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内含子介导增强（IME）机制尚未完全明晰，为探究此问题，研究人员利用酿酒酵母敲除菌株文库开展全基因组筛选。结果发现，CDC73 对 IME 至关重要，还鉴定出 23 个与抑制相关基因，其中核外切体相关基因影响最大。该研究为理解 IME 机制提供新视角。
在神秘的生命微观世界里，基因表达的调控一直是科学家们热衷探索的领域。内含子，作为真核生物基因中的特殊片段，虽然在蛋白质合成时会被剪切掉，但它可不是 “无用的累赘”。从酵母到哺乳动物、植物，内含子都有着独特的作用，其中内含子介导增强（Intron - Mediated Enhancement，IME）现象备受关注。比如在 HeLa 细胞中，去掉人类泛素 C 基因启动子区域的内含子，报告基因表达会大幅下降；在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）里，删除关键基因 GLC7 的内含子，不仅 RNA 积累减少，细胞生长还会出现缺陷；在拟南芥中，Naa50 基因第一个内含子的缺失会影响其在根中的表达。这一系列现象表明，IME 在生物体内有着重要的生理意义，还能应用于生产实践，比如在酵母中生产重组淀粉酶。
然而，IME 的机制却像一团迷雾。目前提出的几种 IME 机制，并不能解释为什么不是所有基因都能被内含子增强，而且不同编码序列（CDS）受内含子增强的程度差异很大，例如在玉米和转基因小鼠中都有明显体现。在酿酒酵母中，同样编码一种多肽的 yCLuc 和 hCLuc，前者插入内含子后表达能增强约 40 倍，后者却没有 IME 现象，这暗示着 IME 可能不是简单的增强表达，而是通过内含子缓解某种依赖核苷酸序列的抑制作用。为了揭开 IME 机制的神秘面纱，来自国外的研究人员开展了深入研究，相关成果发表在《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Gene Regulatory Mechanisms》杂志上。
研究人员主要采用了全基因组筛选技术，利用酿酒酵母非必需基因敲除文库和必需基因敲除文库，分别将带有和不带有内含子的 yCLuc 表达质粒导入敲除菌株中进行筛选研究。
基因组范围内筛选参与增强的基因
研究人员发现，在酿酒酵母中，在 yCLuc 的 5′ - UTR 添加 RPS25A 内含子（RPS25Ai），其表达能增强约 40 倍。通过在酿酒酵母敲除菌株中表达 RPS25Ai - yCLuc（YCp21803）进行全基因组筛选，挑选出荧光素酶活性低于野生型菌株（RAK21803）的敲除菌株，即 IME 缺陷型菌株。研究发现，RNA 聚合酶 II（RNAPII）的调节因子 CDC73 对 IME 至关重要。
IME 发生在基因表达的多个步骤
研究人员通过全基因组筛选，综合鉴定出 24 个参与 IME 的基因。这些基因与核外切体、RNA 修饰、RNAPII 调控、核孔复合体、核糖体以及染色质修饰等细胞功能相关。其中，与核外切体相关的基因对表达影响最大，核外切体能够降解细胞核中的各种 RNA。此前有研究报道，RNA 序列 UCUU 是核外切体降解 RNA 的靶点，而 yCLuc 的表达受 UCUU 序列抑制，添加内含子能缓解这种抑制。这表明，含有 UCUU 的编码序列主要通过核外切体识别 UCUU 进行 RNA 降解而受到抑制，内含子的存在能够缓解这种抑制，进而实现 IME。
研究结论表明，核外切体的降解作用是 IME 的主要抑制机制，也是 IME 发生的前提条件。这一发现为深入理解 IME 机制提供了关键线索，打破了以往对 IME 的认知局限，让我们认识到 IME 并非简单的表达增强，而是涉及到复杂的抑制与缓解过程。这不仅丰富了基因表达调控的理论知识，也为后续在基因工程、生物技术等领域的应用提供了新的理论基础。未来，研究人员可以基于此进一步探索如何精准调控 IME，为相关疾病的治疗和生物产业的发展提供更多可能。
