可变剪接是产生蛋白质和功能的多样性的重要途径，对细胞分化和发育以及疾病发生等至关重要。人类高达95%以上的基因是可变剪接的。可变剪接能从单个基因组位点产生数量惊人的异构体，果蝇Dscam1（唐氏综合症细胞黏附分子）和脊椎动物Pcdhs是其中的两个经典范例。黑腹果蝇Dscam1通过可变剪接方式可产生38,016种同源异构体，而脊椎动物Pcdhs通过选择性启动子来实现蛋白质的多样性。
在这项研究中，浙江大学生命科学学院金勇丰教授领衔的课题组运用RNA-seq等分析方法在转录组水平上开展了对螯肢动物东亚钳蝎（Chelicerata）异构体多样性的研究。相关研究成果发表在4月15日的《自然通讯》（NatureCommunications）上。杭州师范大学孟一君研究员是本文并列第一作者。
课题组在螯肢动物中发现新的Dscam基因家族（sDscams），这些Dscam基因比较短，且具有串联排列的5′表达盒（cassettes）。这些高度重复串联序列，重复单元通常由编码1个Ig（免疫球蛋白）结构域的2个外显子（sDscamα）或编码2个Ig结构域的4个外显子（sDscamβ）组成。研究人员发现，sDscam基因5'端的选择性外显子上游存在独立的启动子，通过选择性启动子及可变剪接相结合的调控方式来产生同源异构体多样性。此外，这些sDscams与果蝇Dscam1有很高的序列相似性，且sDscams的组织结构与脊椎动物Pcdhs 的5′可变区惊人的相似。
图1 Dscam基因亚家族sDscamα和sDscamβ 的结构图
图2 节肢动物产生Dscam异构体的两个系统
图3 sDscamβ 异构体表达的模式图
本研究的这些发现对于理解果蝇Dscam1和脊椎动物Pcdhs的功能相似性具有重要意义。研究人员提出了一种决定5'端串联复制外显子簇的选择机制的新模型，对异构体多样性的调控机制进行了更深一步的探讨。
本研究中的转录组测序（de novo）由联川生物协助完成
参考文献
Yue Y, et al. (2016)A large family of Dscam genes with tandemlyarrayed 50 cassettes in Chelicerata. Nature Communications.DOI: 10.1038/ncomms11252.
延伸阅读
金勇丰教授课题组致力于RNA分子生物学的研究。2011年1月9日《自然·结构和分子生物学》（NatureStructural & Molecular Biology）在线发表了金教授课题组原创性研究成果《RNAsecondary structure in mutually exclusive splicing》：应用RNA物理竞争原理，数学模型结合分子生物学方法破解了RNA互斥剪接的调控机制，并阐明了最复杂的Dscam等基因的可变剪接的调控机制，该机制可能普遍适用于不同生物和基因。以前人们大多认为mRNA以线型的形式出现，该发现展示了美丽的mRNA结构动态及其新调控功能。
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