研究表明基因在空间上组织以实现有效的 mRNA 剪接

每个细胞的细胞核都包含构建整个身体中每种类型的细胞和蛋白质所需的所有遗传信息(基因组)。就像在比人类头发宽度小 50 倍的微小空间中的复杂图书馆一样，基因在三个维度上被组织成精确的区域。

除了基因组之外，细胞核还含有称为核体的结构，其中含有高浓度的特定蛋白质和核酸。然而，近一个世纪以来，核体的作用一直是个谜。加州理工学院生物学教授 Mitch Guttman 实验室的一项新研究表明，这些核体可以像微型工厂一样高效生产 mRNA。

mRNA 剪接是编码 DNA 指令转变成功能性蛋白质过程中的基本部分。基因从 DNA 转录为 RNA 后，必须切除无关部分(称为内含子)，这一过程由剪接酶促进。

在这项新研究中，加州理工学院的研究人员检查了一种特殊类型的核体，称为核斑点，它含有高浓度的剪接酶。格特曼的团队发现，基因组在物理上会自行移动，使高度转录的基因非常靠近斑点，从而实现更有效的剪接。

这些发现对于核结构和细胞功能之间关系的基本科学理解以及最终对于 mRNA 剪接受影响的疾病(包括 ALS 等神经退行性疾病)的未来治疗方法的开发具有重要意义。

描述这一发现的论文于 5 月 8 日发表在《自然》杂志上，标题为“围绕核斑点的基因组组织驱动 mRNA 剪接效率”。

十年来，格特曼实验室的研究人员一直在研究原子核的空间组织方式，换句话说，就是图书馆的布局。 DNA 有序的 3D 结构使得某些基因或多或少能够被将 DNA 转化为 mRNA 的机器所接近，而新的研究表明，基因组的物理结构将转录与剪接过程联系起来。

例如，肌肉细胞会改变其基因组，以便肌肉活动的高度转录基因在物理上接近核斑点，其中高浓度的剪接酶使 RNA 剪接特别有效。另一方面，神经元细胞将在空间中重新定位其基因组，以便产生专门用于神经功能的细胞所需的基因更接近斑点。

“我们知道剪接依赖于酶，任何破坏酶浓度的突变都会产生巨大的影响，”生物学和生物工程博士后研究员、该研究的第一作者 Prashant Bhat 说。

“以前，我们倾向于认为剪接是一个常数——你制造一个前 mRNA;然后剪接它。现在我们知道，细胞核的物理组织对剪接效率以及其他过程的效率有很大影响。 ”。

许多疾病，包括神经退行性疾病和癌症，都有一个共同特征：RNA 剪接功能失调。虽然尚不清楚不正确的剪接是否是疾病的主要原因或影响，但最终，剪接过程是一个有希望的治疗目标。

例如，蛋白质生成不足的疾病(称为单倍体不足疾病)可以通过在核斑点附近重新定位该蛋白质的正常基因拷贝来治疗，以促进剪接并恢复健康的蛋白质水平。