯子的3'-OH攻擊內(nèi)含子3'端與下一個(gè)外顯子之間的磷酸二酯鍵，使內(nèi)含子以套索結(jié)構(gòu)的形式被切除，同時(shí)將相鄰的兩個(gè)外顯子連接起來。剪接體解除與剪接完成：剪接反應(yīng)完成后，內(nèi)含子和snRNPs從剪接體復(fù)合物中釋放出來。5'方向上的外顯子攻擊套索結(jié)構(gòu)，徹底去除內(nèi)含子，并將相鄰?fù)怙@子連接起來，最終生成成熟的mRNA。釋放出來的snRNPs可以參與下一輪的剪接反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)剪接體的循環(huán)利用。2.2選擇性剪接類型Pre-mRNA選擇性剪接的類型豐富多樣，每種類型都通過獨(dú)特的剪接方式，從同一基因轉(zhuǎn)錄本產(chǎn)生不同的成熟mRNA，進(jìn)而增加蛋白質(zhì)組的復(fù)雜性和生物分子的多樣性。這些剪接類型在真核生物的基因表達(dá)調(diào)控中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，對(duì)生物體的生長發(fā)育、生理功能維持以及對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)等方面都具有重要意義。以下將詳細(xì)介紹幾種常見的選擇性剪接類型及其特點(diǎn)和生物學(xué)功能。2.2.1外顯子跳躍（ES）外顯子跳躍（ExonSkipping，ES），又稱外顯子遺漏，是一種較為常見的選擇性剪接方式。在這種剪接模式下，Pre-mRNA中的特定外顯子及其兩側(cè)的內(nèi)含子會(huì)被一并剪接掉，使得成熟mRNA缺失該外顯子序列，從而導(dǎo)致mRNA長度縮短。從分子機(jī)制角度來看，外顯子跳躍的發(fā)生與順式作用元件和反式作用因子的相互作用密切相關(guān)。外顯子剪接增強(qiáng)子（ESE）和外顯子剪接沉默子（ESS）等順式作用元件位于外顯子序列中，它們可以招募或阻礙反式作用因子如絲氨酸/精氨酸富集蛋白（SR蛋白）和異質(zhì)核核糖核蛋白（hnRNP）等的結(jié)合。當(dāng)ESS與hnRNP結(jié)合時(shí)，會(huì)抑制剪接體對(duì)該外顯子兩側(cè)剪接位點(diǎn)的識(shí)別，從而導(dǎo)致外顯子跳躍；相反，ESE與SR蛋白的結(jié)合則會(huì)促進(jìn)剪接體對(duì)剪接位點(diǎn)的識(shí)別，使外顯子正常保留在成熟mRNA中。以果蠅的性別決定基因dsx（doublesex）mRNA前體的外顯子跳躍為例，dsx基因在果蠅性別決定中起著關(guān)鍵作用。在雄性果蠅中，dsx基因的Pre-mRNA經(jīng)過選擇性剪接，會(huì)跳過一個(gè)特定的外顯子，產(chǎn)生雄性特異性的DSX蛋白；而在雌性果蠅中，該外顯子被保留，產(chǎn)生雌性特異性的DSX蛋白。這兩種不同的DSX蛋白通過調(diào)控下游基因的表達(dá)，決定了果蠅的性別分化。在這一過程中，順式作用元件和反式作用因子的協(xié)同作用精確地調(diào)控了dsx基因的外顯子跳躍，確保了果蠅性別決定的準(zhǔn)確性。外顯子跳躍還在其他生物過程中發(fā)揮重要作用。在人類的免疫球蛋白基因表達(dá)中，外顯子跳躍可以產(chǎn)生不同類型的免疫球蛋白異構(gòu)體，增強(qiáng)免疫系統(tǒng)對(duì)不同病原體的識(shí)別和應(yīng)答能力；在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中，某些神經(jīng)遞質(zhì)受體基因的外顯子跳躍可以調(diào)節(jié)受體的功能和表達(dá)水平，影響神經(jīng)信號(hào)的傳遞和神經(jīng)元的功能。2.2.2內(nèi)含子保留（IR）內(nèi)含子保留（IntronRetention，IR）是指剪接體在剪接過程中選擇性地保留一個(gè)或多個(gè)內(nèi)含子，使得成熟mRNA中含有未被切除的內(nèi)含子序列。與其他剪接方式相比，內(nèi)含子保留在植物中尤為常見，是植物基因表達(dá)調(diào)控的重要方式之一。據(jù)研究表明，在擬南芥、水稻等植物中，大量基因存在內(nèi)含子保留事件，其比例甚至超過其他剪接類型。在植物的生長發(fā)育過程中，內(nèi)含子保留發(fā)揮著不可或缺的作用。在擬南芥的開花調(diào)控中，一些關(guān)鍵基因如FLOWERINGLOCUSC（FLC）的內(nèi)含子保留事件與開花時(shí)間的調(diào)控密切相關(guān)。FLC基因的內(nèi)含子保留會(huì)產(chǎn)生一種具有抑制開花功能的轉(zhuǎn)錄本，通過調(diào)控FLC基因的表達(dá)水平，進(jìn)而影響擬南芥的開花時(shí)間。當(dāng)植物受到低溫等環(huán)境信號(hào)刺激時(shí)，F(xiàn)LC基因的內(nèi)含子保留模式會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致FLC基因表達(dá)下調(diào)，從而促進(jìn)植物開花。在植物應(yīng)對(duì)生物和非生物脅迫時(shí)，內(nèi)含子保留同樣發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。在干旱脅迫條件下，水稻中的一些基因會(huì)發(fā)生內(nèi)含子保留事件，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄本能夠參與植物的滲透調(diào)節(jié)、抗氧化防御等生理過程，增強(qiáng)植物對(duì)干旱脅迫的耐受性；在病原菌侵染時(shí)，植物中的一些抗病相關(guān)基因會(huì)通過內(nèi)含子保留產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)錄本，這些轉(zhuǎn)錄本可以激活植物的免疫反應(yīng)，增強(qiáng)植物對(duì)病原菌的抗性。2.2.3選擇性5'剪接（A5SS）選擇性5'剪接（Alternative5'splicing，A5SS），也被稱為可變5'端剪接位點(diǎn)選擇，是指在Pre-mRNA的5′端外顯子序列上存在多個(gè)可供選擇的剪接位點(diǎn)。當(dāng)剪接體進(jìn)行剪接時(shí)，會(huì)根據(jù)細(xì)胞內(nèi)的調(diào)控信號(hào)和分子機(jī)制，選擇不同的5'剪接位點(diǎn)，導(dǎo)致該外顯子的部分序列被保留，并與下一個(gè)外顯子連接，從而產(chǎn)生不同的成熟mRNA轉(zhuǎn)錄本。以人類的腫瘤抑制基因p53為例，p53基因在維持細(xì)胞基因組穩(wěn)定性、調(diào)控細(xì)胞周期和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。p53基因的Pre-mRNA存在選擇性5'剪接事件，通過選擇不同的5'剪接位點(diǎn)，可以產(chǎn)生多種不同的p53蛋白異構(gòu)體。其中一些異構(gòu)體具有與全長p53蛋白不同的功能，它們可能在細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)、腫瘤發(fā)生發(fā)展等過程中發(fā)揮獨(dú)特的調(diào)節(jié)作用。某些p53異構(gòu)體能夠抑制全長p53蛋白的功能，從而影響細(xì)胞的凋亡和腫瘤抑制能力；而另一些異構(gòu)體則可能具有增強(qiáng)p53蛋白功能的作用，進(jìn)一步促進(jìn)細(xì)胞對(duì)DNA損傷的修復(fù)和對(duì)腫瘤細(xì)胞的抑制。選擇性5'剪接還在其他基因的表達(dá)調(diào)控中發(fā)揮重要作用。在神經(jīng)細(xì)胞中，一些離子通道基因的選擇性5'剪接可以調(diào)節(jié)離子通道的功能和表達(dá)水平，影響神經(jīng)信號(hào)的傳導(dǎo)和神經(jīng)元的興奮性；在心血管系統(tǒng)中，某些心臟發(fā)育相關(guān)基因的選擇性5'剪接與心臟的正常發(fā)育和功能維持密切相關(guān)，其異常剪接可能導(dǎo)致心血管疾病的發(fā)生。2.2.4選擇性3'剪接（A3SS）選擇性3'剪接（Alternative3'splicing，A3SS），又稱可變3'端剪接位點(diǎn)選擇，是指在Pre-mRNA的3′端外顯子序列上存在多個(gè)剪接位點(diǎn)。剪接體在剪接過程中，會(huì)根據(jù)細(xì)胞內(nèi)的復(fù)雜調(diào)控機(jī)制，選擇不同的3'剪接位點(diǎn)，使得該外顯子的部分序列被保留，并與上一個(gè)外顯子連接，進(jìn)而產(chǎn)生多種不同的成熟mRNA轉(zhuǎn)錄本。以小鼠的成纖維細(xì)胞生長因子受體2（FGFR2）基因?yàn)槔現(xiàn)GFR2基因在胚胎發(fā)育、細(xì)胞增殖、分化和遷移等過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。FGFR2基因的Pre-mRNA存在選擇性3'剪接事件，通過選擇不同的3'剪接位點(diǎn)，可以產(chǎn)生兩種主要的FGFR2蛋白異構(gòu)體，即FGFR2Ⅲb和FGFR2Ⅲc。這兩種異構(gòu)體在組織分布和功能上存在顯著差異，F(xiàn)GFR2Ⅲb主要表達(dá)于上皮組織，對(duì)上皮細(xì)胞的生長和分化具有重要調(diào)節(jié)作用；而FGFR2Ⅲc主要表達(dá)于間質(zhì)組織，參與間質(zhì)細(xì)胞的增殖和遷移等過程。在胚胎發(fā)育過程中，F(xiàn)GFR2基因的選擇性3'剪接受到嚴(yán)格調(diào)控，不同異構(gòu)體的表達(dá)模式?jīng)Q定了組織器官的正常發(fā)育和形態(tài)建成。選擇性3'剪接還在其他生理和病理過程中發(fā)揮重要作用。在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中，一些癌基因和腫瘤抑制基因的選擇性3'剪接模式會(huì)發(fā)生改變，這些異常剪接事件可能導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移能力增強(qiáng)；在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，某些神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)體基因的選擇性3'剪接異常與神經(jīng)遞質(zhì)的失衡和神經(jīng)功能障礙密切相關(guān)。2.2.5其他類型除了上述四種常見的選擇性剪接類型外，還存在外顯子互斥、選擇性起始外顯子剪接、選擇性末端外顯子剪接等多種剪接方式，它們?cè)诨虮磉_(dá)調(diào)控中同樣發(fā)揮著獨(dú)特的作用。外顯子互斥（MutuallyExclusiveExons，MXE）是指在Pre-mRNA中，兩個(gè)或多個(gè)外顯子之間存在相互排斥的關(guān)系，在剪接過程中只能選擇其中一個(gè)外顯子保留在成熟mRNA中，而其他外顯子則被剪接掉。這種剪接方式在果蠅的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中具有重要意義，果蠅的Dscam基因存在大量的外顯子互斥事件，通過不同外顯子的組合，Dscam基因可以產(chǎn)生多達(dá)38016種不同的mRNA轉(zhuǎn)錄本，這些轉(zhuǎn)錄本編碼的蛋白質(zhì)在神經(jīng)元的識(shí)別和連接中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，極大地增加了神經(jīng)系統(tǒng)的復(fù)雜性和多樣性。選擇性起始外顯子剪接（AlternativeFirstExon，AFE）是指基因的不同轉(zhuǎn)錄本在起始外顯子的選擇上存在差異，即不同的轉(zhuǎn)錄本使用不同的起始外顯子。這種剪接方式可以使同一基因在不同的組織或發(fā)育階段產(chǎn)生具有不同功能的蛋白質(zhì)異構(gòu)體。在小鼠的肌肉發(fā)育過程中，一些肌肉特異性基因通過選擇性起始外顯子剪接，產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)錄本，這些轉(zhuǎn)錄本在肌肉細(xì)胞的分化、增殖和收縮功能中發(fā)揮著不同的調(diào)節(jié)作用。選擇性末端外顯子剪接（AlternativeLastExon，ALE）則是指基因的不同轉(zhuǎn)錄本在末端外顯子的選擇上存在差異，導(dǎo)致不同的轉(zhuǎn)錄本具有不同的末端外顯子序列。這種剪接方式可能影響蛋白質(zhì)的C末端結(jié)構(gòu)和功能，從而賦予蛋白質(zhì)不同的生物學(xué)活性。在人類的免疫球蛋白基因表達(dá)中，選擇性末端外顯子剪接可以產(chǎn)生不同類型的免疫球蛋白重鏈異構(gòu)體，這些異構(gòu)體在免疫應(yīng)答過程中發(fā)揮著不同的作用，增強(qiáng)了免疫系統(tǒng)對(duì)病原體的識(shí)別和清除能力。2.3生物學(xué)意義2.3.1增加蛋白質(zhì)組多樣性Pre-mRNA選擇性剪接在極大程度上增加了蛋白質(zhì)組的多樣性，為生物體的復(fù)雜功能提供了分子基礎(chǔ)。其核心機(jī)制在于，從單個(gè)基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的Pre-mRNA，通過不同的剪接方式，能夠產(chǎn)生多種不同的成熟mRNA轉(zhuǎn)錄本，這些轉(zhuǎn)錄本進(jìn)一步翻譯，便會(huì)生成結(jié)構(gòu)和功能各異的蛋白質(zhì)異構(gòu)體。以人類基因的選擇性剪接情況為例，據(jù)估算，人類基因組中約有2萬個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因，然而通過選擇性剪接，卻能產(chǎn)生超過10萬種不同的蛋白質(zhì)，這使得有限的基因能夠編碼出數(shù)量龐大、功能多樣的蛋白質(zhì)，極大地豐富了蛋白質(zhì)組的復(fù)雜性。從具體的基因?qū)嵗齺砜?，人類的腫瘤抑制基因p53基因，其Pre-mRNA存在多種選擇性剪接方式，可產(chǎn)生至少12種不同的蛋白質(zhì)異構(gòu)體。這些異構(gòu)體在結(jié)構(gòu)和功能上存在顯著差異，例如一些異構(gòu)體在C末端區(qū)域存在差異，這影響了它們與DNA的結(jié)合能力以及對(duì)下游基因的調(diào)控作用。其中，Δ133p53異構(gòu)體缺乏N末端的轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域，它不能直接激活p53依賴的轉(zhuǎn)錄，但可以通過與全長p53蛋白相互作用，調(diào)節(jié)其功能，在細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮獨(dú)特的調(diào)節(jié)作用；而p53β異構(gòu)體在C末端存在選擇性剪接，具有不同的亞細(xì)胞定位和功能，它能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞的代謝和凋亡途徑。這些不同的p53異構(gòu)體在細(xì)胞內(nèi)相互協(xié)作或相互拮抗，共同維持細(xì)胞的正常生理功能，在細(xì)胞周期調(diào)控、DNA損傷修復(fù)、細(xì)胞凋亡等過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。當(dāng)p53基因的選擇性剪接出現(xiàn)異常時(shí)，可能導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。在神經(jīng)系統(tǒng)中，神經(jīng)遞質(zhì)受體基因的選擇性剪接同樣顯著增加了蛋白質(zhì)組的多樣性。以谷氨酸受體基因GluR-B為例，其Pre-mRNA存在一種選擇性剪接方式，可產(chǎn)生兩種不同的異構(gòu)體，即GluR-B(R)和GluR-B(Q)。這兩種異構(gòu)體在一個(gè)關(guān)鍵位點(diǎn)上存在差異，GluR-B(R)異構(gòu)體在該位點(diǎn)含有精氨酸（R），而GluR-B(Q)異構(gòu)體含有谷氨酰胺（Q）。這種差異導(dǎo)致它們?cè)诠δ苌洗嬖陲@著不同，GluR-B(R)異構(gòu)體對(duì)鈣離子的通透性較低，而GluR-B(Q)異構(gòu)體對(duì)鈣離子的通透性較高。在神經(jīng)元中，這兩種異構(gòu)體的表達(dá)比例受到嚴(yán)格調(diào)控，它們通過調(diào)節(jié)谷氨酸受體的功能和特性，影響神經(jīng)信號(hào)的傳遞和神經(jīng)元的興奮性，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的正常功能至關(guān)重要。如果GluR-B基因的選擇性剪接失調(diào)，可能導(dǎo)致神經(jīng)信號(hào)傳遞異常，引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如癲癇、認(rèn)知障礙等。2.3.2參與生物發(fā)育過程Pre-mRNA選擇性剪接在生物發(fā)育的各個(gè)階段都發(fā)揮著至關(guān)重要的調(diào)控作用，從植物的生長發(fā)育到動(dòng)物的胚胎發(fā)育和器官形成，都離不開選擇性剪接的精細(xì)調(diào)控。在植物開花過程中，選擇性剪接參與調(diào)控關(guān)鍵基因的表達(dá)，從而決定植物的開花時(shí)間和花器官的發(fā)育。以擬南芥為例，F(xiàn)LOWERINGLOCUSC（FLC）基因是調(diào)控開花時(shí)間的關(guān)鍵基因之一。FLC基因的Pre-mRNA存在多種選擇性剪接方式，產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)錄本。其中，一些剪接異構(gòu)體能夠抑制開花，而另一些則促進(jìn)開花。在低溫條件下，F(xiàn)LC基因的選擇性剪接模式發(fā)生改變，產(chǎn)生的抑制開花的剪接異構(gòu)體減少，從而促進(jìn)植物開花。這一過程中，剪接因子如U1snRNP等參與調(diào)控FLC基因的選擇性剪接，通過與FLC基因的順式作用元件相互作用，調(diào)節(jié)剪接位點(diǎn)的選擇，從而影響開花時(shí)間。研究表明，U1snRNP中的RBP45d組分與PRP39a共同調(diào)節(jié)FLC基因的可變剪接，在溫度介導(dǎo)的植物開花過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。當(dāng)RBP45d或PRP39a功能缺失時(shí)，F(xiàn)LC基因的剪接模式異常，導(dǎo)致植物開花時(shí)間延遲。在動(dòng)物生殖細(xì)胞發(fā)育過程中，選擇性剪接同樣起著不可或缺的作用。以小鼠生殖細(xì)胞發(fā)育為例，RNA結(jié)合蛋白hnRNPH1在生殖細(xì)胞（包括雄性與雌性生殖細(xì)胞）發(fā)育中具有重要作用。hnRNPH1通過募集剪接因子PTBP2和SRSF3，調(diào)控生殖細(xì)胞發(fā)育相關(guān)靶基因的可變剪接，從而維持生精細(xì)胞和卵母細(xì)胞的正常發(fā)育及功能。研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠生殖細(xì)胞中特異敲除Hnrnph1基因，會(huì)導(dǎo)致精母細(xì)胞和圓形精子中許多異常的剪接事件發(fā)生，影響減數(shù)分裂和生殖細(xì)胞-支持細(xì)胞通訊相關(guān)基因的表達(dá)，造成染色體聯(lián)會(huì)異常以及生殖細(xì)胞與支持細(xì)胞之間的通訊受損，最終導(dǎo)致雄性小鼠不育。在雌性小鼠中，Hnrnph1特異性敲除同樣導(dǎo)致不育，Hnrnph1敲除的卵母細(xì)胞表現(xiàn)出減數(shù)分裂異常以及卵母細(xì)胞與顆粒細(xì)胞之間通訊受阻。這表明hnRNPH1通過調(diào)控選擇性剪接，在生殖細(xì)胞發(fā)育過程中發(fā)揮著關(guān)鍵的調(diào)控作用。在心臟肌纖維形成過程中，選擇性剪接對(duì)心臟的正常發(fā)育和功能維持至關(guān)重要。肌球蛋白重鏈（MyHC）基因存在多種選擇性剪接方式，產(chǎn)生不同的MyHC異構(gòu)體。在胚胎發(fā)育早期，主要表達(dá)胚胎型MyHC異構(gòu)體，隨著心臟發(fā)育，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楸磉_(dá)成年型MyHC異構(gòu)體。這種異構(gòu)體的轉(zhuǎn)換與心臟的功能需求密切相關(guān)，胚胎型MyHC異構(gòu)體具有較高的ATP酶活性，能夠滿足胚胎心臟快速收縮的需求；而成年型MyHC異構(gòu)體具有較低的ATP酶活性，更適合成年心臟的穩(wěn)定收縮。研究表明，剪接因子如SR蛋白家族參與調(diào)控MyHC基因的選擇性剪接，通過與MyHC基因的順式作用元件相互作用，調(diào)節(jié)剪接位點(diǎn)的選擇，從而實(shí)現(xiàn)MyHC異構(gòu)體的轉(zhuǎn)換。當(dāng)SR蛋白功能異常時(shí)，MyHC基因的選擇性剪接失調(diào)，可能導(dǎo)致心臟發(fā)育異常和心臟疾病的發(fā)生。2.3.3應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫在植物應(yīng)對(duì)干旱、鹽脅迫等非生物脅迫時(shí)，Pre-mRNA選擇性剪接發(fā)揮著關(guān)鍵的調(diào)控作用，通過調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá)，增強(qiáng)植物的適應(yīng)性。在干旱脅迫條件下，植物體內(nèi)許多基因的選擇性剪接模式發(fā)生改變，這些變化有助于植物維持水分平衡、調(diào)節(jié)滲透勢(shì)以及增強(qiáng)抗氧化防御能力。以擬南芥為例，研究發(fā)現(xiàn)干旱脅迫會(huì)誘導(dǎo)一些轉(zhuǎn)錄因子基因如NAC1的Pre-mRNA發(fā)生選擇性剪接。NAC1基因的不同剪接異構(gòu)體在功能上存在差異，其中一種異構(gòu)體能夠激活下游與干旱脅迫響應(yīng)相關(guān)基因的表達(dá)，促進(jìn)植物對(duì)干旱的適應(yīng)。具體來說，這種異構(gòu)體通過與這些基因的啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合，增強(qiáng)它們的轉(zhuǎn)錄活性，從而提高植物體內(nèi)脯氨酸、甜菜堿等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累，增強(qiáng)植物細(xì)胞的保水能力；它還能激活抗氧化酶基因的表達(dá)，提高植物的抗氧化防御能力，減少干旱脅迫下活性氧對(duì)細(xì)胞的損傷。而另一種剪接異構(gòu)體則可能抑制這些基因的表達(dá)，在正常生長條件下維持植物的生長平衡。在鹽脅迫下，植物通過調(diào)節(jié)基因的選擇性剪接來維持離子平衡和細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。水稻中的一些離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因如OsHKT1;5，在鹽脅迫下其Pre-mRNA會(huì)發(fā)生選擇性剪接。研究表明，鹽脅迫誘導(dǎo)OsHKT1;5基因產(chǎn)生一種特定的剪接異構(gòu)體，該異構(gòu)體在蛋白結(jié)構(gòu)上發(fā)生了改變，從而影響其離子轉(zhuǎn)運(yùn)功能。這種異構(gòu)體能夠增強(qiáng)對(duì)鈉離子的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，將過多的鈉離子從地上部分轉(zhuǎn)運(yùn)到根部，減少鈉離子在地上部分的積累，從而減輕鹽脅迫對(duì)植物的傷害。同時(shí)，鹽脅迫還會(huì)誘導(dǎo)一些與離子穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子基因發(fā)生選擇性剪接，這些轉(zhuǎn)錄因子通過調(diào)控下游基因的表達(dá)，進(jìn)一步調(diào)節(jié)離子轉(zhuǎn)運(yùn)和細(xì)胞內(nèi)離子平衡。例如，某些轉(zhuǎn)錄因子的剪接異構(gòu)體能夠激活液泡膜上的離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的表達(dá)，促進(jìn)鈉離子在液泡中的區(qū)隔化，降低細(xì)胞質(zhì)中鈉離子的濃度，提高植物的耐鹽性。三、調(diào)控機(jī)制核心要素3.1順式作用元件Pre-mRNA選擇性剪接的精確調(diào)控依賴于順式作用元件與反式作用因子的協(xié)同作用。順式作用元件是位于Pre-mRNA自身序列上的特定核苷酸片段，它們猶如基因表達(dá)調(diào)控的“分子開關(guān)”，通過與反式作用因子相互作用，在選擇性剪接過程中發(fā)揮著決定性作用。這些順式作用元件主要包括外顯子剪接增強(qiáng)子（ESE）、外顯子剪接沉默子（ESS）、內(nèi)含子剪接增強(qiáng)子（ISE）和內(nèi)含子剪接沉默子（ISS），它們各自具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和功能，共同構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜而精細(xì)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，確保了選擇性剪接的準(zhǔn)確性和多樣性。3.1.1外顯子剪接增強(qiáng)子（ESE）外顯子剪接增強(qiáng)子（ExonicSplicingEnhancer，ESE）是一類重要的順式作用元件，通常由6-8個(gè)核苷酸組成，廣泛存在于外顯子區(qū)域。ESE的核心功能在于能夠被絲氨酸/精氨酸富集蛋白（SR蛋白）家族特異性識(shí)別并結(jié)合，進(jìn)而促進(jìn)剪接體的組裝和剪接反應(yīng)的進(jìn)行。從分子機(jī)制角度來看，當(dāng)SR蛋白與ESE結(jié)合后，會(huì)招募U1小核核糖核蛋白（U1snRNP）到5'剪接位點(diǎn)，增強(qiáng)U1snRNP與5'剪接位點(diǎn)的相互作用，從而促進(jìn)剪接體的早期組裝，啟動(dòng)剪接反應(yīng)。以人類的β-珠蛋白基因（HBB）為例，其外顯子中存在典型的ESE元件。研究表明，β-珠蛋白基因的ESE元件能夠與SR蛋白家族成員ASF/SF2特異性結(jié)合。ASF/SF2與ESE結(jié)合后，通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，招募U1snRNP到5'剪接位點(diǎn)，使得剪接體能夠準(zhǔn)確識(shí)別并結(jié)合到β-珠蛋白基因的剪接位點(diǎn)上，順利進(jìn)行剪接反應(yīng)，產(chǎn)生正常的β-珠蛋白mRNA。當(dāng)β-珠蛋白基因的ESE元件發(fā)生突變時(shí)，ASF/SF2無法正常結(jié)合，導(dǎo)致U1snRNP不能有效識(shí)別5'剪接位點(diǎn)，剪接體組裝受阻，進(jìn)而引發(fā)β-地中海貧血等血液疾病。這充分說明了ESE元件在β-珠蛋白基因剪接過程中的關(guān)鍵作用，以及其異常對(duì)基因表達(dá)和生物功能的嚴(yán)重影響。在癌癥研究領(lǐng)域，ESE元件同樣發(fā)揮著重要作用。以乳腺癌相關(guān)基因BRCA1為例，其外顯子中的ESE元件與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，某些乳腺癌細(xì)胞中BRCA1基因的ESE元件發(fā)生突變，導(dǎo)致SR蛋白與ESE的結(jié)合能力下降，剪接體對(duì)BRCA1基因的剪接出現(xiàn)異常。這種異常剪接產(chǎn)生的BRCA1蛋白異構(gòu)體失去了正常的腫瘤抑制功能，使得乳腺癌細(xì)胞獲得增殖優(yōu)勢(shì)，逃避凋亡，促進(jìn)了腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。這表明ESE元件在維持BRCA1基因正常剪接和腫瘤抑制功能方面起著不可或缺的作用，其異常變化可能成為乳腺癌發(fā)生的重要分子機(jī)制之一。3.1.2外顯子剪接沉默子（ESS）外顯子剪接沉默子（ExonicSplicingSilencer，ESS）是另一類關(guān)鍵的順式作用元件，其核苷酸序列通常較短，一般由4-6個(gè)核苷酸組成。ESS的主要功能是被異質(zhì)核核糖核蛋白（hnRNP）家族識(shí)別并結(jié)合，從而阻礙剪接體對(duì)5'剪接位點(diǎn)的識(shí)別和結(jié)合，抑制剪接反應(yīng)的發(fā)生。從作用機(jī)制來看，hnRNP與ESS結(jié)合后，會(huì)改變Pre-mRNA的局部結(jié)構(gòu)，使得U1snRNP難以接近并識(shí)別5'剪接位點(diǎn)，進(jìn)而抑制剪接體的組裝和剪接反應(yīng)的啟動(dòng)。以果蠅的性別決定基因doublesex（dsx）為例，dsx基因的Pre-mRNA在不同性別中存在不同的剪接方式，這一過程受到ESS元件的嚴(yán)格調(diào)控。在雄性果蠅中，dsx基因的一個(gè)外顯子中存在ESS元件，hnRNP蛋白能夠特異性結(jié)合到該ESS元件上。hnRNP與ESS的結(jié)合阻礙了U1snRNP對(duì)5'剪接位點(diǎn)的識(shí)別，導(dǎo)致該外顯子被跳過，產(chǎn)生雄性特異性的DSX蛋白，從而決定了果蠅的雄性性別；而在雌性果蠅中，該ESS元件不被hnRNP結(jié)合，剪接體能夠正常識(shí)別和結(jié)合5'剪接位點(diǎn)，該外顯子被保留，產(chǎn)生雌性特異性的DSX蛋白，決定了果蠅的雌性性別。這一經(jīng)典案例充分展示了ESS元件在基因選擇性剪接中的重要調(diào)控作用，它通過與hnRNP的相互作用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)基因剪接方式的精準(zhǔn)調(diào)控，進(jìn)而決定了生物體的性別分化。在人類疾病研究中，ESS元件的異常與多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。以脊髓性肌萎縮癥（SMA）為例，該疾病是一種常染色體隱性遺傳病，主要由運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元存活基因1（SMN1）的突變導(dǎo)致。SMN1基因的第7外顯子中存在一個(gè)ESS元件，在正常情況下，hnRNP蛋白與該ESS元件結(jié)合，抑制第7外顯子的剪接，使得成熟mRNA中不包含第7外顯子。然而，在SMA患者中，由于SMN1基因的突變，導(dǎo)致該ESS元件的功能發(fā)生改變，hnRNP與ESS的結(jié)合能力增強(qiáng)，使得第7外顯子更易被跳過，產(chǎn)生的SMN蛋白量顯著減少，從而引發(fā)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的退化和肌肉萎縮，導(dǎo)致SMA的發(fā)生。這表明ESS元件在SMN1基因剪接調(diào)控中的異常變化是SMA發(fā)病的重要分子機(jī)制之一，也為SMA的治療提供了潛在的靶點(diǎn)。3.1.3內(nèi)含子剪接增強(qiáng)子（ISE）和內(nèi)含子剪接沉默子（ISS）內(nèi)含子剪接增強(qiáng)子（IntronicSplicingEnhancer，ISE）和內(nèi)含子剪接沉默子（IntronicSplicingSilencer，ISS）是位于內(nèi)含子區(qū)域的順式作用元件，它們?cè)赑re-mRNA選擇性剪接中同樣發(fā)揮著關(guān)鍵作用。ISE通常由一段富含特定核苷酸序列的區(qū)域組成，能夠招募剪接激活因子，如SR蛋白等，促進(jìn)剪接體對(duì)剪接位點(diǎn)的識(shí)別和結(jié)合，從而增強(qiáng)剪接反應(yīng)。研究表明，在一些基因的內(nèi)含子中，ISE元件通過與SR蛋白相互作用，招募U1snRNP和U2輔助因子（U2AF）到剪接位點(diǎn)附近，促進(jìn)剪接體的組裝和剪接反應(yīng)的進(jìn)行。在人類免疫球蛋白重鏈基因的剪接過程中，內(nèi)含子中的ISE元件能夠與SR蛋白結(jié)合，招募U1snRNP和U2AF到5'剪接位點(diǎn)和3'剪接位點(diǎn)，增強(qiáng)剪接體對(duì)這些位點(diǎn)的識(shí)別和結(jié)合能力，從而促進(jìn)免疫球蛋白重鏈基因的正確剪接，產(chǎn)生具有正常功能的免疫球蛋白。ISS則相反，它能夠招募剪接抑制因子，如hnRNP等，阻礙剪接體對(duì)剪接位點(diǎn)的識(shí)別和結(jié)合，抑制剪接反應(yīng)的發(fā)生。以小鼠的成纖維細(xì)胞生長因子受體2（FGFR2）基因的剪接調(diào)控為例，F(xiàn)GFR2基因的內(nèi)含子中存在ISS元件，在特定的細(xì)胞環(huán)境下，hnRNP蛋白能夠識(shí)別并結(jié)合到該ISS元件上。hnRNP與ISS的結(jié)合改變了內(nèi)含子的局部結(jié)構(gòu)，阻礙了U1snRNP和U2AF對(duì)剪接位點(diǎn)的識(shí)別和結(jié)合，從而抑制了FGFR2基因的一種剪接方式，導(dǎo)致產(chǎn)生特定的FGFR2蛋白異構(gòu)體，這種異構(gòu)體在細(xì)胞增殖和分化調(diào)控中發(fā)揮著重要作用。在植物領(lǐng)域，ISE和ISS元件也參與了眾多基因的選擇性剪接調(diào)控。以擬南芥為例，在其生長發(fā)育過程中，一些基因的內(nèi)含子中存在ISE和ISS元件，它們通過與植物特異性的剪接因子相互作用，調(diào)節(jié)基因的剪接方式，從而適應(yīng)不同的生長環(huán)境和發(fā)育階段。在干旱脅迫條件下，擬南芥中某些基因的內(nèi)含子中的ISE元件被激活，招募剪接激活因子，促進(jìn)了與干旱脅迫響應(yīng)相關(guān)的剪接異構(gòu)體的產(chǎn)生，增強(qiáng)了植物對(duì)干旱的耐受性；而在正常生長條件下，ISS元件發(fā)揮作用，抑制這些剪接異構(gòu)體的產(chǎn)生，維持植物的正常生長發(fā)育。3.2反式作用因子反式作用因子是一類能夠與Pre-mRNA上的順式作用元件相互作用，從而調(diào)控Pre-mRNA選擇性剪接的蛋白質(zhì)分子。它們?cè)谶x擇性剪接過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，猶如基因表達(dá)調(diào)控交響樂中的指揮家，通過與順式作用元件的精確結(jié)合，調(diào)節(jié)剪接體的組裝和剪接位點(diǎn)的選擇，進(jìn)而決定了Pre-mRNA的剪接方式和最終生成的mRNA轉(zhuǎn)錄本的種類。反式作用因子主要包括絲氨酸/精氨酸富集蛋白（SR蛋白）家族、異質(zhì)核核糖核蛋白（hnRNP）家族以及其他多種剪接因子，它們各自具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和功能，相互協(xié)作，共同構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜而精細(xì)的選擇性剪接調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。3.2.1SR蛋白家族SR蛋白家族是一類高度保守且功能重要的反式作用因子，在Pre-mRNA選擇性剪接過程中扮演著核心角色。該家族成員的結(jié)構(gòu)具有顯著特征，均含有一個(gè)或多個(gè)RNA識(shí)別結(jié)構(gòu)域（RRM）以及一個(gè)富含絲氨酸和精氨酸殘基的結(jié)構(gòu)域（RS結(jié)構(gòu)域）。RRM結(jié)構(gòu)域能夠特異性地識(shí)別并結(jié)合Pre-mRNA上的特定序列，為SR蛋白與Pre-mRNA的相互作用提供了基礎(chǔ)；而RS結(jié)構(gòu)域則通過其豐富的絲氨酸和精氨酸殘基，參與蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，在剪接體的組裝和剪接位點(diǎn)的識(shí)別過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。SR蛋白在選擇性剪接中的功能十分廣泛且關(guān)鍵。它們能夠識(shí)別并結(jié)合在外顯子剪接增強(qiáng)子（ESE）上，通過與ESE的相互作用，招募U1小核核糖核蛋白（U1snRNP）到5'剪接位點(diǎn)，增強(qiáng)U1snRNP與5'剪接位點(diǎn)的結(jié)合能力，從而促進(jìn)剪接體的組裝和剪接反應(yīng)的啟動(dòng)。SR蛋白還可以與其他剪接因子相互作用，調(diào)節(jié)剪接位點(diǎn)的選擇和剪接方式，在選擇性剪接過程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。在果蠅的性別決定基因doublesex（dsx）的選擇性剪接調(diào)控中，SR蛋白Tra2起著關(guān)鍵作用。Tra2蛋白能夠識(shí)別并結(jié)合到dsx基因的ESE元件上，招募U1snRNP到5'剪接位點(diǎn)，促進(jìn)雌性特異性剪接異構(gòu)體的產(chǎn)生。在雌性果蠅中，Tra2蛋白與另一種SR蛋白Tra協(xié)同作用，共同調(diào)控dsx基因的剪接方式，使得dsx基因產(chǎn)生雌性特異性的DSX蛋白，從而決定了果蠅的雌性性別；而在雄性果蠅中，由于缺乏Tra蛋白，Tra2蛋白無法有效調(diào)控dsx基因的剪接，導(dǎo)致產(chǎn)生雄性特異性的DSX蛋白，決定了果蠅的雄性性別。眾多實(shí)驗(yàn)研究充分證實(shí)了SR蛋白在選擇性剪接中的重要作用。有研究通過RNA干擾（RNAi）技術(shù)降低細(xì)胞中SR蛋白ASF/SF2的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)許多基因的選擇性剪接模式發(fā)生了顯著改變。一些原本被保留的外顯子在ASF/SF2表達(dá)降低后被跳過，導(dǎo)致成熟mRNA的序列和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)的表達(dá)和功能。這表明ASF/SF2在維持這些基因正常的選擇性剪接模式中起著不可或缺的作用。還有研究利用基因編輯技術(shù)對(duì)SR蛋白的RS結(jié)構(gòu)域進(jìn)行突變，發(fā)現(xiàn)突變后的SR蛋白無法正常與其他剪接因子相互作用，導(dǎo)致剪接體組裝異常，選擇性剪接過程受到嚴(yán)重阻礙。這進(jìn)一步證明了RS結(jié)構(gòu)域在SR蛋白功能發(fā)揮中的關(guān)鍵作用，以及SR蛋白通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用調(diào)控選擇性剪接的分子機(jī)制。3.2.2hnRNP蛋白家族hnRNP蛋白家族是另一類重要的反式作用因子，在Pre-mRNA選擇性剪接過程中發(fā)揮著獨(dú)特的調(diào)控作用。hnRNP蛋白能夠與Pre-mRNA緊密結(jié)合，其結(jié)合作用主要通過與外顯子剪接沉默子（ESS）或內(nèi)含子剪接沉默子（ISS）的特異性識(shí)別和結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)hnRNP蛋白與ESS或ISS結(jié)合后，會(huì)對(duì)剪接過程產(chǎn)生抑制或調(diào)控作用。從分子機(jī)制來看，hnRNP蛋白與ESS或ISS的結(jié)合會(huì)改變Pre-mRNA的局部結(jié)構(gòu)，使得剪接體難以接近并識(shí)別相應(yīng)的剪接位點(diǎn)，從而阻礙剪接反應(yīng)的進(jìn)行。hnRNP蛋白還可以通過與其他剪接因子相互作用，間接影響剪接體的組裝和功能，參與調(diào)節(jié)Pre-mRNA的選擇性剪接。以小鼠的成纖維細(xì)胞生長因子受體2（FGFR2）基因的剪接調(diào)控為例，能夠清晰地看到hnRNP蛋白的作用機(jī)制。FGFR2基因在胚胎發(fā)育、細(xì)胞增殖、分化和遷移等過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在FGFR2基因的剪接過程中，hnRNPA1蛋白能夠識(shí)別并結(jié)合到FGFR2基因的內(nèi)含子中的ISS元件上。hnRNPA1與ISS的結(jié)合改變了內(nèi)含子的局部結(jié)構(gòu)，阻礙了U1snRNP和U2輔助因子（U2AF）對(duì)剪接位點(diǎn)的識(shí)別和結(jié)合，從而抑制了FGFR2基因的一種剪接方式，導(dǎo)致產(chǎn)生特定的FGFR2蛋白異構(gòu)體。這種異構(gòu)體在細(xì)胞增殖和分化調(diào)控中發(fā)揮著重要作用。研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)hnRNPA1蛋白的表達(dá)水平發(fā)生變化時(shí)，F(xiàn)GFR2基因的剪接模式也會(huì)相應(yīng)改變。在腫瘤細(xì)胞中，hnRNPA1蛋白的過表達(dá)會(huì)導(dǎo)致FGFR2基因的異常剪接，產(chǎn)生具有促癌活性的FGFR2蛋白異構(gòu)體，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。在人類疾病研究中，hnRNP蛋白家族與多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。以脊髓性肌萎縮癥（SMA）為例，該疾病是一種常染色體隱性遺傳病，主要由運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元存活基因1（SMN1）的突變導(dǎo)致。SMN1基因的第7外顯子中存在一個(gè)ESS元件，hnRNP蛋白與該ESS元件結(jié)合，抑制第7外顯子的剪接，使得成熟mRNA中不包含第7外顯子。在SMA患者中，由于SMN1基因的突變，導(dǎo)致該ESS元件的功能發(fā)生改變，hnRNP與ESS的結(jié)合能力增強(qiáng)，使得第7外顯子更易被跳過，產(chǎn)生的SMN蛋白量顯著減少，從而引發(fā)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的退化和肌肉萎縮，導(dǎo)致SMA的發(fā)生。這表明hnRNP蛋白在SMN1基因剪接調(diào)控中的異常變化是SMA發(fā)病的重要分子機(jī)制之一。3.2.3其他剪接因子除了SR蛋白家族和hnRNP蛋白家族外，還有許多其他類型的剪接因子在Pre-mRNA選擇性剪接過程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。RNA結(jié)合蛋白（RBPs）是一類能夠與RNA特異性結(jié)合的蛋白質(zhì)，它們?cè)谶x擇性剪接調(diào)控中扮演著關(guān)鍵角色。RBPs通過與Pre-mRNA上的特定序列相互作用，影響剪接體的組裝和剪接位點(diǎn)的選擇。CELF蛋白家族是一類重要的RBPs，在肌肉發(fā)育和疾病中發(fā)揮著重要作用。在肌肉發(fā)育過程中，CELF蛋白能夠結(jié)合到肌肉特異性基因的Pre-mRNA上，調(diào)節(jié)其選擇性剪接模式。研究表明，CELF1蛋白能夠促進(jìn)肌肉特異性基因的某些外顯子的保留，從而產(chǎn)生具有特定功能的蛋白質(zhì)異構(gòu)體，這些異構(gòu)體對(duì)于肌肉的正常發(fā)育和功能維持至關(guān)重要。在肌強(qiáng)直性營養(yǎng)不良癥（DM）患者中，CELF蛋白的功能異常，導(dǎo)致肌肉特異性基因的選擇性剪接失調(diào)，產(chǎn)生異常的蛋白質(zhì)異構(gòu)體，進(jìn)而引發(fā)肌肉疾病。轉(zhuǎn)錄因子（TFs）也參與了Pre-mRNA選擇性剪接的調(diào)控過程。TFs不僅能夠調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄起始和速率，還可以通過與剪接因子相互作用，間接影響選擇性剪接。p53是一種重要的轉(zhuǎn)錄因子，在細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)、腫瘤抑制等過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)，p53可以與一些剪接因子相互作用，調(diào)控相關(guān)基因的選擇性剪接。在DNA損傷應(yīng)激條件下，p53被激活，它可以與SR蛋白ASF/SF2相互作用，促進(jìn)某些基因的選擇性剪接，產(chǎn)生具有修復(fù)DNA損傷功能的蛋白質(zhì)異構(gòu)體。在腫瘤細(xì)胞中，p53的功能異常會(huì)導(dǎo)致相關(guān)基因的選擇性剪接失調(diào)，影響腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡和轉(zhuǎn)移等過程。3.3染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與表觀遺傳修飾Pre-mRNA選擇性剪接的調(diào)控是一個(gè)復(fù)雜而精細(xì)的過程，除了順式作用元件與反式作用因子的直接相互作用外，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)以及表觀遺傳修飾也在其中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。染色質(zhì)作為真核生物基因組DNA與蛋白質(zhì)形成的復(fù)合物，其結(jié)構(gòu)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化能夠影響基因的可及性和轉(zhuǎn)錄活性，進(jìn)而對(duì)Pre-mRNA選擇性剪接產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。表觀遺傳修飾則通過在DNA和組蛋白上添加或去除化學(xué)修飾標(biāo)記，在不改變DNA序列的前提下，調(diào)控基因的表達(dá)模式，這種調(diào)控作用在選擇性剪接過程中同樣不可或缺。深入研究染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與表觀遺傳修飾在Pre-mRNA選擇性剪接中的調(diào)控機(jī)制，有助于全面理解基因表達(dá)調(diào)控的復(fù)雜性，為揭示生命過程的奧秘以及攻克相關(guān)疾病提供重要的理論依據(jù)。3.3.1染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響染色質(zhì)的緊密程度、核小體定位等結(jié)構(gòu)特征對(duì)剪接因子與Pre-mRNA的結(jié)合以及剪接體的組裝具有顯著影響，進(jìn)而在Pre-mRNA選擇性剪接過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。染色質(zhì)的緊密程度是影響剪接因子與Pre-mRNA結(jié)合的重要因素。在染色質(zhì)高度緊密的狀態(tài)下，DNA被緊密包裹在核小體中，使得剪接因子難以接近Pre-mRNA上的順式作用元件，從而阻礙剪接反應(yīng)的進(jìn)行。研究表明，在某些細(xì)胞周期階段或受到外界刺激時(shí)，染色質(zhì)會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)重塑，由緊密狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗缮顟B(tài)，這使得剪接因子能夠更容易地與Pre-mRNA結(jié)合，促進(jìn)剪接體的組裝和選擇性剪接的發(fā)生。在細(xì)胞分化過程中，隨著細(xì)胞逐漸向特定的細(xì)胞類型分化，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，一些與分化相關(guān)的基因的染色質(zhì)區(qū)域變得松散，剪接因子能夠順利結(jié)合到這些基因的Pre-mRNA上，調(diào)控其選擇性剪接模式，產(chǎn)生特定的蛋白質(zhì)異構(gòu)體，以滿足細(xì)胞分化過程中的功能需求。核小體定位同樣在Pre-mRNA選擇性剪接中發(fā)揮著重要作用。核小體在DNA上的位置不是隨機(jī)分布的，而是具有一定的規(guī)律性，這種定位模式能夠影響剪接位點(diǎn)的選擇。當(dāng)核小體定位在剪接位點(diǎn)附近時(shí)，它可以通過空間位阻效應(yīng)阻礙剪接體對(duì)剪接位點(diǎn)的識(shí)別和結(jié)合，從而抑制剪接反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，在一些基因的內(nèi)含子區(qū)域，核小體的定位會(huì)影響內(nèi)含子的保留或切除。當(dāng)核小體覆蓋內(nèi)含子的剪接位點(diǎn)時(shí)，內(nèi)含子更傾向于被保留在成熟mRNA中；而當(dāng)核小體從剪接位點(diǎn)附近移除時(shí)，內(nèi)含子則更容易被切除。這種核小體定位對(duì)剪接位點(diǎn)選擇的影響在基因表達(dá)調(diào)控中具有重要意義，它可以根據(jù)細(xì)胞的生理狀態(tài)和環(huán)境信號(hào)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)基因的剪接方式，產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)異構(gòu)體，以適應(yīng)細(xì)胞的功能需求。許多細(xì)胞實(shí)驗(yàn)為染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)Pre-mRNA選擇性剪接的影響提供了有力證據(jù)。在對(duì)小鼠胚胎干細(xì)胞的研究中，通過使用染色質(zhì)重塑復(fù)合物抑制劑，抑制染色質(zhì)重塑過程，發(fā)現(xiàn)許多基因的選擇性剪接模式發(fā)生了顯著改變。一些原本被保留的外顯子在染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變后被跳過，導(dǎo)致成熟mRNA的序列和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)的表達(dá)和功能。這表明染色質(zhì)重塑在維持正常的選擇性剪接模式中起著重要作用。還有研究利用基因編輯技術(shù)，改變核小體定位相關(guān)蛋白的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)核小體定位的改變會(huì)導(dǎo)致剪接因子與Pre-mRNA的結(jié)合能力發(fā)生變化，進(jìn)而影響剪接體的組裝和選擇性剪接過程。這進(jìn)一步證明了核小體定位在Pre-mRNA選擇性剪接中的關(guān)鍵作用。3.3.2組蛋白修飾組蛋白修飾是表觀遺傳調(diào)控的重要方式之一，其中組蛋白甲基化、乙?；?、磷酸化等修飾對(duì)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因轉(zhuǎn)錄及選擇性剪接具有復(fù)雜而精細(xì)的調(diào)控作用。組蛋白甲基化是一種常見的修飾方式，它可以發(fā)生在組蛋白的不同氨基酸殘基上，如H3K4、H3K9、H3K27等，且修飾程度可分為單甲基化、二甲基化和三甲基化。不同位點(diǎn)和程度的甲基化修飾具有不同的生物學(xué)功能，對(duì)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因轉(zhuǎn)錄及選擇性剪接產(chǎn)生不同的影響。H3K4me3修飾通常與基因的激活相關(guān)，它可以通過招募相關(guān)的轉(zhuǎn)錄激活因子，促進(jìn)基因的轉(zhuǎn)錄。研究發(fā)現(xiàn)，H3K4me3修飾還與某些基因的選擇性剪接密切相關(guān)。在對(duì)人類細(xì)胞的研究中，發(fā)現(xiàn)一些基因的外顯子區(qū)域富含H3K4me3修飾，這種修飾能夠招募剪接激活因子，促進(jìn)剪接體對(duì)這些外顯子的識(shí)別和保留，從而影響基因的選擇性剪接模式。而H3K27me3修飾則通常與基因的沉默相關(guān)，它可以通過抑制轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合，阻礙基因的轉(zhuǎn)錄。在某些情況下，H3K27me3修飾也會(huì)影響基因的選擇性剪接，它可以通過改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)，使得剪接因子難以接近Pre-mRNA上的順式作用元件，從而抑制某些剪接異構(gòu)體的產(chǎn)生。組蛋白乙?；橇硪环N重要的修飾方式，它能夠中和組蛋白的正電荷，減弱組蛋白與DNA之間的相互作用，使染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變得松散，從而促進(jìn)基因的轉(zhuǎn)錄。研究表明，組蛋白乙酰化也參與了Pre-mRNA選擇性剪接的調(diào)控。在對(duì)果蠅的研究中，發(fā)現(xiàn)組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（HAT）的活性與某些基因的選擇性剪接密切相關(guān)。當(dāng)HAT活性增強(qiáng)時(shí)，組蛋白乙酰化水平升高，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變得松散，剪接因子能夠更容易地與Pre-mRNA結(jié)合，促進(jìn)剪接體的組裝和選擇性剪接的發(fā)生。相反，當(dāng)HAT活性受到抑制時(shí)，組蛋白乙?；浇档停旧|(zhì)結(jié)構(gòu)變得緊密，剪接因子與Pre-mRNA的結(jié)合受到阻礙，選擇性剪接過程受到抑制。組蛋白磷酸化同樣在Pre-mRNA選擇性剪接中發(fā)揮著重要作用。組蛋白磷酸化可以改變組蛋白的電荷和結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。研究發(fā)現(xiàn)，組蛋白H3的磷酸化修飾可以招募相關(guān)的剪接因子，促進(jìn)剪接體的組裝和選擇性剪接的發(fā)生。在細(xì)胞受到外界刺激時(shí)，如紫外線照射、DNA損傷等，組蛋白H3會(huì)發(fā)生磷酸化修飾，這種修飾能夠激活相關(guān)基因的選擇性剪接，產(chǎn)生具有修復(fù)功能的蛋白質(zhì)異構(gòu)體，以應(yīng)對(duì)細(xì)胞的應(yīng)激反應(yīng)。眾多具體基因研究充分展示了組蛋白修飾對(duì)選擇性剪接的調(diào)控作用。以小鼠的成纖維細(xì)胞生長因子受體2（FGFR2）基因?yàn)槔?，該基因的選擇性剪接受到組蛋白修飾的嚴(yán)格調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，在FGFR2基因的內(nèi)含子區(qū)域，H3K4me3修飾與內(nèi)含子的保留密切相關(guān)。當(dāng)H3K4me3修飾水平升高時(shí)，剪接激活因子被招募到該區(qū)域，促進(jìn)內(nèi)含子的保留，產(chǎn)生特定的FGFR2蛋白異構(gòu)體；而當(dāng)H3K4me3修飾水平降低時(shí)，內(nèi)含子更傾向于被切除，產(chǎn)生另一種FGFR2蛋白異構(gòu)體。這種組蛋白修飾對(duì)FGFR2基因選擇性剪接的調(diào)控在胚胎發(fā)育、細(xì)胞增殖和分化等過程中發(fā)揮著重要作用。在人類的腫瘤研究中，發(fā)現(xiàn)一些癌基因和腫瘤抑制基因的選擇性剪接也受到組蛋白修飾的影響。在乳腺癌細(xì)胞中，某些癌基因的組蛋白乙酰化水平升高，導(dǎo)致這些基因的選擇性剪接發(fā)生異常，產(chǎn)生具有促癌活性的蛋白質(zhì)異構(gòu)體，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。這表明組蛋白修飾在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中，通過調(diào)控基因的選擇性剪接，發(fā)揮著重要的作用。3.3.3DNA甲基化DNA甲基化是一種重要的表觀遺傳修飾，主要發(fā)生在DNA的CpG島區(qū)域，對(duì)基因啟動(dòng)子區(qū)域和剪接調(diào)控元件具有顯著影響，進(jìn)而通過間接調(diào)控機(jī)制影響Pre-mRNA選擇性剪接。在基因啟動(dòng)子區(qū)域，DNA甲基化通常與基因的沉默相關(guān)。當(dāng)啟動(dòng)子區(qū)域的CpG島發(fā)生高甲基化時(shí)，會(huì)阻礙轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)子的結(jié)合，抑制基因的轉(zhuǎn)錄起始，從而間接影響Pre-mRNA的產(chǎn)生和后續(xù)的選擇性剪接過程。研究表明，在許多腫瘤細(xì)胞中，一些腫瘤抑制基因的啟動(dòng)子區(qū)域發(fā)生高甲基化，導(dǎo)致這些基因的轉(zhuǎn)錄受到抑制，無法產(chǎn)生正常的Pre-mRNA，進(jìn)而影響其選擇性剪接和蛋白質(zhì)表達(dá)，使得腫瘤細(xì)胞失去正常的生長抑制機(jī)制，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。在乳腺癌中，乳腺癌易感基因1（BRCA1）的啟動(dòng)子區(qū)域甲基化水平升高，會(huì)導(dǎo)致BRCA1基因的轉(zhuǎn)錄沉默，無法產(chǎn)生正常的BRCA1蛋白，使得細(xì)胞對(duì)DNA損傷的修復(fù)能力下降，增加了乳腺癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。DNA甲基化還會(huì)對(duì)剪接調(diào)控元件產(chǎn)生影響。一些剪接調(diào)控元件，如外顯子剪接增強(qiáng)子（ESE）、外顯子剪接沉默子（ESS）等，其甲基化狀態(tài)的改變會(huì)影響剪接因子與它們的結(jié)合能力，從而間接調(diào)控Pre-mRNA的選擇性剪接。當(dāng)ESE元件發(fā)生甲基化時(shí)，可能會(huì)降低剪接激活因子與ESE的結(jié)合親和力，使得剪接體難以識(shí)別和結(jié)合到相關(guān)的剪接位點(diǎn)，導(dǎo)致外顯子被跳過，產(chǎn)生不同的剪接異構(gòu)體。相反，當(dāng)ESS元件發(fā)生甲基化時(shí)，可能會(huì)影響剪接抑制因子與ESS的結(jié)合，從而改變剪接體對(duì)剪接位點(diǎn)的選擇，影響選擇性剪接的結(jié)果。在人類疾病研究中，有許多案例充分說明了DNA甲基化對(duì)選擇性剪接的間接調(diào)控機(jī)制。以脊髓性肌萎縮癥（SMA）為例，該疾病是一種常染色體隱性遺傳病，主要由運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元存活基因1（SMN1）的突變導(dǎo)致。研究發(fā)現(xiàn)，SMN1基因的第7外顯子中存在一個(gè)與剪接調(diào)控相關(guān)的區(qū)域，該區(qū)域的DNA甲基化狀態(tài)會(huì)影響剪接因子與該區(qū)域的結(jié)合。在正常情況下，該區(qū)域的甲基化水平較低，剪接因子能夠正常結(jié)合，促進(jìn)第7外顯子的保留，產(chǎn)生具有正常功能的SMN蛋白。然而，在SMA患者中，該區(qū)域的甲基化水平升高，剪接因子與該區(qū)域的結(jié)合能力下降，導(dǎo)致第7外顯子更易被跳過，產(chǎn)生的SMN蛋白量顯著減少，從而引發(fā)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的退化和肌肉萎縮，導(dǎo)致SMA的發(fā)生。在腫瘤研究中，也發(fā)現(xiàn)許多癌癥相關(guān)基因的DNA甲基化異常與選擇性剪接失調(diào)密切相關(guān)。在結(jié)直腸癌中，一些癌基因的剪接調(diào)控元件發(fā)生甲基化，導(dǎo)致這些基因的選擇性剪接異常，產(chǎn)生具有促癌活性的蛋白質(zhì)異構(gòu)體，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。這表明DNA甲基化通過影響剪接調(diào)控元件，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中，對(duì)Pre-mRNA選擇性剪接發(fā)揮著重要的間接調(diào)控作用。四、調(diào)控機(jī)制分子模型與動(dòng)態(tài)過程4.1分子模型解析4.1.1剪接體組裝模型剪接體的組裝是一個(gè)高度動(dòng)態(tài)且復(fù)雜有序的過程，涉及多種小核核糖核蛋白（snRNPs）和非snRNP蛋白的逐步結(jié)合與協(xié)同作用，其過程可分為多個(gè)階段，每個(gè)階段都伴隨著蛋白質(zhì)-RNA以及蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的動(dòng)態(tài)變化，這些變化精確地調(diào)控著剪接體的組裝進(jìn)程和剪接反應(yīng)的進(jìn)行。在早期組裝階段，U1snRNP發(fā)揮著關(guān)鍵的起始作用。U1snRNP含有U1小核RNA（U1snRNA）和多種蛋白質(zhì)，其U1snRNA的5'端序列能夠通過堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式，特異性地識(shí)別并結(jié)合Pre-mRNA的5'剪接位點(diǎn)。這一識(shí)別過程并非孤立進(jìn)行，而是受到多種反式作用因子的調(diào)節(jié)。絲氨酸/精氨酸富集蛋白（SR蛋白）家族成員能夠識(shí)別并結(jié)合在外顯子剪接增強(qiáng)子（ESE）上，通過與U1snRNP的相互作用，促進(jìn)U1snRNP對(duì)5'剪接位點(diǎn)的識(shí)別和結(jié)合。研究表明，SR蛋白ASF/SF2與ESE結(jié)合后，能夠招募U1snRNP到5'剪接位點(diǎn)附近，并通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，增強(qiáng)U1snRNP與5'剪接位點(diǎn)的結(jié)合穩(wěn)定性。而異質(zhì)核核糖核蛋白（hnRNP）家族成員則通過識(shí)別并結(jié)合在外顯子剪接沉默子（ESS）上，阻礙U1snRNP對(duì)5'剪接位點(diǎn)的識(shí)別和結(jié)合，從而調(diào)節(jié)剪接反應(yīng)的起始。當(dāng)hnRNPA1與ESS結(jié)合時(shí)，會(huì)改變Pre-mRNA的局部結(jié)構(gòu)，使得U1snRNP難以接近5'剪接位點(diǎn)，抑制剪接反應(yīng)的啟動(dòng)。U1snRNP結(jié)合到5'剪接位點(diǎn)后，剪接因子SF1識(shí)別并結(jié)合到內(nèi)含子的分支位點(diǎn)，同時(shí)U2輔助因子（U2AF）的兩個(gè)亞基U2AF65和U2AF35分別識(shí)別并結(jié)合到內(nèi)含子的多聚嘧啶區(qū)和3'剪接位點(diǎn)，形成早期剪接體E復(fù)合物。在這一過程中，U2AF65通過其富含絲氨酸和精氨酸的結(jié)構(gòu)域與U1snRNP相互作用，進(jìn)一步穩(wěn)定早期剪接體的結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，U2AF65的功能缺失會(huì)導(dǎo)致早期剪接體組裝異常，影響剪接反應(yīng)的正常進(jìn)行。早期剪接體E復(fù)合物形成后，U2snRNP開始發(fā)揮作用。U2snRNP中的U2snRNA通過與內(nèi)含子分支位點(diǎn)的堿基互補(bǔ)配對(duì)，替換SF1，識(shí)別并結(jié)合到分支位點(diǎn)上，形成前剪接體A復(fù)合物。這一過程需要ATP水解提供能量，并且受到多種蛋白質(zhì)因子的調(diào)節(jié)。PRP5蛋白是U2snRNP中的重要組成部分，它在U2snRNP與分支位點(diǎn)的結(jié)合過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。研究表明，PRP5蛋白能夠通過與U2snRNA和分支位點(diǎn)的相互作用，促進(jìn)U2snRNP與分支位點(diǎn)的結(jié)合，并且參與調(diào)節(jié)U2snRNP與其他剪接因子的相互作用。當(dāng)PRP5蛋白發(fā)生突變時(shí)，U2snRNP與分支位點(diǎn)的結(jié)合能力下降，導(dǎo)致前剪接體A復(fù)合物組裝異常，影響剪接反應(yīng)的后續(xù)進(jìn)程。前剪接體A復(fù)合物形成后，預(yù)先組裝成的U4/U5/U6三聚體snRNP加入，產(chǎn)生B復(fù)合體。U4snRNA與U6snRNA通過堿基互補(bǔ)配對(duì)形成雙鏈結(jié)構(gòu)，在剪接體組裝的早期階段，這種雙鏈結(jié)構(gòu)能夠抑制U6snRNA的活性，防止其過早參與剪接反應(yīng)。U5snRNP在B復(fù)合體中