可变剪接是真核生物在转录后层面调节基因表达的重要机制。约95%的人类多外显子基因均受到可变剪接的调节，其不仅赋予了基因产物的多样性，而且还在器官/个体发育、应激响应、疾病发生等过程中发挥了重要作用。可变剪接是基于剪接因子对前体mRNA（pre-mRNA）不同剪接位点的选择性识别；并且，pre-mRNA的剪接模式还取决于不同剪接因子的组合效应[1]。除了SR蛋白和hnRNP等剪接因子，当前研究表明lncRNA也参与了对pre-mRNA可变剪接的调控[2]。尽管如此，lncRNA如何与多个剪接因子协同调节可变剪接，以及lncRNA能否通过特定的通用机制参与可变剪接调控，进而调节生理、病理过程尚不得而知。
MALAT1是最早鉴定出的参与基因表达调控的lncRNA之一；并且，做为一条“泛癌性”的lncRNA，其表达紊乱与多种肿瘤的发生发展密切相关。就其细胞内的定位而言，MALAT1主要分布于亚细胞核结构nuclear speckle。由于nuclear speckle是各种剪接因子的贮存、修饰和装配场所，因此MALAT1被认为不仅能够调节SR蛋白的活性，还可以促进SR蛋白在nuclear speckle和基因转录位点之间的穿梭转运，从而发挥可变剪接的调节作用[3，4]。尽管如此，全基因组系统分析显示，除了定位于nuclear speckle，MALAT1还可以结合pre-mRNA新生转录本，并能够靶向具有转录活性的基因座[5，6]。这些发现说明，MALAT1可能通过未知的机制调节pre-mRNA的剪接加工，还可能参与了对基因表达其他步骤的调控，但相关细节尚不清楚。
近日，beat365李灵副研究员、宋旭教授的研究团队在Science Advances上发表题为MALAT1 modulates alternative splicing by cooperating with the splicing factors PTBP1 and PSF的研究论文。该论文解析了定位于染色质的MALAT1与剪接因子PTBP1、PSF协同调节pre-mRNA可变剪接的作用和机制，阐明了该可变剪接协同调节机制在肝细胞癌发生发展中的生物学功能和临床意义。更为重要的是，本研究还揭示了定位于染色质的MALAT1通过与不同剪接因子的协同互作调控可变剪接的普遍机制。
剪接因子PTBP1和PSF通常以复合物的形式存在。本研究进一步发现，PTBP1和PSF的分子间互作具有显著的RNA依赖性。作为PTBP1和PSF共同的RNA伴侣，MALAT1可将PTBP1和PSF维系为一个完整的复合机器；并且，MALAT1对PTBP1、PSF和复合机器的细胞内定位至关重要。转录组分析则进一步显示，MALAT1、PTBP1和PSF可形成功能模块，从而对pre-mRNA的可变剪接产生协同调节效应。
课题组随后对该复合机器的生物学意义进行了探索。研究发现，尽管该复合机器能够在多种肿瘤环境中形成，但MALAT1、PTBP1和PSF仅在肝细胞癌中呈现出表达正相关；较之于癌旁组织，MALAT1、PTBP1和PSF在肝癌组织中均显著高表达。有趣的是，尽管MALAT1是一条“原癌性”lncRNA，但其在肝细胞癌中并无显著的临床意义；而MALAT1、PTBP1和PSF的共同高表达，却能够作为肝细胞癌患者预后不良的判断指标。与此相吻合，基于互补策略的功能表型研究也显示，MALAT1、PTBP1和PSF能够协同调节肝癌细胞的恶性表征。这些结果强烈提示，较之于其他癌种，MALAT1、PTBP1和PSF更有可能在肝细胞癌中形成功能模块，该功能模块通过调节众多可变剪接事件参与肝细胞癌的发生发展。
在分子机制层面，研究发现MALAT1可定位于染色质和新生转录本，而复合机器的形成则可进一步将PTBP1和PSF募集至pre-mRNA。更为重要的是，除了PTBP1（也被称为hnRNP I），MALAT1还能够与其他hnRNP蛋白发生功能互作，并与PSF蛋白进一步形成新的复合机器（图），提示MALAT1能够与不同的剪接因子形成复合机器，并利用这一通用机制广泛参与pre-mRNA的可变剪接调控。
图.与不同hnRNP蛋白形成复合机器是MALAT1参与可变剪接调控的通用机制
总之，该研究不仅揭示了一种MALAT1调控可变剪接的新机制，还提出了一个新颖的lncRNA研究思路：较之于单纯的lncRNA研究，同时分析lncRNA及其互作分子，例如lncRNA与互作分子的表达剂量关系，将更有利于全面解析lncRNA在特定生理、病理条件下的生物学功能。
beat365手机官方网站助理研究员缪辉博士、硕士研究生吴凡、硕士研究生李羽、博士研究生秦辰雨和赵永云副研究员为该论文的共同第一作者，beat365手机官方网站李灵副研究员和宋旭教授为共同通讯作者。beat365蔡浩洋教授参与了该项工作。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、四川省科技计划项目、beat365理科原创基金的支持。
参考文献：
1. Campbell ZT, Bhimsaria D, Valley CT, et al. Cooperativity in RNA-protein interactions: global analysis of RNA binding specificity. Cell Rep. 1, 570–581 (2012).
2. Pisignano G, Ladomery M. Epigenetic regulation of alternative splicing: how lncRNAs tailor the message. Noncoding RNA 7, 21 (2021).
3. Bernard D, Prasanth KV, Tripathi V, et al. A long nuclear-retained non-coding RNA regulates synaptogenesis by modulating gene expression. EMBO J. 29, 3082–3093 (2010).
4. Tripathi V, Ellis JD, Shen Z, et al. The nuclear-retained noncoding RNA MALAT1 regulates alternative splicing by modulating SR splicing factor phosphorylation. Mol. Cell 39, 925–938 (2010).
5. Engreitz JM, Sirokman K, McDonel P, et al. RNA-RNA interactions enable specific targeting of noncoding RNAs to nascent pre-mRNAs and chromatin sites. Cell 159, 188–199 (2014).
6. West JA, Davis CP, Sunwoo H, et al. The long noncoding RNAs NEAT1 and MALAT1 bind active chromatin sites. Mol. Cell 55, 791–802 (2014).
