青科沙龙第175期 | Science-细胞如何实现RNA剪接的时空精准性？共转录调控中的动态识别机制

基因组如同一部浩瀚的“生命天书”，而mRNA剪接则是破译这部天书的核心机制。然而，在这部巨著中存在着大量与真实信号高度相似的“假剪接位点”。如何在广袤的遗传信息海洋中，精准辨识出真正具备生物学功能的剪接位点，始终是生命科学领域一个悬而未决的重大难题。

2025年9月26日，西湖大学付向东团队在《Science》发表了题为 “Dynamic U2AF cycling defines two phases of cotranscriptional pre-mRNA splicing” 的研究论文，首次揭示RNA聚合酶II（Pol II）作为唯一能“线性扫描”剪接位点的分子机器，通过“U2AF蛋白的动态循环”精准识别真剪接位点的机制。这一发现为理解基因表达调控提供了全新的分子视角。

研究介绍

在人类基因组中，超过95%的基因含有内含子。这些非编码区域必须被准确移除，才能生成具有生物学功能的成熟mRNA。然而，基因组中广泛存在着大量“假剪接位点”，其序列与真实剪接位点高度相似，却无法正常参与剪接过程。因此，细胞如何在共转录（co-transcriptional）阶段精确辨识真伪剪接信号，成为保障基因表达准确性的关键环节。

Pol II：基因组信息的“精准解码器”
RNA聚合酶II（Pol II）不仅是转录的核心执行者，还在共转录剪接过程中扮演关键调控角色。本研究的一项重要发现，挑战了“Pol II的CTD结构域为剪接因子所必需”这一长期观点。通过构建CTD缺失型Pol II变体，研究团队首次证实，即使在不依赖CTD的情况下，Pol II仍能直接与U2AF1、SNRNP等关键剪接因子结合，从而揭示出一种独立于CTD的共转录剪接调控机制。

进一步研究表明，Pol II在转录过程中通过不同亚基实现对剪接位点的精准识别：其亚基RPB9可直接结合U2AF1，识别新生RNA中的3′剪接位点（AG二核苷酸）；而RPB2与RPB12则参与结合U1 snRNP，共同识别5′剪接位点（GU二核苷酸）。这意味着Pol II能够在转录的同时，对配对的5′与3′剪接位点进行“线性扫描”，从源头避免误用假剪接位点，从而保障剪接准确性及基因表达的精确调控。

U2AF1单体与Pol II特异结合：打破经典认知
传统观点认为，U2AF1与U2AF2始终以稳定的异源二聚体形式参与剪接过程。然而，本研究首次揭示，U2AF1实际上以单体形式直接结合于Pol II上；随后U2AF2再以单体形式加入，与U2AF1组装为异源二聚体，进而触发剪接起始复合物从Pol II释放，进入后续的剪接体组装与催化阶段。该发现突破了以往对U2AF蛋白作用机制的认知，揭示其在剪接过程中存在“动态循环”。

这一发现颠覆了传统认知，揭示了U2AF蛋白在剪接过程中动态循环（dynamic cycling）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，研究团队提出了全新的 “U2AF动态循环模型”（Dynamic U2AF Cycling），将共转录剪接划分为两个阶段：
Pol II依赖阶段：剪接位点识别
Pol II通过RPB9招募U2AF1单体，同时RPB2与RPB12协助结合U1 snRNP，共同完成对新生RNA中配对剪接位点的识别，有效避免假剪接信号的干扰。

Pol II非依赖阶段：剪接体组装与催化
当U2AF2与Pol II上的U2AF1结合形成异源二聚体后，剪接起始复合物脱离Pol II，进入后续的剪接体组装与催化反应，该阶段不再依赖Pol II。与此同时，随着Pol II继续转录，其空出的结合位点可重新招募新的U2AF1与U1 snRNP，实现对下游剪接位点的连续识别与处理。

综上所述，本研究首次揭示了Pol II在共转录剪接中的动态调控机制，并提出了全新的“U2AF动态循环”模型。这一理论框架为理解基因表达调控开启了全新维度，标志着我们在精准“解读”生命之书的道路上迈出了关键一步，为未来基础生物学与精准医学研究开辟了新的方向。

文章研究机制图