3.mRNA 的可变多聚腺苷酸化（Alternative Polyadenylation of mRNA）：多聚腺苷酸化是在 mRNA 的 3' 端添加腺嘌呤残基形成多聚（A）尾的重要过程（图 7：Overview of polyadenylation at the 3' end of mRNA，该图清晰展示了 mRNA 3' 端多聚腺苷酸化的详细过程，包括 CFI、CPSFs、CSFs 等多种因子如何协同作用，帮助读者理解这一复杂的分子机制）。这个过程对 mRNA 至关重要，它能保护 mRNA 不被降解，增强 mRNA 的稳定性，助力 mRNA 从细胞核转运到细胞质，还能提高翻译效率。在真核细胞里，mRNA 信号会同时引导多聚腺苷酸化和转录终止，这两个过程紧密相连，共同促进 mRNA 的成熟。
可变多聚腺苷酸化（APA）则是生成转录变体的关键机制之一。当 pre - mRNA 序列中存在多个多聚腺苷酸化位点时，就会引发 APA，而且 APA 还与多聚（A）尾的长度变化有关 。 APA 主要分为两种类型：串联 3' UTR - APA 和上游 APA（UR - APA）（图8：Types of mRNA polyadenylation in mammalian cells，此图直观呈现了这两种类型的 APA，如 3' UTR - APA 如何改变 3' UTR 的长度，UR - APA 如何通过可变剪接或内含子保留改变 3' 编码序列，让读者一目了然）。
3' UTR - APA 更为常见，它通过改变 3' UTR 的长度，对 mRNA 的稳定性、核运输以及翻译过程产生影响。例如，较长的 3' UTR 可能包含更多的调控元件，影响 mRNA 与蛋白质的相互作用，进而影响其稳定性和翻译效率；较短的 3' UTR 则可能使 mRNA 更容易被翻译，但稳定性相对较差。而 UR - APA 相对较少见，它可以通过可变剪接或内含子保留的方式改变 3' 编码序列，从而产生具有不同功能的转录变体。
多种因素参与了 mRNA 3' 端的切割和 APA 过程。这些因素的表达变化可能会导致 APA 的发生以及多聚（A）尾长度的改变。比如，一些 RNA 结合蛋白可以与特定的序列结合，影响转录复合物与多聚腺苷酸化信号序列的结合，进而调控 APA 的发生。
4.RNA 编辑（RNA Editing）：RNA 编辑是指在 mRNA 分子上发生的核苷酸序列改变，主要有两种机制：碱基替换和插入 / 缺失 。在碱基替换编辑中，常见的是腺苷脱氨酶将腺苷（A）转化为次黄嘌呤（I），以及胞苷脱氨酶将胞嘧啶（C）转化为尿嘧啶（U），这些变化会改变密码子序列，从而影响蛋白质的氨基酸序列 。插入 / 缺失编辑则是通过引导 RNA 分子介导，在 mRNA 序列中插入或删除核苷酸，这同样会影响 RNA 的剪接、稳定性和蛋白质编码。
5.基因突变（Genetic Mutations）：基因突变也能导致转录变体的产生 。例如，启动子区域的突变可能改变转录起始位点；移码突变和无义突变会影响 mRNA 的翻译，产生非功能性或有害的蛋白质；影响前体 mRNA 顺式调控元件的突变，则可能导致可变剪接和可变多聚腺苷酸化，进而产生不同的转录变体。
三、转录变体形成的调控
调控步骤（Regulatory Steps）：转录和前体 mRNA 的转录后修饰紧密相连，转录过程中的转录机器、表观遗传调控因子和转录因子等都会影响前体 mRNA 的加工 。表观遗传和转录组调控因子控制着转录起始位点的选择，从而产生不同的转录变体 。同时，剪接和 3' 端的多聚腺苷酸化过程也受到精确调控，这些调控确保了转录变体的正确产生。
RNA 修饰的调控作用（Regulation by RNA Modifications）：RNA 修饰是转录变体形成调控的重要环节，超过 300 种不同的化学修饰存在于 RNA 碱基上 。常见的 RNA 修饰包括 m7G、N6 - 甲基腺苷（m6A）、A-to-I、m6Am、5 - 甲基胞嘧啶（m5C）、N1 - 甲基腺苷（m1A）、N4 - 乙酰胞嘧啶（Ac4C）和假尿苷（ψ）等 。这些修饰可以影响 RNA 的结构、稳定性、翻译效率以及与 RNA 结合蛋白（RBPs）的相互作用，进而调控转录变体的形成 。例如，m6A 修饰在 mRNA 的 3'UTR 区域较为常见，它可以影响 mRNA 的稳定性和翻译效率；m5C 修饰则主要存在于 5'UTR 区域，对 mRNA 的起始翻译有重要作用（图9：Chemical modification of mRNA and the RNA modifiers，展示 mRNA 上的各种修饰以及相关的修饰酶，帮助读者理解 RNA 修饰的位置和作用）。
调控步骤（Regulatory Steps）：转录和前体 mRNA 的转录后修饰紧密相连，转录过程中的转录机器、表观遗传调控因子和转录因子等都会影响前体 mRNA 的加工 。表观遗传和转录组调控因子控制着转录起始位点的选择，从而产生不同的转录变体 。同时，剪接和 3' 端的多聚腺苷酸化过程也受到精确调控，这些调控确保了转录变体的正确产生。
RNA 修饰的调控作用（Regulation by RNA Modifications）：RNA 修饰是转录变体形成调控的重要环节，超过 300 种不同的化学修饰存在于 RNA 碱基上 。常见的 RNA 修饰包括 m7G、N6 - 甲基腺苷（m6A）、A-to-I、m6Am、5 - 甲基胞嘧啶（m5C）、N1 - 甲基腺苷（m1A）、N4 - 乙酰胞嘧啶（Ac4C）和假尿苷（ψ）等 。这些修饰可以影响 RNA 的结构、稳定性、翻译效率以及与 RNA 结合蛋白（RBPs）的相互作用，进而调控转录变体的形成 。例如，m6A 修饰在 mRNA 的 3'UTR 区域较为常见，它可以影响 mRNA 的稳定性和翻译效率；m5C 修饰则主要存在于 5'UTR 区域，对 mRNA 的起始翻译有重要作用（图9：Chemical modification of mRNA and the RNA modifiers，展示 mRNA 上的各种修饰以及相关的修饰酶，帮助读者理解 RNA 修饰的位置和作用）。
1.编码不同功能域的蛋白质（Coding Proteins with Different Domains）：同一基因产生的 mRNA 转录变体可以编码具有不同功能域的蛋白质，这些蛋白质在细胞中发挥着不同的作用 。例如，通过可变剪接和不同的转录起始位点，转录变体可以编码具有不同氨基酸序列和功能的蛋白质，它们可能在细胞信号传导、代谢调节、细胞结构维持等方面发挥独特作用。
2.作为非编码 RNA（Non-Coding RNAs）：一些转录变体不会编码蛋白质，而是作为非编码 RNA 发挥作用 。非编码 RNA 在基因表达调控中具有重要功能，如长链非编码 RNA（lncRNAs）可以调节基因表达和染色质状态，微小 RNA（miRNAs）可以影响 mRNA 的稳定性和翻译过程 。这些非编码 RNA 转录变体在细胞的生长、分化和疾病发生过程中都起着关键的调控作用。
五、转录变体在生理和病理条件下的意义
在生理条件下的作用（Tran Variants in Physiological Conditions）：转录变体在正常生理过程中发挥着重要作用，尤其是在发育和衰老过程中 。在人类大脑中，随着年龄的增长，会有 1174 个外显子的表达发生差异，这与 mRNA 可变剪接的减少有关 。在多种组织中，这种剪接变化与转录和剪接速度的改变相关，虽然目前还不清楚这些变化是衰老的原因还是结果，但研究表明，Cdkn1a 转录变体 2 可能是衰老和细胞衰老的特异性标志物。
在病理条件下的作用（Tran Variants in Pathological Conditions）：转录变体的异常表达与多种疾病的发生发展密切相关 。在神经退行性疾病中，如帕金森病，α - 突触核蛋白的异常变体与蛋白质聚集和神经元损伤有关；在视网膜色素变性中，剪接体成分的突变会破坏光感受器特异性剪接，导致视网膜退化 。在心血管和代谢疾病中，VEGFA 基因的可变剪接会影响心脏健康，胰岛素受体基因的转录变体表达异常与糖尿病相关 。在癌症中，异常的剪接会激活癌基因或使抑癌基因失活，促进肿瘤的发展。
研究转录变体的临床意义（Translational Relevance of Studying mRNA Tran Variants）：研究转录变体在临床上具有重要意义 。疾病特异性的转录变体可以作为新型的诊断或预后标志物，帮助医生更准确地诊断疾病和预测疾病的发展 。例如，分析患者体内转录变体的表达情况，有助于预测药物反应和疾病预后，从而实现个性化医疗 。此外，转录变体的研究也为干扰 RNA（iRNA）和反义寡核苷酸（ASO）等治疗方法提供了潜在的靶点 。然而，由于转录变体的存在，某些 mRNA 可能缺乏 ASO 或 RNAi 的靶序列，这限制了这些治疗方法的应用。
在生理条件下的作用（Tran Variants in Physiological Conditions）：转录变体在正常生理过程中发挥着重要作用，尤其是在发育和衰老过程中 。在人类大脑中，随着年龄的增长，会有 1174 个外显子的表达发生差异，这与 mRNA 可变剪接的减少有关 。在多种组织中，这种剪接变化与转录和剪接速度的改变相关，虽然目前还不清楚这些变化是衰老的原因还是结果，但研究表明，Cdkn1a 转录变体 2 可能是衰老和细胞衰老的特异性标志物。
在病理条件下的作用（Tran Variants in Pathological Conditions）：转录变体的异常表达与多种疾病的发生发展密切相关 。在神经退行性疾病中，如帕金森病，α - 突触核蛋白的异常变体与蛋白质聚集和神经元损伤有关；在视网膜色素变性中，剪接体成分的突变会破坏光感受器特异性剪接，导致视网膜退化 。在心血管和代谢疾病中，VEGFA 基因的可变剪接会影响心脏健康，胰岛素受体基因的转录变体表达异常与糖尿病相关 。在癌症中，异常的剪接会激活癌基因或使抑癌基因失活，促进肿瘤的发展。
研究转录变体的临床意义（Translational Relevance of Studying mRNA Tran Variants）：研究转录变体在临床上具有重要意义 。疾病特异性的转录变体可以作为新型的诊断或预后标志物，帮助医生更准确地诊断疾病和预测疾病的发展 。例如，分析患者体内转录变体的表达情况，有助于预测药物反应和疾病预后，从而实现个性化医疗 。此外，转录变体的研究也为干扰 RNA（iRNA）和反义寡核苷酸（ASO）等治疗方法提供了潜在的靶点 。然而，由于转录变体的存在，某些 mRNA 可能缺乏 ASO 或 RNAi 的靶序列，这限制了这些治疗方法的应用。
基因表达的过程比传统认知的更为复杂，一个基因可以表达多种 mRNA 转录变体，这些变体在\(5'\)端、\(3'\)端或内部编码序列上存在差异，进而翻译出功能多样的蛋白质 。转录变体在细胞分化、个体发育、衰老以及疾病发生发展中都起着至关重要的作用 。虽然目前对 tRNA、其他小 RNA 和 rRNA 形成的转录变体如何影响 mRNA 转录变体的产生和功能还不清楚，但对 mRNA 转录变体的研究已经为我们理解基因调控机制和疾病发生机制提供了新的视角，未来有望在疾病诊断、治疗和药物研发等方面取得更多突破 。返回搜狐，查看更多