可变剪接是造成生物体内转录组和蛋白质组多样性和复杂性的重要机制. 自20世纪80年代间被报道以来, 人们逐渐意识到生物体内的可变剪接现象广泛存在, 其能够调节增殖、分化、发育、凋亡等一系列重要的生物学进程, 且机体对其调控有着高度的精密性和统一性。
近年来, 随着高通量测序技术及生物信息学方法的飞速发展和完善, 可变剪接研究领域取得了一系列新的成就, 人们对可变剪接的认识也在不断加深, 从zui初对单一可变剪接事件的研究逐步深入到组学层面的分析: 高通量组学数据的不断产出、整合, 使得大规模、系统性可变剪接亚型功能的研究成为可能; 在更为宏观的领域, 组织、器官、物种或生理病理状态下特异性的剪接模式也逐渐为人们所知晓; 同时, 借助组学手段, 剪接层面的临床治疗策略也开始崭露头角, 并且有着传统分子治疗*的优越性。近期研究人员从组学的角度出发, 回顾了近年来可变剪接领域取得的进展, 并对其未来在基础及应用领域的发展方向做了初步的展望。
21 世纪以来, 各种组学技术层出不穷, 蓬勃发展. 可变剪接(alternative splicing, AS)领域的研究也经历着翻天覆地的变化, 随着技术的不断进步, 人们对可变剪接的认识不断加深. zui早的实验数据来源于表达序列标签(expressed sequence tag, EST)及cDNA微阵列(cDNA microarray)技术, 但由于测序深度及针对微量mRNA亚型(isoform)的敏感性不足等技术本身的限制, 在很长的一段时间里, 人们估计大约仅有60%的人类基因可能包含至少一个能够发生可变剪接的可变外显子(alternative exon), 而对基因组范围内的可变剪接事件一直缺乏全面和准确的认识。
近年来快速发展的高通量测序(high-throughput sequencing)技术, 即第二代测序(next generation sequencing, NGS)技术, 通过对mRNA片段的直接测序, 能够很好地覆盖绝大部分的mRNA序列, 识别剪接产生的新亚型, 并且能够准确地给出定量信息. NGS 技术的应用*地促进了对可变剪接的认识, 新的数据表明, 人类约95%的多外显子基因都能够发生可变剪接, 而根据的人类基因组注释信息所提供的数据, 现已检测到人类基因组中60498 条基因(包括19797 条蛋白质编码基因)共产生198619 个转录本，zui多的一条基因的转录本编码数达到了82个, 足见可变剪接对蛋白多样性的巨大贡献。
在这样的背景下, 这篇文章综述了zui近几年可变剪接领域的研究进展, 试图从组学的层面和角度对可变剪接的功能及生理意义进行阐述, 并对未来应用研究的方向进行了初步的展望。
在各种高通量技术的大力支持下, 产出的组学数据正以指数级的方式急速增长. 至2015年10月, NCBI数据库中已收录超过一万份人类及小鼠(Mus musculus)的RNA-Seq研究, 并且相应的数据向*的科学家免费共享. 这些数据来源于多种组织器官或细胞系, 无疑为研究者提供了海量的宝贵资源。
大数据无疑会带来大发现. 可变剪接领域的研究同样出现了井喷式的增长, 2010 年, 基因组“剪接密码”(splicing code)的破译掀起了可变剪接研究的热潮, 其深刻揭示了在不同的组织器官中, 各种剪接因子、顺式作用元件(cis-element)、反式作用因子(trans-factor)、增强子(enhancer)、沉默子(silencer)以及剪接位点选择、空间结构等诸多因素对可变剪接调控的本质规律. 随后, 得益于高通量测序技术的发展, 可变剪接的物种特异性、组织特异性理论相继问世, 使得人们对于物种的进化、组织器官的构成又有了更加深入的理解。
