研究闡明RNA復(fù)雜性產(chǎn)生的新機(jī)制

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來源：轉(zhuǎn)載

2018-02-12

近日，中國科學(xué)院動(dòng)物研究所詹祥江實(shí)驗(yàn)室通過分析獵隼的血液轉(zhuǎn)錄組和甲基化組、家雞以及小鼠多組織轉(zhuǎn)錄組，揭示了一個(gè)轉(zhuǎn)錄本多樣性產(chǎn)生的新機(jī)制。

轉(zhuǎn)錄本多樣性在有機(jī)體功能多樣性方面扮演著重要角色，但目前對于其產(chǎn)生機(jī)制及生物意義仍不清楚。近日，中國科學(xué)院動(dòng)物研究所詹祥江實(shí)驗(yàn)室通過分析獵隼的血液轉(zhuǎn)錄組和甲基化組、家雞以及小鼠多組織轉(zhuǎn)錄組，揭示了一個(gè)轉(zhuǎn)錄本多樣性產(chǎn)生的新機(jī)制。

該研究發(fā)現(xiàn)表達(dá)量越高的基因越傾向于擁有更多的轉(zhuǎn)錄本。對獵隼血液中表達(dá)量的4個(gè)血紅蛋白基因的分析結(jié)果顯示，盡管它們的外顯子數(shù)目不超過三個(gè)，卻能通過可變剪切產(chǎn)生上百個(gè)不同的轉(zhuǎn)錄本，并且大部分剪切并不是發(fā)生在已有的基因組剪切位點(diǎn)（authentic splice site）上，而是與新產(chǎn)生的剪切位點(diǎn)（de novo splice site）有關(guān)。進(jìn)一步研究表明，這些新的剪切位點(diǎn)是通過轉(zhuǎn)錄過程中DNA的突變（transcription-associated mutation， TAM）引起的。這一結(jié)果改變了業(yè)界普遍認(rèn)為的“RNA編輯（RNA editing）是新剪切位點(diǎn)產(chǎn)生的主要方式”這一觀點(diǎn)。

同時(shí)，該研究通過分析DNA甲基化與TAM之間的空間關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄過程中DNA甲基化可能會(huì)抑制TAM的產(chǎn)生，表明DNA甲基化不僅對基因表達(dá)具有調(diào)控作用，還會(huì)影響新剪切位點(diǎn)的產(chǎn)生。這一發(fā)現(xiàn)拓展了學(xué)界對于DNA甲基化功能的認(rèn)知。此外，該研究通過對獵隼青藏高原和低地種群血紅蛋白轉(zhuǎn)錄表達(dá)譜的差異分析，首次發(fā)現(xiàn)青藏高原種群擁有更多中高度表達(dá)的血紅蛋白轉(zhuǎn)錄本，這可能有利于獵隼更好地適應(yīng)高原低氧環(huán)境。

該項(xiàng)研究工作首次闡明了新的可變剪切位點(diǎn)產(chǎn)生的主要方式是TAM，也表明了TAM所引起的RNA多樣性可能為物種適應(yīng)性進(jìn)化提供另一策略。2月7日，相關(guān)研究成果以Transcription-associated mutation promotes RNA complexity in highly expressed genes-a major new source of selectable variation為題，發(fā)表在Molecular Biology and Evolution上。文章第一作者為動(dòng)物所博士研究生潘勝凱，研究員詹祥江為通訊作者。研究工作得到了中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B）、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金、“中國科學(xué)院動(dòng)物進(jìn)化與遺傳前沿交叉卓越創(chuàng)新中心”等的資助。

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