黃鳴鶴，吳海濤，2

（1.南華大學衡陽醫(yī)學院，湖南 衡陽 421001；2.軍事科學院軍事醫(yī)學研究院軍事認知與腦科學研究所，北京 100850）

真核生物基因表達調控可在多個層面進行，包括基因水平、轉錄和轉錄后水平、翻譯和翻譯后水平，其中編碼基因DNA中包含外顯子和內含子，在轉錄生成前體mRNA后，在剪接復合物作用下，可對外顯子和內含子進行拼接，產(chǎn)生不同的成熟mRNA轉錄本，此過程謂之可變剪接（alternative splicing，AS）。此后，不同mRNA轉錄本在核糖體內翻譯合成各種蛋白質，行使各種復雜的生物學功能。

AS于1977年由ROBERTS和SHARP實驗室首次發(fā)現(xiàn)并報道。次年，GALLEGO-PAEZ［1］建議將成熟mRNA中包含和剔除的片段分別命名為“外顯子”和“內含子”。AS是基因表達過程中的普遍調節(jié)機制，其可從單個基因中產(chǎn)生1個以上的獨特mRNA種類。AS可產(chǎn)生在非翻譯區(qū)（untranslated region，UTR）或編碼序列中不同的mRNA，其機制包括外顯子跳躍、互斥外顯子之間的選擇、替代剪接位點的使用和內含子保留［2］。這些差異可能會影響mRNA的穩(wěn)定性、定位或翻譯［3］等功能。高通量研究發(fā)現(xiàn)，＞95%人類多外顯子基因存在AS［4］。

近年來，神經(jīng)系統(tǒng)中的RNA剪接調控一直是領域內的重要研究方向之一［5］。隨著對脊椎動物神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和神經(jīng)精神疾病研究的逐步深入，越來越多研究表明，AS在神經(jīng)元軸突生長、生長錐引導、突觸發(fā)生和離子通道活動等過程中發(fā)揮關鍵作用［6］。一些研究也提示，神經(jīng)元發(fā)育和穩(wěn)態(tài)維持對于AS擾動更為敏感，AS在多種發(fā)育性神經(jīng)精神疾病進程中發(fā)揮著關鍵作用［7］。

1 可變剪接的基本生物學過程

AS是一種進化上保守的轉錄后過程，它增加了真核生物中RNA和蛋白質的多樣性。不僅大多數(shù)基因可編碼AS的前體mRNA，而且單個基因編碼的mRNA亞型數(shù)量可從2個到幾千個不等，如果蠅基因唐氏綜合征細胞黏附分子，它可產(chǎn)生38 016個不同的mRNA異構體［8］。AS可作為基因表達的開關，進而影響mRNA的表達水平、穩(wěn)定性、半衰期和定位，形成生物學功能和特性的多樣性。

剪接過程主要由剪接體催化介導，其中起到關鍵作用的剪接體由5個小核核糖核蛋白（small nuclear ribonucleoprotein，snRNP）微粒U1，U2，U4，U5和U6和許多蛋白質因子組成的復合體。snRNP以順序方式與前體mRNA結合，在U4/U6.U5-snRNP結合后，剪接體經(jīng)歷了長時間的結構重塑過程，導致U1和U4的釋放，19復合物相關蛋白（nineteen complex-related proteins）的增加和剪接體的激活。催化剪接體經(jīng)歷兩次連續(xù)的酯交換反應，從而連接外顯子并釋放內含子套索［9］。剪接反應完成后，催化后剪接體解離，釋放成熟的mRNA，然后與19復合物相關蛋白結合，并在新的剪接循環(huán)中分解所有組分［10］。

真核生物轉錄生成的RNA分子是前體RNA，也稱為初級RNA轉錄產(chǎn)物。幾乎所有初級RNA轉錄產(chǎn)物都需要經(jīng)過加工才能成為功能性的成熟RNA，加工主要在細胞核內進行。真核生物前體mRNA合成后，需要進行5′和3′端修飾，對前體mRNA進行剪接后才能成為成熟mRNA，再被轉運到核糖體指導蛋白質翻譯。AS是一種剪接改變機制。前體mRNA的外顯子被AS以不同順序連接形成具有不同蛋白質編碼序列和RNA調節(jié)元件的大量轉錄本［11］。目前認為，存在7種AS的通用模型，包括盒式外顯子、互斥外顯子、競爭5′或3′剪接位點、內含子保留、選擇性啟動子和可變3′多聚腺苷化位點（圖1）。研究顯示，在組織特化和發(fā)育階段，＞90%的人類基因在經(jīng)歷AS處理后發(fā)生明顯改變［12］。AS很少對刺激產(chǎn)生“是或否”的反應，通常多個AS產(chǎn)物共存于單個細胞中，使細胞有能力處理不同的內部和外部刺激。有趣的是，多達1/3的AS轉錄本會產(chǎn)生提前終止密碼子，并通過無義突變介導RNA的衰變。在神經(jīng)系統(tǒng)中，幾千個AS事件在離子運輸、受體識別、神經(jīng)傳遞和學習記憶中發(fā)揮重要調控作用［13］。相對而言，AS的不當調控也可能導致使某些神經(jīng)系統(tǒng)相關疾病發(fā)生。

2 可變剪接與神經(jīng)發(fā)育性疾病

在整個脊椎動物進化過程中，AS程序在神經(jīng)系統(tǒng)中最為復雜，其可能與大腦復雜的解剖結構、發(fā)育和功能密切相關。相較于其他組織，大腦具有更多的AS事件發(fā)生。另一方面，其對大腦的保護也至關重要，大腦皮質作為認知信息加工處理的核心也受到AS程序的嚴格調控。大腦發(fā)育過程中，大多數(shù)AS事件多發(fā)生在神經(jīng)元及其前體細胞內，而非膠質細胞、上皮細胞或其他非神經(jīng)細胞［14］。因此，AS可精準動態(tài)調控是大腦皮質細胞群體形成的必要條件，而參與AS調節(jié)的神經(jīng)RNA結合蛋白（RNA-binding protein，RBP）的突變和神經(jīng)AS模式的異常也被證明與神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關。換言之，AS調控的異?？蓪е律窠?jīng)發(fā)育性疾病產(chǎn)生。

2.1 小頭癥

小頭癥是一類腦部發(fā)育不全性神經(jīng)疾病，其成因與神經(jīng)發(fā)育早期神經(jīng)前體細胞的增殖、遷移和分化障礙密切相關。最近有臨床研究發(fā)現(xiàn)，一個編碼剪接體U5蛋白質的延長因子Tu GTP蛋白結合域 2（elongation factor Tu GTP binding domain containing 2，Eftud2）基因突變可導致嚴重的伴有小頭癥的中頜面骨不全（mandibulofacial dysostosis with microcephaly，MFDM）。MFDM患者的特點是顴骨和下頜發(fā)育不全、小頭畸形、外耳畸形和智力障礙［15］。Eftud2與核糖體翻譯延伸因子EF-2非常相似。它是一個高度保守的剪接體GTPase蛋白家族。U5 snRNP是構象重塑中的主要和次要剪接小體機制所必需的，這是剪接小體激活的關鍵階段。Eftud2是U5 snRNP的核心成分，在釀酒酵母中破壞Eftud2的GTP結合域可導致mRNA剪接不全和致死性，表明Eftud2在RNA剪接中具有不可替代的作用［16］。

圖1 可變剪接的常見模式.A：盒式外顯子選擇性剪接，包括或排除mRNA中的整個外顯子；B：互斥外顯子是指1對連續(xù)的外顯子，其中只有1個包含在內；C：競爭的5′剪接是在1個外顯子內（通常是2個）連續(xù)的5′剪接位點競爭；D：競爭的3′剪接通過連續(xù)的3′剪接位點之間的競爭；E：內含子保留是指1個典型的切除內含子保留在最終的mRNA中；F：選擇啟動子是指mRNA的不同第1外顯子；G：可變3′多聚腺苷化位點是指不同的最后外顯子，因此具有不同的3′UTR.

有研究利用全外顯子組測序技術，在一例非綜合征性原發(fā)性小頭畸形和智力障礙患者中，發(fā)現(xiàn)SnRNP多肽E基因存在一個新的雜合子錯義突變，這種突變產(chǎn)生的蛋白產(chǎn)物不能與SMN復合物結合，故不能組裝成剪接體U snRNP［17］。人類多嘧啶束結合蛋白1（polypyrimidine tract binding protein 1，PTBP1）結合位點一個內含子突變，就能擾亂神經(jīng)前體細胞內細絲蛋白A外顯子的正常跳躍，從而導致腦特異性畸形［18］。研究還發(fā)現(xiàn)，外顯子連接復合體因子外顯子連接復合物亞基的單倍缺失與人類小頭畸形表型密切相關［19］，機制上可能與大腦外顯子拼接跳躍有關。

2.2 自閉癥譜系障礙（autistic spectrum disorder，ASD）

ASD的神經(jīng)生物學特征之一是突觸發(fā)育異常和神經(jīng)環(huán)路興奮/抑制失衡，表現(xiàn)為神經(jīng)網(wǎng)絡整體功能的紊亂［20］。自閉癥大腦轉錄圖譜顯示，在超過1/3的被分析個體中，神經(jīng)元剪接調節(jié)因子絲氨酸/精氨酸重復矩陣4（serine/arginine repetitive matrix 4，SRRM4）及其目標微外顯子剪接程序存在錯誤調節(jié)。有報道通過培育相關蛋白及靶剪接水平降低的突變小鼠，證明相當一部分自閉癥患者同nSR100依賴性剪接網(wǎng)絡調控障礙有關［21］。

一項從ASD男患兒血液樣本中分離出的RNA轉錄表達研究發(fā)現(xiàn)，同其他正常發(fā)育男童相比，ASD患兒體內發(fā)現(xiàn)了53個差異剪接基因［22］。此外，AS以及其他形式的RNA加工和輸運都是響應神經(jīng)元活性變化而動態(tài)調節(jié)的［23］。通過利用微陣列和高通量RNA測序技術對自閉癥大腦進行轉錄組圖譜分析，已部分揭示了錯誤調控基因表達和AS的常見模式［24］。在ASD患者腦組織中發(fā)現(xiàn)，RNA結合剪接調節(jié)因子Rbfox家族的轉錄水平降低，這些組織也具有5%～10%的替代外顯子錯誤調控［25］。RNA結合fox-1同源物1（RNA binding fox-1 homolog 1，Rbfox1）被證明可調節(jié)選擇性剪接、mRNA穩(wěn)定性以及與腦發(fā)育和ASD相關基因的翻譯［26］，凸顯了Rbfox目標網(wǎng)絡在自閉癥中潛在的臨床意義。

2.3 Rett綜合征（Rett′s syndrome，RTT）

RTT是一種嚴重的出生后神經(jīng)發(fā)育障礙性精神疾病，其致病基因是X連鎖基因甲基-CpG結合蛋白2（methyl-CpG binding protein 2，MECP2）的突變或缺失［27］。其特征是出生后12～18月齡都可正常發(fā)育，卻在語言和運動技能上退化，并伴有其他神經(jīng)精神癥狀和行為異常，如癲癇發(fā)作、學習障礙和自閉癥等［28］。研究表明，MECP2可調節(jié)轉錄和染色質構象，控制微RNA加工并調節(jié)RNA剪接。MECP2與剪接因子相互作用可調節(jié)谷氨酸受體基因的剪接，介導了大腦中絕大多數(shù)興奮性突觸傳遞。基于MECP2與剪接因子之間的直接相互作用，基本確定了RTT小鼠模型中特定RNA剪接變化可能與突觸之間異常功能連接表型密切相關［29］。

2.4 運動神經(jīng)元病

脊髓性肌萎縮癥（spinal muscular atrophy，SMA）是一種罕見的常染色體隱性遺傳病，由脊髓和腦干的運動神經(jīng)元退化引起。每6000～10 000個活產(chǎn)嬰兒中就有1例發(fā)生SMA［30］，SMA是由存活運動神經(jīng)元1（survival of motor neuron 1，SMN1）基因的純合子缺失或突變導致脊髓和腦干中SMN蛋白表達降低和運動神經(jīng)元變性引起的［31］，而其同樣編碼SMN蛋白的同源基因SMN2由于異常剪接，90%～95%翻譯蛋白被截短且無功能，從其產(chǎn)生的功能全長SMN蛋白水平來看SMN2僅為SMN1產(chǎn)生水平的5%～10%，因為SMN2中的剪接位點變體導致從成熟RNA轉錄物中排除第7外顯子，并產(chǎn)生截短、功能失調的SMN蛋白［32］，因此，調節(jié)SMN2的前體mRNA剪接以促進SMN蛋白的產(chǎn)生可能在SMA的疾病譜中是一種有效的治療策略。

值得一提的是，2016年美國食品和藥物管理局批準上市了一種治療SMA的反義寡核苷酸藥物nusinersen，該藥物可修飾SMN2前體mRNA剪接，以促進SMN蛋白的增加。在嬰兒期SMA中開展的Ⅱ期開放標記劑量研究表明，接受該藥治療的患兒運動功能逐漸改善，生存期顯著延長［33］。

3 可變剪接與精神類疾病

AS在復雜的遺傳性疾病，如神經(jīng)發(fā)育和精神障礙中的作用尚未被充分了解。不過，在臨床精神分裂癥、重度抑郁障礙（major depressive disorder，MDD）和雙相情感障礙（bipolar disorder，BP）患者的組織中的確發(fā)現(xiàn)了RNA剪接異常的存在。研究表明，存在與轉錄異構體數(shù)量變化密切相關的遺傳變異，這些基因變異富含與精神疾病相關的位點，以及根據(jù)反式剪接作用因子的改變而導致剪接網(wǎng)絡變化［34］。

3.1 重度抑郁障礙

MDD是一種以情緒低落、動機下降、快感和興趣感喪失為特征的常為慢性且十分嚴重的精神障礙［35］。5-羥色胺1A（5-hydroxytryptamine 1A，5-HT1A）受體是5-HT能活性的關鍵調節(jié)因子，與情感和情緒有關。人類5-HT1A受體的RNA通過剪接去除mRNA位點產(chǎn)生超穩(wěn)定的RNA來增加5-HT1A受體的表達。而在重度抑郁癥患者中這種剪接明顯減少。

在小鼠模型上，突觸前和突觸后5-HT1A受體的表達決定了抑郁和焦慮樣行為，以及對抗抑郁藥物的反應，抑制5-HT1A自身受體增加5-HT神經(jīng)元活性，增強應激恢復力/抗抑郁反應，而其過表達則有相反的作用，海馬中的突觸后5-HT1A異源受體對抗抑郁藥反應至關重要，而前額葉皮質中的異源受體保護免受焦慮和抑郁表型的影響［36］。在人類中，尤其是在PFC中，突觸后5-HT1A受體減少與抑郁和焦慮密切相關。LE FRANCOIS等［37］認為這種新型剪接事件是由PTBP1和SRRM4拮抗的。同樣，抑郁個體的PFC中5-HT1A受體的RNA剪接率降低，也與SRRM4表達降低有關。這些結果都提示，AS和剪接因子會在大腦基因表達調控中發(fā)揮重要功能。

3.2 雙相情感障礙

研究表明，BP患者大腦皮質和海馬不同區(qū)域的糖皮質激素受體（glucocorticoid receptor，GR）表達均顯著減少［38］，GR有幾種通過選擇性剪接產(chǎn)生的亞型，其中2種（GRα和GRβ）因其相對豐度較高而成為大多數(shù)研究的重點［39］，盡管健康對照組的GRα和GRβ mRNA表達水平呈顯著負相關，但無論是抑郁癥還是BP患者都未有研究顯示這種相關性。這些發(fā)現(xiàn)提示在情緒障礙患者中可能存在選擇性剪接缺陷機制［40］。

最近有研究已確定了一些BP相關危險基因的剪接變體，如全基因組關聯(lián)研究（genome-wide association studies，GWAS）對BP的研究已經(jīng)確定了錨蛋白3（ankyrin 3，ANK3）基因中相關的遺傳變異。研究發(fā)現(xiàn)，在ANK3基因一個含有54個核苷酸的小外顯子剪接位點上有一個變體的次要等位基因造成了一個功能喪失的位點，并且這個外顯子沒有包括在ANK3的轉錄本中［29］。因此，這種微小的等位基因和外顯子跳躍事件被認為對BP和精神分裂癥有保護作用。

3.3 精神分裂癥

精神分裂癥患者通常表現(xiàn)出包括妄想、幻覺、無組織的言語和行為等精神及認知功能障礙。一項研究使用RNA測序技術對9名患者和9名對照的顳上回組織進行了分析，確定了1000多名精神分裂癥患者與對照相比存在顯著差異剪接的基因［41］。通過對20名精神分裂癥患者和20名匹配者尸檢背外側前額葉組織進行RNA測序分析，鑒定出316個基因中798個差異調控轉錄本，這些轉錄本富含參與炎癥反應的基因?；谠谝粋€蘇格蘭大家族中發(fā)現(xiàn)的染色體易位研究，精神分裂癥敏感基因被確定為精神障礙的潛在易感基因，并且已被證明產(chǎn)生50多個轉錄體亞型，其中一些水平似乎與風險基因型相關。與對照組相比，精神分裂癥患者海馬中缺失外顯子7和8的轉錄本以及具有差異表達外顯子的轉錄本表達更高［42］。并且精神分裂癥敏感基因位點外顯子7和8缺失轉錄本，以及外顯子3缺失轉錄本均與精神分裂癥顯著相關。

鋅指蛋白804A（zinc finger protein 804A，ZNF804A）編碼一個假定的鋅指轉錄因子，該轉錄因子首先由GWAS鑒定為精神分裂癥和BP相關基因［43］。體內存在不同程度地表達一個缺少外顯子1和2的ZNF804A轉錄本，該轉錄本被認為會移除假定的鋅指結構域。同對照組相比，在精神分裂癥患者中，這一外顯子1和2跳過轉錄本的表達水平較低，在風險基因型純合子BP患者中表達水平也較低。與之相反，同樣的轉錄本在MDD患者中的表達水平更高［44］，提示ZNF804A的不同剪接方式可能會影響神經(jīng)網(wǎng)絡和神經(jīng)遞質傳遞的功能。

多巴胺受體2（dopamine receptor 2，D2）基因一直被認為是形成精神疾病的風險基因，GWAS研究已經(jīng)在D2基因附近發(fā)現(xiàn)了與精神分裂癥密切相關的重要標記。最近發(fā)現(xiàn)位于內含子6的D2變異與外顯子6選擇性剪接和中國漢族人群精神分裂癥風險有關［45］。體外寡核苷酸分析表明，D2變異體與另一種剪接調節(jié)因子ZRANB2的結合親和力降低。進一步研究表明，該變異還與短長D2異構體的比率降低有關。

3.4 成癮、睡眠障礙和其他

Fragile X精神發(fā)育遲滯蛋白（Fragile X mental retardation protein，F(xiàn)MRP）是一種多核糖體相關的神經(jīng)元mRNA結合蛋白，其靶向和翻譯抑制與突觸可塑性相關的mRNA，并與自閉癥、情感障礙、多動癥、雙相情感障礙、精神分裂癥和成癮有關［46］。FMRP靶向數(shù)百種參與細胞骨架重塑的神經(jīng)發(fā)育和神經(jīng)可塑性蛋白質，其中許多靶點與成癮有關，包括代謝型谷氨酸受體 1（metabotropic glutamate receptor 1，mGluR1）、mGluR5、大的MAGUK支架蛋白4、細胞質FMR1相互作用蛋白1等［47］。

異質核糖核蛋白（heterogeneous ribonucleoprotein，hnRNP）是一大類多樣性核漿定位多功能RNA結合蛋白，它們通過形成RNP復合物，參與調節(jié)mRNA的剪接、輸出、定位、翻譯和穩(wěn)定性。越來越多的證據(jù)表明，hnRNP如hnRNP H1可能參與多種成癮［48］。哺乳動物睡眠相關晝夜節(jié)律與AS的關系源自基于微陣列研究的發(fā)現(xiàn)，研究表明，大約有62種RNA結合蛋白可能與睡眠相關RNA加工事件的調控有關。值得一提的是，可變剪接因子類似4的U2小核RNA輔助因子1（U2 small nuclear RNA auxiliary factor 1 like 4，U2AF1L4）基因敲低小鼠在睡眠調節(jié)方面存在顯著缺陷［49］。

最新研究還表明，突觸形成前細胞黏附因子Ⅱ型受體PTPδ的整體缺失會破壞興奮性突觸的形成和非快速眼球轉動睡眠。PTPδ條件性敲除或PTPδ突變小鼠在睡眠行為和節(jié)律方面均出現(xiàn)顯著異常，表明AS在調節(jié)興奮性突觸發(fā)育、睡眠行為和節(jié)律中均發(fā)揮重要作用［50］。

4 可變剪接與神經(jīng)退行性疾病

從全球范圍看，包括阿爾茨海默病（Alzheimer disease，AD）、帕金森病（Parkinson disease，PD）和亨廷頓?。℉untington Disease，HD）等在內的神經(jīng)退行性疾病發(fā)生率呈逐年增加的態(tài)勢，越發(fā)受到國際關注。目前，雖然對神經(jīng)退行性疾病的常見致病機制（如蛋白質聚集或功能障礙、免疫反應改變和軸突變性等）已有基本了解，但在RNA剪接層面的病理生理學調控機制仍不明了。因此，了解神經(jīng)特異性選擇性剪接如何影響大腦基因轉錄調控進程，對揭示神經(jīng)退行性疾病的病理生理學機制具有重要意義。

4.1 阿爾茨海默病

AD是臨床上最常見的神經(jīng)退行性疾病［51］，AD的神經(jīng)病理學特征在于細胞外β淀粉樣蛋白沉積，以及高磷酸化tau蛋白的積累導致神經(jīng)原纖維纏結［52］。研究表明，AS參與了AD患者腦內功能變化相關的基因表達異常調控進程。最新針對AD患者腦內蛋白質組學特征的研究，揭示了不溶性U1 snRNP聚集增加，提示核心剪接機制可能在AD發(fā)生過程中產(chǎn)生變化［53］。RNA結合蛋白作為一類在AD中增加的蛋白家族出現(xiàn)，并且這些蛋白在與tau纏結病理相關的模塊中富集。通過對AD患者、無癥狀AD和對照人群死后大腦的加權蛋白質相關網(wǎng)絡分析表明，因RNA結合蛋白功能障礙導致的RNA剪接變化可能在AD病理進程中發(fā)揮重要作用［54］。

JOHNSON等［54］開發(fā)了一條新的蛋白質組學管道，用于預測AD患者腦內常規(guī)蛋白質數(shù)據(jù)庫中無法檢測到的外顯子-外顯子連接剪接事件。結果發(fā)現(xiàn)，許多已確定的替代性外顯子-外顯子連接剪接事件可能與AD發(fā)生密切相關，提示RNA異常剪接在AD發(fā)病進程中發(fā)揮潛在作用。研究還表明，AD患者腦內背外側前額葉皮質中磷脂酰肌醇結合網(wǎng)格蛋白組裝蛋白，叢生蛋白和蛋白酪氨酸激酶2 β等基因可發(fā)生剪接改變。進一步通過轉錄組范圍內關聯(lián)研究，確定了與AD密切關聯(lián)的21個基因［55］。相關研究進一步表明，神經(jīng)元內mRNA異常剪接機制與AD發(fā)生密切相關。

4.2 帕金森病

PD由蛋白質異常聚集引起，如路易小體，進而引發(fā)中腦黑質多巴胺能神經(jīng)元丟失［56］。多巴胺缺乏、蛋白酶體功能障礙、線粒體復合物-1活性下降、異常的可變剪接和氧化應激是PD的特征表現(xiàn)［57］。SHEHADEH等［58］對PD患者血液進行基因芯片研究發(fā)現(xiàn)，編碼絲氨酸/精氨酸重復矩陣2（serine/arginine repetitive matrix 2，SRRM2）的AS相關基因是所有3種PD分析中唯一差異上調的基因，并且在PD患者血液中發(fā)現(xiàn)218個基因存在顯著差異的外顯子表達現(xiàn)象。SRRM2包含2種主要AS變異體，分別為長亞型SRRM2和缺少外顯子12～外顯子15的短亞型SRRM2轉錄本，PD患者腦內杏仁核和黑質中均表現(xiàn)為長亞型SRRM2轉錄本低表達，而短亞型SRRM2轉錄本高表達。通過對17例PD患者外周血進行外顯子微陣列分析發(fā)現(xiàn)，SRRM2上游外顯子顯著上調，而下游外顯子下調，最終導致長亞型異構體表達降低。

富含亮氨酸重復激酶2（leucine rich repeat kinase 2，LRRK2）異常過度表達可導致2個PD相關基因剪接改變，即微管相關蛋白tau第10外顯子和α-突觸核蛋白（α-synuclein，SNCA）基因第5外顯子增加。ELLIOTT［59］團隊基于過表達野生型LRRK2或其G2019S突變體的細胞外顯子陣列分析研究表明，LRRK2可顯著影響AS過程，其G2019S突變體與神經(jīng)退行性基因剪接改變密切相關。SNCA相互作用蛋白基因編碼的Synfilin-1是一種突觸前結合蛋白，E3泛素蛋白連接酶Parkin，Synfilin-1和SNCA共表達可促進類似于路易小體的細胞質內含物形成。而有研究證明PD患者腦內的確存在缺少外顯子3和4，含有外顯子9A的Synfilin-1A，Synfilin-1A的過度表達導致蛋白酶體飽和，并直接促進蛋白質包含、形成和神經(jīng)毒性［10］。此外，2個與神經(jīng)退行性變密切相關的突變基因——TAR DNA結合蛋白（TAR DNA binding protein，TARDBP）和FUS RNA結合蛋白（FUS RNA binding protein，F(xiàn)US）基因均編碼hnRNP，進一步表明，神經(jīng)退行性疾病與外顯子剪接和轉錄調控密切相關［59］。

4.3 亨廷頓病

HD是一種遺傳性神經(jīng)退行性疾?。?0］，其癥狀包括進行性運動功能障礙、舞蹈癥、認知障礙和精神異常，并最終導致患者死亡［61］。該病系基因突變引起，該突變使亨廷頓蛋白（Huntingtin，HTT）基因外顯子1中的聚谷氨酰胺CAG三核苷酸重復序列擴增。突變的HTT蛋白可破壞自噬和正常的囊泡轉運，導致神經(jīng)遞質信號轉導和線粒體功能紊亂［62］。在HD中，RNA的致病機制主要包括選擇性剪接的干擾、異?；虺聊?、轉錄產(chǎn)物的異常亞細胞定位和核仁應激等［63］。目前已知隔離剪接因子6介導的2種剪接改變可能與HD發(fā)生密切相關，其中一個在HTT基因本身［64］，另一個是HD患者的神經(jīng)變性導致tau基因第10外顯子錯配［65］。

HD還與微管相關蛋白2（microtubule associated protein 2，MAP2）和tau的異常剪接密切相關。觀察到HD患者MAP2總體水平降低及在亞細胞定位上的異常重新分布，從而導致HD神經(jīng)元樹突萎縮。此外，可偶發(fā)核凹陷的MAP2陽性結構，并與tau共定位。因此，MAP2/tau含量失衡以及MAP2功能改變可能與HD紋狀體萎縮和功能障礙有關。有研究表明，可以通過利用剪接體介導的反式剪接來干預和修復突變型HTT，并開展了RNA治療策略的優(yōu)化研究［66］。提示AS在未來HD疾病的新型分子治療研發(fā)中可能發(fā)揮重要作用。

綜上，AS在大腦發(fā)育和神經(jīng)精神疾病中均發(fā)揮關鍵作用。AS的發(fā)生受多種剪接因子的調控，并且不同剪接因子具有組織特異性，所以在各種組織區(qū)域調控不同的AS事件。當這些剪接因子發(fā)生異常時，可直接影響AS的模式，從而影響生物過程。在神經(jīng)系統(tǒng)中，剪接因子調控的AS模式發(fā)生變化，直接影響到神經(jīng)祖細胞增殖、遷移、分化和突觸形成等過程，從而產(chǎn)生各種神經(jīng)系統(tǒng)相關疾病。除了上文提到的一些剪接相關致病基因之外，AS中關鍵的RBP同特定的前體mRNA和蛋白質結合形成的高度動態(tài)化RNP復合物，在調節(jié)剪接、編輯、聚腺苷酸化、核輸出、定位、翻譯和穩(wěn)定性方面發(fā)揮關鍵調節(jié)作用。近年來大量研究表明，多種剪接調節(jié)因子在不同神經(jīng)系統(tǒng)疾病中均扮演著十分重要的角色（表1）。

表1 部分剪接調節(jié)因子與神經(jīng)系統(tǒng)疾病

5 結語

在神經(jīng)發(fā)育過程中，剪接過程異常改變可導致神經(jīng)發(fā)育相關疾病的發(fā)生。隨著反義寡核苷酸和基因編輯等技術的高速發(fā)展，有望改變人類遺傳變異和疾病中常見突變的影響。對神經(jīng)退行性疾病中涉及AS機制的研究，有望為新的治療方案研發(fā)拓展出新視角，并為這種目前仍然無法治愈疾病的診治帶來希望。另一方面，隨著近年來單細胞和高通量測序技術的不斷突破，有望將AS同更多的神經(jīng)精神疾病聯(lián)系起來，為闡明其發(fā)病機制和研發(fā)干預措施提供新線索。而冷凍電子顯微鏡和圖像采集的新突破，將有望加速提升對剪接體高分辨率結構的解析和理解。隨著對AS調控機制的深入理解，將有望創(chuàng)造出新的疾病治療策略，研發(fā)出個性化藥物，為臨床包括腦發(fā)育與神經(jīng)精神疾病在內多種疾病的診療提供全新的解決方案。