综述：结构研究与机器学习整合解析真核细胞中RNA-剪切因子互作图谱

这篇综述创新性地整合冷冻电镜（cryoEM）高分辨率成像、机器学习计算模型与RNA-蛋白互作实验，系统解析了真核生物中RNA-剪切因子（SFs）的动态互作网络。文章揭示了选择性剪接（AS）通过SR蛋白/hnRNP家族调控剪接体（snRNPs）组装的分子机制，及其在癌症（如胃癌SDCBP2-AS1/hnRNP K通路）、植物胁迫响应（如水稻DGW1/GW6互作）中的关键作用，为多靶点药物开发和分子育种提供了新视角。

　　

Abstract

选择性剪接（AS）作为真核生物转录后调控的核心机制，通过单个基因产生多种mRNA变体，显著扩展了转录组和蛋白质组的多样性。冷冻电镜技术虽已解析多个剪接体精细结构，但RNA-剪切因子（SFs）的动态互作网络仍待全面揭示。本文通过机器学习计算模型、冷冻电镜结构分析与实验验证相结合，构建了RNA-SFs互作图谱，为理解剪接异常导致的疾病（如癌症）和植物胁迫响应提供了分子工具包。

Introduction

AS在人类基因组中影响95%的多外显子基因，其五种主要类型（A5’SS、A3’SS、IR、ES、MXE）中，IR在植物中占主导，而ES在动物中更常见。剪接体作为动态核糖核蛋白（RNP）机器，由U1/U2/U4/U5/U6 snRNPs及NTC、NTR等辅助因子组成。SR蛋白（如SRSF1通过RRM1结合U1-70K）作为剪接增强子，hnRNP（如hnRNP K通过SUMO化稳定β-catenin）则多发挥抑制作用。AS异常与癌症进展、COVID-19易感性（如MUC1/PMF1剪接变异）及植物冷胁迫响应（如水稻Iso-Seq鉴定基因）密切相关。

Methodology and current situation of RNA-SFs interaction

机器学习算法通过分析海量剪接位点数据，预测SF结合模式；冷冻电镜解析了Bact复合体中Brr2介导的ATP依赖重塑过程；交联免疫沉淀（CLIP）技术则验证了SRSF5通过RRM2促进流感病毒M mRNA剪接的机制。植物中，U1 snRNP（如U1C组分）通过识别5’剪接位点调控发育，而hnRNP-like蛋白DHT1通过干扰D14剪接影响独脚金内酯信号传导。

Alternative splicing in plants

水稻DWARF AND HIGH-TILLERING 1（DHT1）编码的hnRNP-like蛋白通过诱导D14 pre-mRNA剪接缺陷调控分蘖，而DECREASED GRAIN WIDTH AND WEIGHT 1（DGW1）则通过与GW6互作增强颖壳细胞扩张。值得注意的是，约21%拟南芥转录本因含提前终止密码子（PTC）被无义介导的mRNA降解（NMD）途径清除，提示AS产物的功能需严格筛选。

Future perspective

针对剪接体组分突变（如SF3B1在骨髓增生异常综合征中的变异）的靶向药物开发，以及植物中CRISPR编辑SF基因（如SR蛋白调控营养胁迫响应）将成为研究热点。冷冻电镜与AlphaFold结合的预测模型有望解析剪接体瞬态构象，而单细胞剪接组学将揭示组织特异性AS调控网络。