神经元在工作:研究为“选择性剪接”提供了更清晰的视角
电影编辑通过帮助塑造原始素材变成叙述来发挥关键作用。部分挑战是，他们的作品可以对成品产生深远的影响 - 只有在错误的地方只是几个削减，喜剧会变得悲剧，反之亦然。
类似的过程，”可变剪接，“在包括人类的数十亿生物的身体内部工作。就像电影编辑器可以用几个切口改变故事一样，替代剪接允许细胞将遗传信息缝成不同的形成，使单一基因能够产生成千上万的不同蛋白质。
哈佛科学家表示，现在他们现在能够观察到生活生物神经系统内的过程。
系统生物学艺术与科学中心鲍尔研究员约翰·卡拉科(John Calarco)利用遗传工具，在透明的秀丽隐杆线虫的DNA中植入产生荧光蛋白的基因，博士后研究员亚当·诺里斯(Adam Norris)能够收集到确凿的证据，证明选择性剪接过程在不同类型的神经元中往往起着不同的作用。这项研究发表在最近的一篇论文中分子细胞。
Calarco说:“在大多数真核细胞中，剪接是基因调控的一个基本过程，而且一直如此。”“这是真核基因产生蛋白质的基础，但一旦出错，就可能导致包括神经系统在内的各种疾病。”
在表面上，Calarco说，拼接过程相对简单。为了制造特定的蛋白质，首先将DNA转录为信使RNA（mRNA）。但是，虽然转录包含对蛋白质代码的说明，但它还包含非编码段。一旦这些段被删除，剩余的遗传信息必须缝合回到一起，用不同的组合产生不同的蛋白质。
科学早就知道这一过程是如何运作的。仍然存在的一个问题是，密切相关的细胞类型是否经常使用这一过程，从相同的细胞中产生不同的蛋白质遗传建筑块。
“我们有兴趣查看一种在一种类型的神经元与不同类型的神经元中的拼接如何不同，”诺里斯说。“我们不知道这是否往往是真正的进入，所以我们正在寻找可能发生的指标。”
他们的发现很清楚——不同的细胞以不同的方式拼接相同的基因。该过程可以使用基于荧光蛋白的方法实时可视化。
“我们已经能做的是在单一神经元中可视化这些动物中的替代拼接过程，”他说。“我们以这样的方式设计了荧光蛋白，使得它们可以提供RNA如何差异拼接的指示。如果存在特定的编码段，则蛋白质将发出红色，如果它被移除，它将焕发绿色。”
卡拉科和诺里斯用荧光蛋白为了瞄准蠕虫中两种运动神经元，它们立即看到了一个独特的荧光模式，这意味着两类神经元均为不同的MRNA。
在针对其他基因的其他实验中，卡拉科和诺里斯能够识别出独特的剪接模式，这表明剪接过程不仅在不同的神经元类型中是不同的，而且在不同的基因中也是不同的。
“这表明这一过程是这种过程很频繁，也很复杂，即使在类似于302个神经元的动物的C.秀丽隐杆线上，”Calarco说。“这就是为什么我们认为它对了解自己的神经系统具有潜在的巨大影响，这是非常复杂的。”
更好地理解如何拼接过程Calarco说，在不同的神经元中，科学家可能会发现它是如何出错并导致癫痫等疾病的。
最终，选择性剪接似乎在生物体进化出更复杂的过程中发挥了关键作用，而不需要更大的基因组。
“基因组存在有限数量的基因，并且改变了那些被打开或关闭的基因，为您提供一定程度的复杂性，”Calarco表示。“替代的拼接是添加另一层复杂性，允许有机体多样化细胞类型，甚至更多 - 我们认为这对有机体多样化其蜂窝功能和蜂窝架构的能力有助于极大的贡献。”
“我们知道人类神经系统非常复杂，”诺里斯说。“我认为这是复杂性编码方式的一种解释。我们有数十亿的神经元，但我们只有数千个基因。你如何创造一个复杂的，十亿神经元的网络，每个细胞都有不同的能力?这为我们解释了生物体是如何做到这一点的。”
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