上海
撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
转座元件（Transposable Element，TE），即转座子，其本质是一类能够在基因组中移动或复制自身到不同位置的 DNA 序列，因此也被称为“跳跃基因”，广泛存在于各类生物的基因组中。
转座子移动整合到基因内或基因附近位点时，常常会破坏基因功能。这通常被细胞视为需要被控制的遗传“寄生”，为了应对这种威胁，生物体进化表观遗传系统来限制转座子的表达和复制。然而，尽管存在这些限制系统，现存基因组中转座子仍占有相当大的比例（3%-80%），这表明，针对转座子的沉默系统并非万无一失。当转座子沉默系统失效，且转座子移动到基因内时，生物体是否还有保护基因免受破坏的应急系统？这一点目前尚不清楚。
近日，哈佛医学院赵龙雯作为第一作者，在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为：An RNA splicing system that excises DNA transposons from animal mRNAs 的研究论文。
该研究报道了一种全新的、独立于经典剪接体（spliceosome）的 RNA 剪接系统——SOS 剪接（SOS splicing）。该剪接系统发挥着主动的基因组“急救”功能，能够从宿主 mRNA 上识别并切除 DNA 转座子序列，并将被切开的 mRNA 重新连接，从而在 mRNA 层面尽力修复被转座子破坏的遗传信息，在一定程度上恢复蛋白质表达，保护基因正常功能。
赵龙雯博士
论文第一作者赵龙雯，于 2020 年博士毕业于浙江大学生命科学研究院，2021 年至今在哈佛医学院进行博士后研究工作。
我们的基因组中充满了各种“可移动遗传元件”——转座子，它们就像基因组中的“流浪者”，能够从一个位置“跳跃”到另一个位置，有时会插入重要基因中，从而造成基因功能的破坏，甚至引发疾病。
长久以来，科学界认为生物体主要通过“压制”（例如表观遗传沉默）这些转座子的活性来保护基因免受转座子的破坏。然而，一旦这套“压制”系统失效，转座子成功整合到基因内，生物体是否就束手无策了呢？
意外发现：基因中的转座子为何没有造成破坏？
这项研究的起点是一个看似矛盾的现象。研究团队关注了一个模式动物秀丽隐杆线虫（C. elegans）中的基因——
rsd-3，该基因对 RNA 干扰 （RNAi） 功能至关重要。当
rsd-3基因被一个名为
Tc1的 DNA 转座子插入时，按常理推断，这个基因应该失活了。
然而，实验结果显示，
rsd-3基因中插入了
Tc1转座子的线虫，其
rsd-3基因的功能依然存在。
这是为什么？
研究团队通过纳米孔长读长测序技术，揭开了谜底——线虫基因组 DNA 中的
Tc1转座子仍然存在，但在其转录出的 mRNA 中，
Tc1序列却被高效地移除了。这意味着，转座子对基因组的破坏发生在 DNA 层面，但细胞却在 mRNA 层面进行了“急救”。
揭秘机制：SOS splicing 如何识别并切除转座子？
那么，细胞是如何知道 mRNA 里混入了“破坏分子”，又是如何进行切除的呢？
研究团队发现，细胞中存在一个全新的 RNA 剪接系统——SOS splicing，它的触发信号是 DNA 转座子的一个标志性特征——反向末端重复序列（ITR）。ITR 序列位于转座子两端，方向相反，可以在 mRNA 中通过碱基配对形成一个“发夹”状的二级结构。这个独特的“发夹”结构，就是 SOS splicing 系统启动的“警报信号”。
研究团队通过遗传筛选，找到了这一“急救”任务的三个关键“执行者”——
AKAP17A：负责识别并结合含有转座子的 mRNA，可以看作是“侦察者”。
RTCB：一种 RNA 连接酶，负责将转座子被切除后断裂的 mRNA 片段重新连接起来，是“修复者”。
CAAP1：作为“连接者”，将 RTCB 招募到 AKAP17A 所在的位置，从而让修复工作得以完成。
更重要的，在人类细胞中，这些蛋白质的同源蛋白发挥着同样的作用。
意义与展望：不只是“急救者”，更是进化参与者
这项研究意义重大，它揭示了一种全新的 mRNA 剪接模式——
独立的修复通路：SOS splicing 不依赖于传统的剪接体，且剪接位点不遵循经典的 GU-AG 规则，是一条独立的 RNA 处理通路。
广泛的保护策略：该系统从低等的线虫到高等的人类中都高度保守，说明它是一种古老而重要的基因保护策略。
不完美但关键：SOS splicing 虽然高效，但并不精确，切除转座子后，留下的 mRNA 序列常常会发生微小突变（插入或缺失突变），导致许多修复后的 mRNA 仍然是“废品”。但是，只要有一定比例的修复是“正确”的，就能产生功能正常的蛋白质，从而为生物体提供了宝贵的生存机会。这为生物在进化中与转座子“共存”提供了可能。
潜在的医疗应用：未来，如果我们能精确掌握触发 SOS splicing 的规律，或许能利用它来开发新的基因治疗策略，主动修复人类疾病基因中的有害突变。
总的来说，这项研究表明，当基因组中的表观遗传沉默系统被转座子“突破”后，细胞内部还潜伏着 SOS splicing 这样一支“急救部队”。它们虽不能保证完美修复，却为基因功能的存续提供了最后一道防线。这项研究不仅拓宽了我们对基因调控复杂性的认知，也为未来的生物技术和医学研究开辟了全新方向。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09853-8
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