Nature头条：解密剪接密码 预测DNA动向

来自多伦多大学生物医药工程，电气和计算机工程系等处的研究人员发现了为什么有限数目的人体基因能够产生出如此巨大数量的遗传信息的奥秘，这对于了解一些人类疾病突变具有重要的意义。这一研究成果公布在Nature杂志上。

　　

生物通报道：来自多伦多大学生物医药工程，电气和计算机工程系等处的研究人员发现了为什么有限数目的人体基因能够产生出如此巨大数量的遗传信息的奥秘，这对于了解一些人类疾病突变具有重要的意义。这一研究成果公布在Nature杂志封面上。

 

领导这一研究的是多伦多大学Benjamin J. Blencowe和Brendan J. Frey，前者是选择性剪接方面的专家，而后者主要方向是计算机方面，曾在Science上发表文章，解析研究成果。

科学家很早以前就知道，同一基因能够通过选择性拼接（Alternative splicing）制造出同一蛋白的不同形态。而脊椎动物基因组的编码能力通过交替剪接大大增强，这使单个基因能够产生一个以上截然不同的蛋白。交替剪接决定遗传信息如何控制细胞过程，而很多人类疾病突变都影响剪接。能够从基因组序列数据预测不同交替剪接的信使RNA的表达，是基因表达领域人们所长期追寻的一个目标。

在这篇文章中，研究人员利用新的计算机辅助生物分析方法，解密了基因组中密码，这种密码包含了各种生物学法则，能对一些重要过程进行支配管理，比如复制于单个基因的一个遗传信息的各个分离部分，可以不同方式剪接在一起，产生出不同的遗传信息。科学家举例说，3个神经黏结分子基因能够产生3000个帮助控制大脑网络的遗传信息。

这种剪接密码能准确预测数百个RNA特征是怎样协同工作来调控数千个外显子依赖于组织的交替剪接的。这个代码已被用来预测交替剪接在发育和神经过程中会怎样发挥重要作用，并且为了解剪接调控的机制提供了线索。该代码还被集成到了一个网络工具中，它使研究人员能够扫描未定性的外显子和内显子序列，预测依赖于组织的剪接模式。

之前Benjamin J. Blencowe博士还发现选择性拼接的发生比先前估计的要普遍得多，他们的研究证明大约94%的人类基因会制造出同一蛋白的不同形态。同一蛋白质的不同形态，会有不同甚至是完全相反的功能。

研究人员从20个人的10种组织和5种细胞系中提取了信使RNA，发现选择性拼接的发生比先前估计的要普遍得多，这一结果为将来研究癌细胞等特定组织中选择性蛋白的作用铺平了道路。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Deciphering the splicing code

Alternative splicing has a crucial role in the generation of biological complexity, and its misregulation is often involved in human disease. Here we describe the assembly of a ‘splicing code’, which uses combinations of hundreds of RNA features to predict tissue-dependent changes in alternative splicing for thousands of exons. The code determines new classes of splicing patterns, identifies distinct regulatory programs in different tissues, and identifies mutation-verified regulatory sequences. Widespread regulatory strategies are revealed, including the use of unexpectedly large combinations of features, the establishment of low exon inclusion levels that are overcome by features in specific tissues, the appearance of features deeper into introns than previously appreciated, and the modulation of splice variant levels by transcript structure characteristics. The code detected a class of exons whose inclusion silences expression in adult tissues by activating nonsense-mediated messenger RNA decay, but whose exclusion promotes expression during embryogenesis. The code facilitates the discovery and detailed characterization of regulated alternative splicing events on a genome-wide scale.