大多數(shù)的哺乳動(dòng)物蛋白編碼基因都可能有許多種轉(zhuǎn)錄物，它們是由納入外顯子變化所導(dǎo)致。過去人們認(rèn)為所謂的選擇性剪接（alternative splicing）事件在物種間有可能是保守的，然而發(fā)表在12月20日《科學(xué)》（Science）雜志上的兩項(xiàng)研究表明大多數(shù)并非如此。研究人員甚至認(rèn)為，高度的選擇性剪接差異或許是物種分化的一個(gè)驅(qū)動(dòng)力。

凱斯西儲(chǔ)大學(xué)RNA分子生物學(xué)家Donny Licatalosi 教授說“過去人們普遍認(rèn)為，在小鼠大腦和肌肉之間看到剪切差異與在人類中看到的相似。然而，兩項(xiàng)研究表明情況并非如此。有大量物種特異性的選擇性剪接存在?！?/SPAN>

其中一項(xiàng)研究的領(lǐng)導(dǎo)者、多倫多大學(xué)細(xì)胞和分子生物學(xué)教授Ben Blencowe說：“在脊椎動(dòng)物進(jìn)化生物學(xué)中有一個(gè)重要的問題：如果我們與小鼠、雞或青蛙具有非常相似的一組基因，那么身體和行為的差異是如何產(chǎn)生的？”基因表達(dá)水平變化是一個(gè)經(jīng)常討論的機(jī)制，然而第二篇論文的主要作者、麻省理工學(xué)院生物學(xué)和生物工程學(xué)教授Chris Burge與Blencowe發(fā)現(xiàn)，基因表達(dá)在物種間相對保守。

另一方面，兩篇論文表明，甚至在密切相關(guān)的物種間大多數(shù)的選擇性剪接事件也存在很大的差異。Blencowe 說：“甚至是人類和黑猩猩之間，選擇性剪接模式也有很大的不同。”“選擇性剪切進(jìn)化速度要比基因表達(dá)快，”貝勒醫(yī)學(xué)院病理學(xué)教授Tom Cooper（未參與該研究）說。

為了評估選擇性剪接模式以及轉(zhuǎn)錄水平，兩個(gè)研究小組對信使RNA(mRNA)進(jìn)行了高通量測序。他們抽提了來自不同脊椎動(dòng)物物種大量器官的RNA，包括青蛙、雞、靈長類和人類?！坝纱松闪舜罅康臄?shù)據(jù)，”Cooper說。

Blencowe研究小組證實(shí)，物種特異性選擇性剪接改變往往是由轉(zhuǎn)錄物自身差異所驅(qū)動(dòng)，而非剪接機(jī)器的差異，轉(zhuǎn)錄物攜帶著指導(dǎo)剪接機(jī)器的剪接密碼。例如，人類轉(zhuǎn)錄物在小鼠細(xì)胞中表達(dá)，顯示的是人類而非小鼠的剪接模式，盡管它們是被小鼠機(jī)器進(jìn)行剪接。

康涅狄格大學(xué)遺傳學(xué)和發(fā)育生物學(xué)教授Brent Graveley （未參與該研究）說：“這些論文非常的重要，它們第一次提供了脊椎動(dòng)物選擇性剪接進(jìn)化的大型視圖。證明了選擇性剪接進(jìn)化極其的快速，表明它有可能在物種形成中發(fā)揮了作用?！?/SPAN>

Burge說，選擇性剪接這種驚人的能力可使細(xì)胞嘗試蛋白質(zhì)新版本，且不會(huì)有完全喪失原始版本的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)然，如果隨后新版本提供了某種優(yōu)勢，剪接密碼相關(guān)序列的改變將會(huì)被選中?！斑@當(dāng)然是一種有吸引力的模型，我們認(rèn)為就是這么回事，”Burge說。

他的研究小組發(fā)現(xiàn)，選擇性剪接的外顯子可能以一種方式移除或插入磷酸化位點(diǎn)改變了蛋白質(zhì)的功能?！盎驍?shù)據(jù)庫搜索揭示，組織特異性的選擇性外顯子具有顯著較高密度的預(yù)測和已驗(yàn)證磷酸化位點(diǎn)，” Burge說。蛋白質(zhì)的磷酸化狀態(tài)可以影響它們的相互作用、活性和亞細(xì)胞定位，選擇性剪接有可能為細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)功能調(diào)控提供了“一個(gè)撥動(dòng)開關(guān)”。“這是很新奇的……一直以來還無人認(rèn)識(shí)到可以這種方式利用剪接，”他說。

當(dāng)然，磷酸化作用并非是唯一的蛋白質(zhì)調(diào)控途徑。Cooper說：“我猜想剪接還將改變許多的功能性結(jié)構(gòu)域和區(qū)域。”