黏附蛋白（cohesin）是一種由SMC1、SMC3、STAG1/2和RAD21四個(gè)核心亞基構(gòu)成的蛋白質(zhì)復(fù)合物。它們與細(xì)胞表面黏附分子一起共同形成了一層致密膜包裹住細(xì)胞膜上各種生物活性物質(zhì)，并通過(guò)這些膜蛋白來(lái)完成一系列復(fù)雜而精細(xì)的生理生化活動(dòng)。在細(xì)胞分裂的過(guò)程中，它扮演著至關(guān)重要的角色，參與染色體結(jié)構(gòu)的維持、有絲分裂的準(zhǔn)備以及染色體的分離等關(guān)鍵步驟。

在有絲分裂的早期階段，黏附蛋白會(huì)緊密地將染色體上的姐妹染色單體連接在一起，從而形成了染色體聯(lián)會(huì)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。當(dāng)一個(gè)染色體發(fā)生斷裂后，其配對(duì)片段又可重新結(jié)合成另一完整的新個(gè)體。確保有絲分裂過(guò)程中每個(gè)染色體的正確復(fù)制和分離，以確保遺傳信息的精準(zhǔn)傳遞，從而保障遺傳信息的完整性。同時(shí)，它也是調(diào)控細(xì)胞周期進(jìn)行以及細(xì)胞分化發(fā)育的重要機(jī)制之一。此外，黏附蛋白在多個(gè)生物學(xué)過(guò)程中扮演著重要角色，包括但不限于DNA損傷修復(fù)、基因表達(dá)和基因組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的維護(hù)等。

然而，研究人員在美國(guó)國(guó)家癌癥研究所（National Cancer Institute，NCI）的探索中發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質(zhì)復(fù)合物的另一項(xiàng)重要功能，該功能為數(shù)十年來(lái)癌癥研究人員所面臨的一些難題提供了解決方案。

Science Advances發(fā)表的一項(xiàng)研究“Cohesin regulates alternative splicing”表示，黏附蛋白對(duì)選擇性剪接具有調(diào)節(jié)作用。研究的作者之一、NCI的免疫學(xué)家Dinah Singer表示:“在急性骨髓性白血?。ˋML）的原發(fā)患者細(xì)胞中，存在黏附蛋白突變，從而導(dǎo)致剪接發(fā)生改變。”這種變化與腫瘤相關(guān)基因表達(dá)密切相關(guān)。研究表明，在某些情形下，異常的選擇性剪接調(diào)控可能會(huì)引發(fā)癌癥的發(fā)生和進(jìn)展。黏附蛋白在AML和其他類(lèi)型的癌癥的進(jìn)展中也扮演了一定的角色，這一事實(shí)暗示著其在癌癥的發(fā)展中具有重要作用。此外，還發(fā)現(xiàn)一些藥物能誘導(dǎo)腫瘤組織產(chǎn)生一種與正常組織細(xì)胞不同的黏連狀態(tài)。

當(dāng)基因的編碼區(qū)出現(xiàn)不同的組合方式時(shí)，在不同的細(xì)胞類(lèi)型或發(fā)育階段中，會(huì)出現(xiàn)一種選擇性的剪接現(xiàn)象，這種現(xiàn)象可以編碼多種不同的蛋白質(zhì)。選擇性剪接是一種普遍存在于真核生物基因組序列之中的保守性調(diào)控機(jī)制。在細(xì)胞發(fā)育和死亡等多種過(guò)程中，選擇性剪接扮演著至關(guān)重要的角色。高達(dá)95%編碼蛋白基因具有選擇性剪接作用。這種選擇可以導(dǎo)致許多不同類(lèi)型的基因功能改變，如轉(zhuǎn)錄激活和蛋白質(zhì)翻譯后修飾等。當(dāng)基因突變發(fā)生時(shí)，核苷酸在剪接位點(diǎn)上的位置會(huì)發(fā)生插入或刪除的變化。這種現(xiàn)象在人類(lèi)和哺乳動(dòng)物都有發(fā)現(xiàn)。這些剪接突變與AML中的一系列基因變異密切相關(guān)，其中有20%的病例呈現(xiàn)出了凝聚素突變的特征。凝膠電泳和免疫熒光檢測(cè)證實(shí)了這種聚集素突變導(dǎo)致黏連現(xiàn)象的產(chǎn)生。因此，研究人員正在探究黏附蛋白的突變是否與選擇性剪接存在關(guān)聯(lián)。

在此項(xiàng)研究中，Dinah和她的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)誘導(dǎo)RAD21核心成分的分解，以消耗HCT116細(xì)胞中的黏附蛋白。他們將該技術(shù)用于分析那些具有高表達(dá)黏附蛋白的小鼠腫瘤組織中的剪接情況。在對(duì)黏附蛋白耗盡的細(xì)胞系進(jìn)行RNA測(cè)序研究時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)，各種形式的選擇性剪接都受到了明顯的影響，與對(duì)照組相比。

研究人員對(duì)HCT116細(xì)胞在黏附蛋白耗盡或未耗盡的情況下的轉(zhuǎn)錄率進(jìn)行了比較，結(jié)果表明黏附蛋白并非通過(guò)影響轉(zhuǎn)錄來(lái)間接影響剪接過(guò)程。因此，他們認(rèn)為黏附蛋白對(duì)轉(zhuǎn)錄的抑制作用是導(dǎo)致基因表達(dá)量下降的主要原因之一。先前的研究表明，溴結(jié)構(gòu)域蛋白BRD4和黏附蛋白在整個(gè)細(xì)胞周期中都扮演著重要的角色，此外，BRD4還有助于調(diào)控細(xì)胞內(nèi)和體內(nèi)的選擇性剪接。那么，BRD4和黏附蛋白之間是否存在協(xié)同作用，以調(diào)整剪接過(guò)程。

圖：正常條件下黏連蛋白亞基RAD21和剪接因子U1-70的顯微鏡圖像

研究人員發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞中的BRD4和黏附蛋白在單獨(dú)或同時(shí)耗盡時(shí)，其剪接模式表現(xiàn)出不同的特征，即BRD4和黏附蛋白各自對(duì)一部分剪接進(jìn)行調(diào)節(jié)，而對(duì)另一部分剪接進(jìn)行共同調(diào)節(jié)。這可能是導(dǎo)致在小鼠體內(nèi)發(fā)生不同程度黏連現(xiàn)象的原因之一PLAs和免疫共沉淀的結(jié)果及重組黏附蛋白與BRD4的結(jié)合能力測(cè)試說(shuō)明，BRD4與黏附蛋白之間存在著直接的相互作用，這種相互作用是由PLAs和免疫共沉淀檢測(cè)結(jié)果所證實(shí)的。

在研究AML中黏附蛋白的作用時(shí)，研究人員使用了一組獨(dú)立的、公開(kāi)可用的患者樣本RNA測(cè)序數(shù)據(jù)集。在三組數(shù)據(jù)的分析中，第一組患者的黏附蛋白發(fā)生了突變，但剪接因子并未發(fā)生突變；第二組患者的剪接因子也發(fā)生了突變，但黏附蛋白沒(méi)有發(fā)生突變；而第三組對(duì)照組的黏附蛋白和剪接因子均沒(méi)有發(fā)生任何突變。此外，我們也比較了不同性別的受試者之間是否存在差異性。如果黏附蛋白的突變不是影響選擇性剪接的一個(gè)因素，那么第一組和第三組的剪接方式應(yīng)該是相同的。本研究對(duì)不同組織來(lái)源的黏連基因進(jìn)行鑒定并將其應(yīng)用于臨床診斷及治療藥物篩選中，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新藥提供參考。研究發(fā)現(xiàn)，在樣本中存在黏附蛋白突變的情況下，出現(xiàn)了一種獨(dú)特的剪切模式。為了進(jìn)一步驗(yàn)證黏附蛋白突變對(duì)選擇性剪接的直接影響，研究人員對(duì)兩個(gè)經(jīng)過(guò)單點(diǎn)突變改造的小鼠胚胎干細(xì)胞克隆進(jìn)行了分析，結(jié)果表明剪接模式發(fā)生了改變，同時(shí)與剪接因子的相互作用減少，從而證實(shí)了因果關(guān)系。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)為研究黏附蛋白在癌癥發(fā)生和發(fā)展中的作用提供了更為深入的探索空間，為科學(xué)家們帶來(lái)了新的可能性。研究人員已經(jīng)確定一種黏連分子與腫瘤細(xì)胞表面的受體結(jié)合后能夠激活免疫系統(tǒng)對(duì)癌細(xì)胞進(jìn)行攻擊。黏附蛋白是一種有效的治療AML和其他類(lèi)型癌癥的方法，這意味著我們可以采用特定的策略來(lái)應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。然而，此項(xiàng)研究仍受制于若干限制條件。盡管AML患者樣本數(shù)量有限，科學(xué)家們?nèi)孕枭钊胙芯恳则?yàn)證這些發(fā)現(xiàn)是否普遍存在于其他癌癥類(lèi)型之中。此外，黏附蛋白的具體機(jī)制尚未被深入研究，因此需要進(jìn)一步探索相關(guān)領(lǐng)域的研究。

總體而言，這項(xiàng)研究為我們提供了一種全新的視角，以便更好地理解癌癥的發(fā)生和進(jìn)展。黏附蛋白在細(xì)胞中發(fā)揮著重要作用，它不僅能夠促進(jìn)腫瘤血管生成，還能調(diào)節(jié)癌細(xì)胞增殖和分化以及維持正常組織結(jié)構(gòu)等多種生物學(xué)過(guò)程。通過(guò)探索黏附蛋白的另一種作用，科學(xué)家們得以深入研究與癌癥相關(guān)的問(wèn)題，并探索新的治療方案。

參考文獻(xiàn)：

[1] Singh AK, Chen Q, Nguyen C, et al. Cohesin regulates alternative splicing. Sci Adv. 2023 Mar;9(9):eade3876. doi: 10.1126/sciadv.ade3876.

[2] [2]https://www.the-scientist.com/news-opinion/mutated-cohesin-throws-dna-splicing-out-of-whack-resulting-in-cancer-70998