科學家闡明RNA複雜性產生的新機制

轉錄本多樣性在有機體功能多樣性方面扮演著重要角色，但目前對於其產生機制及生物意義仍不清楚。近日，中國科學院動物研究所詹祥江實驗室通過分析獵隼的血液轉錄組和甲基化組、家雞以及小鼠多組織轉錄組，揭示了一個轉錄本多樣性產生的新機制。

該研究發現表達量越高的基因越傾向於擁有更多的轉錄本。對獵隼血液中表達量最高的4個血紅蛋白基因的分析結果顯示，儘管它們的外顯子數目不超過三個，卻能通過可變剪切產生上百個不同的轉錄本，並且大部分剪切並不是發生在已有的基因組剪切位點（authentic splice site）上，而是與新產生的剪切位點（de novo splice site）有關。進一步研究表明，這些新的剪切位點是通過轉錄過程中DNA的突變（transcription-associated mutation, TAM）引起的。這一結果改變了業界普遍認為的「RNA編輯（RNA editing）是新剪切位點產生的主要方式」這一觀點。

同時，該研究通過分析DNA甲基化與TAM之間的空間關係，發現在轉錄過程中DNA甲基化可能會抑制TAM的產生，表明DNA甲基化不僅對基因表達具有調控作用，還會影響新剪切位點的產生。這一發現拓展了學界對於DNA甲基化功能的認知。此外，該研究通過對獵隼青藏高原和低地種群血紅蛋白轉錄表達譜的差異分析，首次發現青藏高原種群擁有更多中高度表達的血紅蛋白轉錄本，這可能有利於獵隼更好地適應高原低氧環境。

該項研究工作首次闡明了新的可變剪切位點產生的主要方式是TAM，也表明了TAM所引起的RNA多樣性可能為物種適應性進化提供另一策略。2月7日，相關研究成果以Transcription-associated mutation promotes RNA complexity in highly expressed genes-a major new source of selectable variation為題，發表在Molecular Biology and Evolution上。文章第一作者為動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略性先導科技專項（B）、國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金優秀青年基金、「中國科學院動物進化與遺傳前沿交叉卓越創新中心」等的資助。

隼（左）；高表達基因產生高RNA多樣性的機制（右）

獵隼血紅蛋白中TAM產生多個新可變剪切位點

來源：中國科學院動物研究所

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