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來自北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員在一項新研究中闡明了我們的每個基因中，所謂的“垃圾”DNA（又稱暗物質(zhì)）執(zhí)行的一種重要的調(diào)控功能。新研究揭示：包含在暗物質(zhì)中的片段信息有可能改變了基因的組裝方式。
研究的資深作者、北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)助理教授、Lineberger綜合癌癥中心成員王澤峰（Zefeng Wang，音譯）博士說：“這些小的遺傳信息序列告訴基因如何剪接，或是提高或是抑制剪接過程。本研究為解析基因暗物質(zhì)開啟了大門。它有助于我們更深入地了解突變或多態(tài)性影響基因功能的機制。”
這一研究發(fā)布在2013年1月的《自然結(jié)構(gòu)與分子生物學(xué)》（Nature Structural & Molecular Biology）雜志上。
剪接的過程，或許可與電影行業(yè)的剪片過程相比，一些電影膠片片段被拼接到一起，另外一些則最終被棄之在剪輯室的地板上。
從DNA的角度來看，并非每個人類基因中的所有DNA片段都負責(zé)編碼功能蛋白質(zhì)；只有10%的，稱作“外顯子”的編碼區(qū)域DNA才具有此功能。其余90%的填補中間區(qū)域的遺傳材料是稱之為“內(nèi)含子”的暗物質(zhì)。
在信使RNA(mRNA)的最終加工過程中，有一些不可思議的事情發(fā)生于內(nèi)含子。只有特異的外顯子有可能被納入到基因最終生成的mRNA中，而內(nèi)含子會被切除并遭到破壞。
因此不難理解，為何外顯子會吸引更多的科學(xué)關(guān)注。王澤峰說：“當(dāng)人們在探究某種疾病的遺傳學(xué)之時，大部分的時間他們都在尋找編碼序列的改變。然而90%的序列都隱藏在基因的內(nèi)含子中。因此，當(dāng)你研究引起疾病的基因變異或是多態(tài)性時，你只能注解外顯子中的部分。而其他的大部分由于存在于內(nèi)含子中，則仍然難以獲得解釋。”
在完成基因組測序計劃后，研究人員隨后開展的DNA和RNA測序揭示：90%的人類基因存在的剪接變異體均不止一個。在信使RNA加工過程中，大部分的人類基因被剪切和黏貼成了不同的功能性亞型。
在這一稱之為選擇性剪切的過程中，單個基因可以編碼生成具有不同生物學(xué)功能的多種蛋白。通過這種選擇性剪接方式，人類基因組支配合成的蛋白質(zhì)數(shù)量，遠比2萬種蛋白質(zhì)編碼基因預(yù)計生成的蛋白質(zhì)數(shù)量要多得多。
王澤峰說：“這些不同的版本有時是以不同或是相反的方式發(fā)揮功能。這是一個受到嚴格調(diào)控的過程，基因錯誤剪切或黏貼導(dǎo)致的剪接‘錯誤調(diào)控’可引起大量的人類疾病。”
在新研究中，王澤峰的研究同事發(fā)現(xiàn)了一些“內(nèi)含子剪接調(diào)控元件”，并證實這些新增的蛋白因子可以增強或是抑制剪接過程。
研究人員通過采用將一個內(nèi)含子插入到綠色熒光蛋白（GFP）“報告”基因中的方法獲得了研究發(fā)現(xiàn)。報告基因的這些內(nèi)含子攜帶著隨機DNA序列。當(dāng)對報告基因進行篩查時，顯示綠光則表明內(nèi)含子部分發(fā)生了拼接。
王澤峰解釋說：“默認設(shè)置為黑暗，因此只有剪切增強子或是沉默子才能讓它變綠。以這種無偏倚的方式，我們可以找到成百上千抑制或增強剪接的序列。”
研究的合作者們將包含GFP報告子的細胞庫集中到了一起。當(dāng)研究人員檢測內(nèi)含子試圖確定某一特異的遺傳信息片段的作用，以及對于基因功能的影響時，他們就可以參考這一增強子或沉默子剪接調(diào)控庫。
王澤峰說：“結(jié)果表明，外顯子和內(nèi)含子中的序列元件都可以調(diào)控剪接過程。我們將之稱為剪接代碼，這一信息會告訴細胞以哪種方式進行剪切。現(xiàn)在我們可以聚焦內(nèi)含子中的這些不同的DNA序列，看看它們是否真的影響了剪接，還是改變了外顯子的編碼方式，由此影響了蛋白質(zhì)功能。”(
