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选择性剪接及其相关RNA结合蛋白在人类健康和疾病中的作用

期刊:Signal Transduction and Targeted TherapyDOI:10.1038/s41392-024-01734-2

本文是一篇综述文章,题为《Alternative Splicing and Related RNA Binding Proteins in Human Health and Disease》,由Yining Tao、Qi Zhang、Haoyu Wang、Xiyu Yang和Haoran Mu共同撰写,发表于2024年的《Signal Transduction and Targeted Therapy》期刊。文章主要探讨了选择性剪接(Alternative Splicing, AS)及其相关的RNA结合蛋白(RNA-Binding Proteins, RBPs)在人类健康和疾病中的作用,特别是在组织发育和疾病中的最新研究进展。

文章背景与目的

选择性剪接(AS)是基因表达调控中的一个关键机制,能够通过剪接前体mRNA(pre-mRNA)产生多种转录本,从而增加蛋白质的多样性。AS在组织发育、细胞分化和疾病发生中起着重要作用。文章旨在总结AS及其相关RBPs在生理和病理条件下的调控机制,特别是在癌症、神经退行性疾病和自身免疫疾病中的作用。通过综述最新的研究进展,文章为理解基因表达的复杂性提供了新的视角,并为精准医学提供了新的思路和方法。

主要内容

文章首先回顾了AS和RBPs的研究历史,从20世纪70年代首次发现AS现象到近年来高通量测序技术的应用,逐步揭示了AS和RBPs在基因表达调控中的重要作用。接着,文章详细介绍了AS的分子机制,特别是顺式作用元件(cis-acting elements)和反式作用因子(trans-acting factors)在剪接体(spliceosome)组装和剪接调控中的作用。RBPs作为AS的关键调控因子,通过与RNA结合形成核糖核蛋白复合物,调控pre-mRNA的剪接、稳定性和翻译等过程。

文章进一步探讨了AS和RBPs在组织发育中的生理功能,特别是在神经系统、心血管系统、免疫系统、消化系统、生殖系统和内分泌系统中的调控作用。例如,在神经系统中,AS和RBPs调控神经元的发育和分化;在心血管系统中,它们参与血管生成和心脏发育;在免疫系统中,AS调控T细胞和B细胞的激活与分化。

在病理条件下,AS的异常与多种疾病相关,特别是癌症。文章详细讨论了AS和RBPs在肿瘤发生和发展中的作用,特别是在胶质母细胞瘤(GBM)、肺癌、乳腺癌、肝癌等常见肿瘤中的异常剪接事件。例如,PTBP1在GBM中通过调控多个基因的剪接,促进肿瘤细胞的增殖和血管生成。此外,文章还总结了AS和RBPs在神经退行性疾病和自身免疫疾病中的研究进展。

研究方法与技术

文章还介绍了研究AS和RBPs的常用方法,包括体外结合实验、体内交联免疫沉淀(CLIP)、蛋白质组学、功能基因组学和高通量测序技术。近年来,随着CRISPR/Cas9基因编辑技术的发展,研究人员能够更精确地研究RBPs在AS中的功能。此外,单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术的应用使得研究人员能够在单细胞水平上分析剪接异质性。

结论与意义

文章总结了AS和RBPs在生理和病理条件下的重要作用,特别是在组织发育和疾病中的调控机制。通过综述最新的研究进展,文章为理解基因表达的复杂性提供了新的视角,并为精准医学提供了新的思路和方法。文章还强调了AS和RBPs在肿瘤、神经退行性疾病和自身免疫疾病中的潜在治疗价值,为未来的研究和临床应用提供了重要的参考。

亮点

  1. AS和RBPs的广泛调控作用:文章详细阐述了AS和RBPs在多个生理系统中的调控作用,特别是在组织发育和疾病中的关键功能。
  2. 癌症中的异常剪接:文章重点讨论了AS和RBPs在肿瘤发生和发展中的作用,特别是在胶质母细胞瘤、肺癌、乳腺癌等常见肿瘤中的异常剪接事件。
  3. 新技术与新方法:文章介绍了近年来用于研究AS和RBPs的新技术,如CRISPR/Cas9基因编辑、单细胞RNA测序等,为未来的研究提供了新的工具和方法。
  4. 潜在的治疗靶点:文章总结了AS和RBPs在多种疾病中的潜在治疗价值,特别是在肿瘤和神经退行性疾病中的应用前景。

总结

本文通过对AS及其相关RBPs的全面综述,揭示了它们在基因表达调控中的重要作用,特别是在组织发育和疾病中的关键功能。文章为理解基因表达的复杂性提供了新的视角,并为精准医学提供了新的思路和方法。未来的研究可以进一步探索AS和RBPs在疾病中的具体调控机制,并开发针对这些调控因子的新型治疗方法。

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