在维持生理活动的过程中，“DNA-RNA-蛋白质”的中心法则每时每刻都在上演，RNA是实现从DNA编码到蛋白表达的重要“中间人”。DNA如同剧本，RNA如同按照剧本拍出的影片片段，需要通过“剪接”才能上演完整的“生命大戏”。

RNA剪接是实现真核生物从DNA到蛋白质信息传递的关键一环，而其中的剪接体则是催化完成RNA剪接的“操纵者”。过去几十年里，这一核心基础研究进展缓慢。然而，在2015年，施一公团队在剪接体结构解析领域获重大突破——首次实现了剪接体结构的解析！并在2017年解析第一个人源剪接体结构，之后更是首次解析了次要剪接体高分辨率三维结构（图1）^[1]。

图1：施一公组解析的剪接体结构汇总^[1]

RNA剪接

在所有类型的RNA中，能够翻译出蛋白的mRNA最被人所熟知，但mRNA并不能直接由DNA转录而成。在最初转录产物上，有着许多不参与编码蛋白的序列（即内含子），将参与编码蛋白的外显子分割开。而通过RNA剪接可以将内含子去除，并将外显子重新拼接起来。显然，其中两大主角是被剪接的pre-mRNA和行使剪接功能的RNA剪接复合体，其使命是将核不均一RNA（pre-mRNA）中的内含子剪切、除去，并将外显子有序连接，最终加工成成熟的mRNA（图2）^[2]。

图2：从pre-mRNA到成熟mRNA^[2]

RNA剪接过程

实现RNA剪接的主要组分为五个小核糖核蛋白（snRNP），包括U1、U2(下文提到的SF3B1是U2 snRNP的成员之一)、U4、U5 和 U6，负责切除大部分内含子。剪接过程包括组装、重排与催化。

组装——RNA剪接的第一步是U1 snRNP识别5'端剪接位点。当pre-mRNA中的顺式作用元件与各种反式作用因子相互作用时，U1首先通过其snRNA（核小RNA，是RNA剪接体的主要成分）的碱基配对识别5’端剪接位点。随后，U2 snRNP在U2 辅助因子（U2AF）的协助下，通过碱基互补配对的方式替换与分支位点结合形成A复合体。

重排——A复合体稳定形成后，三联snRNP颗粒（U4、U6、U5）加入，使A复合体发生重排，从而把3个剪接位点拉到一起。其中U4和U6 snRNP通过其RNA组分的互补配对相结合，而U5 snRNP通过蛋白质相互作用松散结合，这时形成B复合体。随后，U4/U5/U6 -snRNP通过构象重排，以形成活化的剪接体（B复合体）。其中，我们也可以看出，组装和重排的过程是相互穿插的，并不割裂。

催化——去除内含子区域，并通过两个连续的酯交换反应形成复合体C，从而连接外显子形成mRNA。在剪接催化完成时，剪接体组分和内含子套索从连接的外显子上解离。整个剪接过程中的snRNP被释放后会再次参与新的一次剪接体的组装、重排与催化。

图3：RNA剪接过程^[3]

RNA剪接体抑制剂

为了便于观察RNA剪接过程，各种剪接体抑制剂常会被用于实验。根据其作用机制的不同，剪接体抑制剂分为以下几类^[4]：

1. 干扰剪接体组装：

1.1 干扰剪接体组装早期阶段，并使组装停滞在A复合体上：包括人工合成化合物Madrasin，以及三类天然产物：Isoginkgetin(CSN14005)，Tetrocarcin A和Pladienolide B。这三类天然产物可以靶向U2 snRNP的组成成分SF3B1。

1.2 干扰剪接体组装的晚期阶段：包括Psoromic acid(CSN29496)和Naphthazarine等，这部分剪接体抑制剂对剪接体的影响是浓度依赖性的，当抑制剂浓度较低时主要干扰剪接体组装的晚期阶段，浓度升高时主要干扰早期阶段。

2. 靶向已知酶的活性：

2.1 三种组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂：SAHA, Splitomicin(CSN12889)和Dihydrocoumarin(CSN10815)，它们可以抑制体外RNA剪接，剪接体组装会停滞在B复合体。

2.2 三种组蛋白乙酰转移酶(HAT)抑制剂：Garcinol, AA和BA3，可以抑制体外RNA剪接。

2.3 蛋白磷酸酶PP1/PP2A抑制剂，包括Okadaic acid(CSN26242), Tautomycin和Microcystin-LR(CSN18914)，能够抑制体外RNA剪接。

2.4 SR蛋白激酶抑制剂，包括NB-506和Chlorhexidine(CSN10615)等，能够影响细胞内RNA剪接并抑制SF2/ASF磷酸化。

3.抗生素：

有研究显示三种抗生素可作为剪接体抑制剂：Cl-tetracycline, Streptomycin(CSN11986) 和Erythromycin(CSN12503)，前两者通过与pre-mRNA 非特异性结合对剪接产生间接影响, 而Erythromycin几乎可以完全抑制C复合体的形成^[5]。

临床研究中的剪接体抑制剂见下表。

真核生物的RNA剪接是基因表达和功能调控的一个关键环节，在细胞分化以及疾病的发生发展过程中发挥不可忽视的作用。因此，剪接体抑制剂对基础研究大有帮助，一方面可以帮我们探寻RNA的剪接机制，另一方面又可以帮我们深入观察RNA剪接调控网络如何运作。由于剪接体在恶性肿瘤中发挥着至关重要的作用，剪接体抑制剂有潜力成为治疗癌症的重要“武器”^[4]。

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参考文献:

1. Wan R, Bai R, Zhan X, Shi Y. How Is Precursor Messenger RNA Spliced by the Spliceosome? Annu Rev Biochem. 2020 Jun 20;89:333-358.

2. https://encyclopedia.thefreedictionary.com/Intron

3. Will CL, Lührmann R. Spliceosome structure and function. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2011 Jul 1;3(7):a003707.

4. Effenberger KA, Urabe VK, Jurica MS. Modulating splicing with small molecular inhibitors of the spliceosome. Wiley Interdiscip Rev RNA. 2017 Mar;8(2):10.1002/wrna.1381.

5. Hertweck M, Hiller R, Mueller MW. Inhibition of nuclear pre-mRNA splicing by antibiotics in vitro. Eur J Biochem. 2002 Jan;269(1):175-83. doi: 10.1046/j.0014-2956.2001.02636.x. PMID: 11784311.

6. Taylor J , Lee S C . Mutations in spliceosome genes and therapeutic opportunities in myeloid malignancies[J]. Genes Chromosomes and Cancer, 2019, 58(12).

7. https://clinicaltrials.gov/ct2/home