可變剪接是造成生物體內轉錄組和蛋白質組多樣性和復雜性的重要機制. 自20世紀80年代間被報道以來, 人們逐漸意識到生物體內的可變剪接現象廣泛存在, 其能夠調節(jié)增殖、分化、發(fā)育、凋亡等一系列重要的生物學進程, 且機體對其調控有著高度的精密性和統(tǒng)一性。
近年來, 隨著高通量測序技術及生物信息學方法的飛速發(fā)展和完善, 可變剪接研究領域取得了一系列新的成就, 人們對可變剪接的認識也在不斷加深, 從zui初對單一可變剪接事件的研究逐步深入到組學層面的分析: 高通量組學數據的不斷產出、整合, 使得大規(guī)模、系統(tǒng)性可變剪接亞型功能的研究成為可能; 在更為宏觀的領域, 組織、器官、物種或生理病理狀態(tài)下特異性的剪接模式也逐漸為人們所知曉; 同時, 借助組學手段, 剪接層面的臨床治療策略也開始嶄露頭角, 并且有著傳統(tǒng)分子治療*的*性。近期研究人員從組學的角度出發(fā), 回顧了近年來可變剪接領域取得的進展, 并對其未來在基礎及應用領域的發(fā)展方向做了初步的展望。
21 世紀以來, 各種組學技術層出不窮, 蓬勃發(fā)展. 可變剪接(alternative splicing, AS)領域的研究也經歷著翻天覆地的變化, 隨著技術的不斷進步, 人們對可變剪接的認識不斷加深. zui早的實驗數據來源于表達序列標簽(expressed sequence tag, EST)及cDNA微陣列(cDNA microarray)技術, 但由于測序深度及針對微量mRNA亞型(isoform)的敏感性不足等技術本身的限制, 在很長的一段時間里, 人們估計大約僅有60%的人類基因可能包含至少一個能夠發(fā)生可變剪接的可變外顯子(alternative exon), 而對基因組范圍內的可變剪接事件一直缺乏全面和準確的認識。
近年來快速發(fā)展的高通量測序(high-throughput sequencing)技術, 即第二代測序(next generation sequencing, NGS)技術, 通過對mRNA片段的直接測序, 能夠很好地覆蓋絕大部分的mRNA序列, 識別剪接產生的新亞型, 并且能夠準確地給出定量信息. NGS 技術的應用*地促進了對可變剪接的認識, 新的數據表明, 人類約95%的多外顯子基因都能夠發(fā)生可變剪接, 而根據的人類基因組注釋信息所提供的數據, 現已檢測到人類基因組中60498 條基因(包括19797 條蛋白質編碼基因)共產生198619 個轉錄本，zui多的一條基因的轉錄本編碼數達到了82個, 足見可變剪接對蛋白多樣性的巨大貢獻。
在這樣的背景下, 這篇文章綜述了zui近幾年可變剪接領域的研究進展, 試圖從組學的層面和角度對可變剪接的功能及生理意義進行闡述, 并對未來應用研究的方向進行了初步的展望。
在各種高通量技術的大力支持下, 產出的組學數據正以指數級的方式急速增長. 至2015年10月, NCBI數據庫中已收錄超過一萬份人類及小鼠(Mus musculus)的RNA-Seq研究, 并且相應的數據向*的科學家免費共享. 這些數據來源于多種組織器官或細胞系, 無疑為研究者提供了海量的寶貴資源。
大數據無疑會帶來大發(fā)現. 可變剪接領域的研究同樣出現了井噴式的增長, 2010 年, 基因組“剪接密碼”(splicing code)的破譯掀起了可變剪接研究的熱潮, 其深刻揭示了在不同的組織器官中, 各種剪接因子、順式作用元件(cis-element)、反式作用因子(trans-factor)、增強子(enhancer)、沉默子(silencer)以及剪接位點選擇、空間結構等諸多因素對可變剪接調控的本質規(guī)律. 隨后, 得益于高通量測序技術的發(fā)展, 可變剪接的物種特異性、組織特異性理論相繼問世, 使得人們對于物種的進化、組織器官的構成又有了更加深入的理解。
