可变剪接(AS,Alternative splicing)可以将一个基因转录产生的RNA前体,选择性剪接形成多个RNA转录本并产生功能各异的蛋白质或RNA,大大丰富基因组的遗传信息。近年研究发现,可变剪接与心脏发育和心脏疾病密切相关,具体包括:肌节结构相关蛋白的基因(Sarcomeric genes)、离子通道相关基因(Ion channel)、RNA剪接因子(Splicing factors)、细胞信号蛋白(Signaling pathway)和长链非编码RNA(lncRNA)等。
中国科学院上海生命科学学院的高俊丽、肖俊杰团队在CVIA杂志上发表了一篇最新综述《Alternative RNA Splicing in Cardiac Diseases》,本综述系统总结可变剪接在心脏系统的研究进展。
肌节结构相关蛋白的基因剪接异常导致心脏疾病,例如,TNNT2基因剪接异常(如内含子15剪接位点突变)产生TNNT2截短的蛋白质,引发家族性肥厚型心肌病[1, 2]。钙调控相关基因,如CaMKIIδ的外显子14发生外显子跳跃,导致蛋白定位错误,引发心肌纤维化。细胞信号蛋白,如血管内皮生长因子(VEGF)家族通过外显子5-8的选择性剪接形成促血管生成(VEGFxxx)或抗血管生成(VEGFxxxb)亚型,两者仅C端6个氨基酸差异,却有相反功能[3]。RNA剪接因子,如RBM20调控多个关键心脏基因(如TTN和CAMK2D)的剪接,其功能失调与扩张型心肌病(DCM)相关[4]。RBM20突变占DCM病例的2~3%[5]。长链非编码RNA,如lncMYH7b通过肌球蛋白重链7b(MYH7b)转录本的选择性剪接形成,调控MYH7与MYH6的比例,影响心脏收缩力[6]。
近年来,第三代测序技术(即mRNA全长测序技术)快速发展,可以更准确、全面地解析心脏发育和心脏疾病中的选择性剪接事件[7]。在治疗方面,反义寡核苷酸(AONs)等已被开发用于精确调节mRNA剪接,展现出潜在的临床治疗价值[8]。
综上,选择性剪接在心脏系统的基因表达调控和疾病发生中扮演重要角色;进一步探索新的剪接调控因子和关键剪接事件,不仅可以揭示心脏疾病的深层病理学机制,还可以开发心脏疾病新颖有效的治疗方法。
通讯作者介绍:
高俊丽 中国科学院上海生命科学学院
高俊丽博士毕业于中国科学院上海生命科学学院,后在美国梅奥医学院(Mayo Clinic)进行博士后研究,2023年入选上海市海外高层次人才,具有扎实的分子生物学和细胞生物学研究背景。其研究结合生物信息学分析与分子生物学实验的优势,围绕应激颗粒SGs、肌萎缩及RNA代谢开展研究,相关成果发表在Science Translational Medicine、Genes and Development,Nature Communications等国际权威期刊。
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