某些基因的mRNA前体通过不同的剪接方式或选择不同的剪接位点而产生不同的mRNA剪接异构体的这一过程称为可变剪接，而人们对可变剪接过程与大脑复杂性之间的关系知之甚少。最新一项由巴塞尔大学生物中心一个研究组进行的研究描绘了神经元剪接的详细图谱，该研究现发表在Nature Neuroscience上。由可变剪接过程产生的蛋白质变异控制着大脑中神经细胞的特性和功能，这使得生物体可以用极其有限的基因构建一个高度复杂的神经元网络。
Protein variants shape wiring of nerve cells in the brain. Credit: Biozentrum, University of Basel
我们的大脑由成百上千种不同类型的神经细胞组成，这些神经细胞因其独特的特性控制着我们的大脑功能。但是，不同细胞类型是如何发展出其多样化特征的呢? 在一项全基因组分析中，由巴塞尔大学生物中心的Peter Scheiffele教授领导的研究组现已发现，可变剪接可以产生多种单个蛋白质的突变体，它们最终可以用来区分不同类型的神经细胞。可变剪接可以由单个基因产生多种不同的蛋白质突变体。Scheiffele教授团队在小鼠的模型中研究了一组神经细胞类型中的剪接变体。Scheiffele教授说，每种类型的神经细胞都有其独特的变体，我们已经能够识别数百种剪接变体，这些变体使我们能够区分不同类型的神经元。这些剪接变体有效地塑造了神经细胞的特性和功能。Scheiffele教授解释道：“尽管所有神经细胞类型都包含有相同的基因，但，即便是彼此密切相关的细胞类型也会产生不同的剪接变异。” 特别是有一类蛋白质极其多样化，它们位于神经元之间相互接触的地方，即负责传递和处理信息的突触。因此，剪接过程也控制着大脑神经环路的功能。这些高度特异性的可变剪接过程选择性地调控突触蛋白和内在神经元的特性。因此，可变剪接的转录物多样化可能是神经元细胞类型和环路功能特异性的核心机制。欧盟项目“SPLICECODE” 部分负责生成和分析大量的数据集。该数据集提供了丰富的资源，包括为选择在功能研究中使用的内源表达剪接亚型、解释基因突变对疾病状态的影响以及从选择性转录起始位点(TSSs)分离驱动细胞类型特异性转录本的增强子和启动子。研究团队与“科学计算中心”(sciCORE)合作，建立了一个开放的网站，让全世界的科学家得以研究单个剪接变体在大脑功能中的作用。Elisabetta Furlanis et al, Landscape of ribosome-engaged transcript isoforms reveals extensive neuronal-cell-class-specific alternative splicing programs, Nature Neuroscience (2019). DOI: 10.1038/s41593-019-0465-5
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编译作者：Charlie（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）