Science丨付向东团队揭示RNA聚合酶II如何精准解码基因组中的“剪接密码”？

摘要：基因组就像一本“ 生命之书 ” ，而 mRNA 剪接是解读这本天书的关键一环。然而，基因组中存在大量看似相似的 “ 假剪接位点 ” ，如何在浩如烟海的 “ 假信号 ” 中精准识别出真正具有功能的剪接位点，是生命科学领域长期悬而未决的难题。

基因组就像一本“ 生命之书 ” ，而 mRNA 剪接是解读这本天书的关键一环。然而，基因组中存在大量看似相似的 “ 假剪接位点 ” ，如何在浩如烟海的 “ 假信号 ” 中精准识别出真正具有功能的剪接位点，是生命科学领域长期悬而未决的难题。

2025年9月26日，由西湖大学付向东团队完成的一项重要研究，首次揭示了RNA聚合酶II（Pol II）作为唯一能在转录过程中“线性扫描”剪接位点的分子机器，如何通过 “U2AF 蛋白的动态循环 ” 机制，在转录过程中精准识别真实的剪接位点的分子机制。这项成果发表于 Science ，题为：

Dynamic U2AF cycling defines two phases ofcotranscriptionalpre-mRNA splicing, 为理解基因表达调控提供了全新的视角。

在人类基因组中，超过 95% 的基因都含有内含子，这些非编码序列必须被准确剪除，才能生成具有功能的成熟 mRNA 。然而，基因组中存在大量 “ 假剪接位点 ” （ pseudo splice sites ），它们在序列上与真实的剪接位点高度相似，却并不具备真正的剪接功能。如何在共转录（ co-transcriptional ）过程中精准识别真实剪接位点，是维持基因表达精确性的关键。

Pol II ：基因组信息的 “ 精准解码器 ”

Pol II 不仅是转录的核心引擎，更是共转录剪接过程中的关键调控者。本研究的一项重要发现挑战了长期以来“ RNA 聚合酶 II 的 CTD 结构域对招募剪接因子至关重要”的传统观点。然而，迄今为止， CTD 在招募剪接因子中的作用尚未被直接验证。通过使用 CTD 缺失的 Pol II 变体，研究人员证实Pol II可以在不依赖CTD的情况下与U2AF1、SNRNP70等剪接因子结合，揭示了一种独立于CTD的共转录剪接调控机制。

本研究首次系统揭示了Pol II如何在转录过程中动态调控剪接因子的招募与释放，实现对剪接位点的精准识别： Pol II 通过其亚基 RPB9 直接结合 U2AF1 ，识别新生 RNA 中的 3’ 剪接位点（ AG 二核苷酸）；同时，相关报道证实其亚基 RPB2 和 RPB12 结合 U1 snRNP ，识别 5’ 剪接位点（ GU 二核苷酸）。这使得 Pol II 能够在转录过程中对成对的 5’ 和 3’ 剪接位点进行实时的线性扫描，从而在源头上避免大量假剪接位点的错误识别，确保剪接的准确性与基因表达的精确调控。

U2AF1 单体与 Pol II 的特异结合：打破传统认知

传统观点认为， U2AF1 与 U2AF2 总是以稳定异源二聚体（ heterodimer ）形式存在，并共同参与剪接。然而，本研究首次发现（ 1 ） U2AF1 以单体的形式直接结合在 Pol II 上；（ 2 ）而 U2AF2 以单体形式加入后，与 U2AF1 结合形成异源二聚体，进而触发剪接初始复合物从 Pol II 上释放，进入后续剪接体组装催化阶段。这一发现打破了 “U2AF1 必须与 U2AF2 结合共同发挥作用 ” 的传统认知，揭示了 U2AF 蛋白在剪接过程中动态循环的新机制。

U2AF 动态循环模型：定义共转录剪接的两个阶段

基于上述发现，研究团队提出了 “U2AF 动态循环 ” 模型（ Dynamic U2AF Cycling ），将共转录剪接划分为两个阶段：（ 1 ） Pol II 依赖的剪接位点识别阶段： Pol II 通过 RPB9 招募 U2AF1 单体， RPB2 和 RPB2 结合 U1 snRNP ，实现对新生 RNA 中成对剪接位点的识别，防止 “ 假剪接位点 ” 的错误识别。（ 2 ） Pol II 非依赖的剪接体组装催化阶段： U2AF2 与 U2AF1 结合形成异源二聚体，进而触发剪接初始复合物从 Pol II 上释放，剪接体进入后续组装和催化阶段，不再依赖 Pol II 。伴随着 Pol II 的持续转录和延伸，释放后的 Pol II 可以重新招募新的 U2AF1 单体和 U1 snRNP ，开启对下游剪接位点的成对识别，从而实现剪接过程的高效、精准、连续进行。