Cell：重磅！科学家发现了一种调节基因表达的新方法—EMATS

2019年12月12日 讯 /生物谷BIOON/ --日前，一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中，来自麻省理工学院的科学家们通过研究发现了一种调节基因表达的新方式。

图片来源：Ana Fiszbein

一旦DNA被转录成为RNA，RNA转录物就会在其翻译成蛋白质或在细胞内扮演多种角色之前被加工处理，而加工过程的重要组分就是剪接作用（splicing），在剪接过程中，特定的核苷酸序列（内含子）就会从新制造的RNA转录物中被移除，而外显子区域则会被保留，依赖于RNA被剪接的方式，单个基因往往会产生多种多样的转录物。

考虑到上上述操作的顺序，转录过程影响剪接作用或许就是有道理的；毕竟，如果没有RNA转录的话，剪接过程是不可能发生的；但这种反演理论（剪接过程会影响DNA的转录）如今或许开始被很多人认可了；这项研究中，研究者指出，基因转录起始部位外显子的剪接作用或会影响其转录，并增加基因的表达，这或许就能够解释此前研究人员所发现的模式。

研究者Christopher Burge说道，并不是步骤A影响步骤B，这里我们发现的是步骤B，剪接作用实际上会影响步骤A，即转录过程，这看似相互矛盾，因为剪接过程往往需要转录，但实际上并不存在矛盾，正如研究人员在模型中观察到的那样，来自某个基因的转录物的剪接作用会影响来自同一基因的后续转录物的转录过程。

为了能够开启转录，分子机器就必须被招募到DNA的特定序列中，即启动子；有些启动子往往能够更加擅长地招募分子机器，因此其也会经常性地开启转录过程；然而，不同的启动子可以从一个基因中产生路由不同的转录物，这或许有助于增强基因的表达并产生转录多样性，甚至在仅仅几秒钟或几分钟后所发生的剪接过程也是如此。研究者并不确定新的外显子能够增强基因表达，但从理论上来讲，新的启动子确实会这样；基于进化学数据和研究人员在实验室所进行的研究，如今他们观察到，无论哪里有新的外显子，其附近总会有新的启动子，当外显子被剪接时，新的启动子就会变得异常活跃。

研究者将这种现象称之为“外显子介导的转录激活启动”（EMATS，exon-mediated activation of transcription starts），其提出了一种新型模型，其中与新外显子相关的剪接机器会将转录机器招募到附近，从而激活附近启动子的转录过程，研究人员推测，这一过程将会帮助调节跨物种的数千个哺乳基因的表达。研究者Fiszbein认为，EMATS会在进化过程中增强基因组的复杂性，或许也会产生物种的特殊差异，比如小鼠和大鼠的基因组就非常相似，但EMATS会帮其产生新的启动子，从而产生调节性改变，并驱动大鼠和小鼠机体在结构和功能上的差异。EMATS同时还会诱发相同有机体不同组织之间表达产生差异。

Fiszbein说道，EMATS为基因表达的调节增加了一层新的复杂性，其能赋予基因组更具灵活性，并潜在改变所产生的RNA的水平和功能；理解EMATS发生背后的分子机制或具有生物技术和治疗的应用价值。包括遗传性疾病和癌症在内的很多人类疾病都是由于特定基因的缺失或过量所引发，通过EMATS的调节来恢复这些异常或许就能够帮助研究人员开发新型创新性疗法。

如今研究人员开始利用修饰剪接作用来控制基因的转录，比如诸如诺华等多家制药公司就开发出了新型药物来调节基因的剪接作用并治疗诸如脊髓性肌萎缩症等疾病，有很多方法能够降低基因的表达，但研究人员很难以一种靶向性的方式来增加基因的表达，通过调节基因的剪接作用或许就有望实现这一目的。

最后研究者发现，如今我们发现了一种能改变细胞基因表达的新方法，后期我们将会继续深入研究，以本文研究为基础来控制我们所想要的转录物的水平。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Ana Fiszbein, Keegan S. Krick, Bridget E. Begg, et al. Exon-Mediated Activation of Transcription Starts, Cell (2019). DOI:10.1016/j.cell.2019.11.002