上海
撰文丨王聰
編輯丨王多魚
排版丨水成文
轉座元件（Transposable Element，TE），即轉座子，其本質是一類能夠在基因組中移動或復制自身到不同位置的 DNA 序列，因此也被稱為“跳躍基因”，廣泛存在于各類生物的基因組中。
轉座子移動整合到基因內或基因附近位點時，常常會破壞基因功能。這通常被細胞視為需要被控制的遺傳“寄生”，為了應對這種威脅，生物體進化表觀遺傳系統來限制轉座子的表達和復制。然而，盡管存在這些限制系統，現存基因組中轉座子仍占有相當大的比例（3%-80%），這表明，針對轉座子的沉默系統并非萬無一失。當轉座子沉默系統失效，且轉座子移動到基因內時，生物體是否還有保護基因免受破壞的應急系統？這一點目前尚不清楚。
近日，哈佛醫學院趙龍雯作為第一作者，在國際頂尖學術期刊Nature上發表了題為：An RNA splicing system that excises DNA transposons from animal mRNAs 的研究論文。
該研究報道了一種全新的、獨立于經典剪接體（spliceosome）的 RNA 剪接系統——SOS 剪接（SOS splicing）。該剪接系統發揮著主動的基因組“急救”功能，能夠從宿主 mRNA 上識別并切除 DNA 轉座子序列，并將被切開的 mRNA 重新連接，從而在 mRNA 層面盡力修復被轉座子破壞的遺傳信息，在一定程度上恢復蛋白質表達，保護基因正常功能。
趙龍雯博士
論文第一作者趙龍雯，于 2020 年博士畢業于浙江大學生命科學研究院，2021 年至今在哈佛醫學院進行博士后研究工作。
我們的基因組中充滿了各種“可移動遺傳元件”——轉座子，它們就像基因組中的“流浪者”，能夠從一個位置“跳躍”到另一個位置，有時會插入重要基因中，從而造成基因功能的破壞，甚至引發疾病。
長久以來，科學界認為生物體主要通過“壓制”（例如表觀遺傳沉默）這些轉座子的活性來保護基因免受轉座子的破壞。然而，一旦這套“壓制”系統失效，轉座子成功整合到基因內，生物體是否就束手無策了呢？
意外發現：基因中的轉座子為何沒有造成破壞？
這項研究的起點是一個看似矛盾的現象。研究團隊關注了一個模式動物秀麗隱桿線蟲（C.?elegans）中的基因——
rsd-3，該基因對 RNA 干擾 （RNAi） 功能至關重要。當
rsd-3基因被一個名為
Tc1的 DNA 轉座子插入時，按常理推斷，這個基因應該失活了。
然而，實驗結果顯示，
rsd-3基因中插入了
Tc1轉座子的線蟲，其
rsd-3基因的功能依然存在。
這是為什么？
研究團隊通過納米孔長讀長測序技術，揭開了謎底——線蟲基因組 DNA 中的
Tc1轉座子仍然存在，但在其轉錄出的 mRNA 中，
Tc1序列卻被高效地移除了。這意味著，轉座子對基因組的破壞發生在 DNA 層面，但細胞卻在 mRNA 層面進行了“急救”。
揭秘機制：SOS splicing 如何識別并切除轉座子？
那么，細胞是如何知道 mRNA 里混入了“破壞分子”，又是如何進行切除的呢？
研究團隊發現，細胞中存在一個全新的 RNA 剪接系統——SOS splicing，它的觸發信號是 DNA 轉座子的一個標志性特征——反向末端重復序列（ITR）。ITR 序列位于轉座子兩端，方向相反，可以在 mRNA 中通過堿基配對形成一個“發夾”狀的二級結構。這個獨特的“發夾”結構，就是 SOS splicing 系統啟動的“警報信號”。
研究團隊通過遺傳篩選，找到了這一“急救”任務的三個關鍵“執行者”——
AKAP17A：負責識別并結合含有轉座子的 mRNA，可以看作是“偵察者”。
RTCB：一種 RNA 連接酶，負責將轉座子被切除后斷裂的 mRNA 片段重新連接起來，是“修復者”。
CAAP1：作為“連接者”，將 RTCB 招募到 AKAP17A 所在的位置，從而讓修復工作得以完成。
更重要的，在人類細胞中，這些蛋白質的同源蛋白發揮著同樣的作用。
意義與展望：不只是“急救者”，更是進化參與者
這項研究意義重大，它揭示了一種全新的 mRNA 剪接模式——
獨立的修復通路：SOS splicing 不依賴于傳統的剪接體，且剪接位點不遵循經典的 GU-AG 規則，是一條獨立的 RNA 處理通路。
廣泛的保護策略：該系統從低等的線蟲到高等的人類中都高度保守，說明它是一種古老而重要的基因保護策略。
不完美但關鍵：SOS splicing 雖然高效，但并不精確，切除轉座子后，留下的 mRNA 序列常常會發生微小突變（插入或缺失突變），導致許多修復后的 mRNA 仍然是“廢品”。但是，只要有一定比例的修復是“正確”的，就能產生功能正常的蛋白質，從而為生物體提供了寶貴的生存機會。這為生物在進化中與轉座子“共存”提供了可能。
潛在的醫療應用：未來，如果我們能精確掌握觸發 SOS splicing 的規律，或許能利用它來開發新的基因治療策略，主動修復人類疾病基因中的有害突變。
總的來說，這項研究表明，當基因組中的表觀遺傳沉默系統被轉座子“突破”后，細胞內部還潛伏著 SOS splicing 這樣一支“急救部隊”。它們雖不能保證完美修復，卻為基因功能的存續提供了最后一道防線。這項研究不僅拓寬了我們對基因調控復雜性的認知，也為未來的生物技術和醫學研究開辟了全新方向。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09853-8
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
