怪异的逆转基因，可调节上千物种基因

(文/Raleigh McElvery)

图：转染荧光基因的细胞根据其剪接方式而有不同的颜色。

科学研究中总有一些出乎意料的结论，当然，有时仅仅是因为实验误差，有时，科学家们确实通过发现新现象，推翻已有的假设。很多伟大的生物学发现都是在这些不寻常的结果中取得的。而前段时间Burge实验室的研究人员在研究哺乳动物的基因组进化时，就发现了一种不同寻常的奇怪模式，并在《细胞》杂志上发表，给基因表达方式一个全新的定义，通过基因编辑改变上千物种的基因表达。

研究人员发现，每当一个新的核苷酸序列出现在一个谱系的RNA中时，该谱系中产生的RNA总量通常都会增加。DNA转录成RNA后，必须先处理RNA转录物，然后才合成蛋白质或继续在细胞内发挥其他作用。该过程的一个重要组成部分是剪接，在剪接过程中，某些核苷酸序列（内含子）从新生成RNA转录物中去除，而其他一些（外显子）则保留下来。根据RNA的拼接方式，单个基因可以产生多种不同的转录本。

考虑到这种操作顺序，转录影响剪接是有道理的。但是反理论（剪接会影响转录）现在正在受到关注，并且也在最新的实验中得到了证实。

1.促进基因表达

一些启动子比其他启动子更擅长且活跃，因此启动转录的频率更高。然而，利用不同的启动子，转录同一个基因，可以促进表达的多样性，甚至在仅仅几秒钟或几分钟后发生剪接之前也是如此。

起初，研究者不确定新的外显子如何增强基因表达，但她认为新的启动子参与其中。根据现有的进化数据和她在实验室的实验，她可以看到，无论哪里有新的外显子，附近通常都会有一个新的启动子。当外显子被剪接时，新的启动子变得更加活跃。

研究人员将该现象称为"外显子介导的转录启动激活"（EMATS）。研究人员预测，这一过程可能有助于调节跨物种的数千个哺乳动物基因。

2.基因组可以无限灵活

研究者在实验中增加了基因组的复杂性，以加强物种间的差异。例如，小鼠和大鼠的基因组非常相似，但是EMATS可以产生新的启动子，从而导致调节变化，驱动两者之间的结构和功能差异。EMATS也可能导致同一生物体内组织之间的表达差异。

研究者说，" EMATS为基因表达调控增加了新的复杂性。并且赋予基因组更大的灵活性，并引入了改变RNA产量的潜力。"西班牙巴塞罗那基因组调控中心加泰罗尼亚研究和高级研究学院的研究教授JuanValcárcel说，了解EMATS背后的机制也可能对生物技术和治疗产生影响。他说："许多人类疾病，包括遗传疾病和癌症，都是由特定基因的缺陷或过量引起的。通过调节EMATS来纠正这些异常现象可能会提供创新的疗法，永不显现。"

目前，研究人员已经开始尝试通过剪接来控制转录。爱奥尼斯（Ionis），诺华（Novartis）和罗氏（Roche）等制药公司已经在调制药物来调节剪接和治疗像脊髓性肌肉萎缩这样的疾病。降低基因表达的方法有很多种，但要有针对性地增加基因表达要困难得多。但是，调整拼接可能是其中一种有效的方法。

研究者在谈到这一突破时仍然非常兴奋，"我们发现了一种细胞改变基因表达的方式，并且可以用它来操纵我们想要的转录水平。我认为这是最令人兴奋的部分。"

来源：MIT News