為了維持生命，細胞內的生物學過程不得不在時間和空間上受到嚴格地控制。來自馬克斯普朗克生物物理化學研究所和柏林自由大學的研究人員，揭示了高等生物體基因表達之后一個至關重要的過程從前未知的一個調控機制。在人體內，這一調控機制出錯可以導致失明。研究發現發表在著名的《科學》（Science）雜志上。

DNA是所有生物體遺傳信息的載體。稱之為基因的DNA特定區域，包含著裝配蛋白質所需的信息。在人類和其他高等生物中，大多數的基因是以一種嵌合樣的模式構成：編碼蛋白質的DNA部分與所謂的非編碼部分間隔交錯。為了編碼生成蛋白質，首先基因必須轉錄為RNA。隨后將這一RNA分子中的非編碼部分去除，將編碼部分拼接到一起，就生成了所謂的信使RNA（mRNA），這一成熟的RNA指導了蛋白質合成。而至關重要的RNA成熟過程就被稱之為“RNA剪接”。

這一剪接過程是通過一種叫做剪接體（spliceosome）的高度復雜的分子機器來完成。人類剪接體是由蛋白質和RNA分子構成。其包含有170種不同的蛋白和5種snRNAs（small nuclear RNAs）。當前人們認為，某些snRNAs充當了剪接體切割和連接RNA部分的工具，將mRNA前體(pre‑mRNA)轉換為成熟mRNA。剪接體中的蛋白質是將這些snRNAs工具在正確時間帶至正確位置，讓它們運轉的必要條件。高等生物中的剪接過程受到高度的控制。事實上，采用不同的模式切割和連接pre‑mRNA分子可以選擇性生成任何一種不同的成熟mRNA分子，所有這些分子均來自于同一個基因。這種根據所需選擇生成mRNA產物的能力就稱為“選擇性剪接”，它被認為是人類細胞用相對有限數量的蛋白質編碼基因，設法生成巨大數量不同蛋白質的一種最重要的機制。

每一個剪接步驟中，一個新的剪接體被裝配到mRNA前體分子上。一旦識別出剪切靶位點即進行pre‑RNA切割。剪接體的snRNA切割工具最初被帶到位置上時是一種無活性形式，它們被裝入到剪接體的其他組件中，就像一把小刀安全保存在刀鞘之中。一旦接受到一種特殊的“啟動信號”，便將這把分子刀從刀鞘中抽出，投入使用。直到最近，人們也只是知道，一種特定蛋白質Brr2負責激活了這把分子刀。Brr2屬于RNA解螺旋酶家族，后者由于能夠解開RNA螺旋而得名。以這種方式Brr2釋放出snRNA“刀”，使得它能夠完成工作。然而，Brr2還具有一種不同于其他螺旋酶的不尋常的分子結構。直到現在人們都不清楚細胞是如何利用這一特異的結構來調控Brr2功能的。

現在，馬克斯普朗克生物物理化學研究所和柏林自由大學的研究人員，共同發現了這種調控發生的機制。來自Reinhard Lührmann研究小組的Sina Mozaffari-Jovin和Cindy Will，借助于生物化學研究發現，Brr2的解螺旋酶活性受到剪接體另一個蛋白的特殊組件Prp8的抑制?！翱梢哉f，Prp8盯住了Brr2，阻止它讓剪接體的切割工具起作用。而Prp8分子和Brr2解螺旋酶直接接觸是發揮這種阻止作用的必要條件，”Reinhard Lührmann解釋說。

在接下來的工作中，來自柏林自由大學Markus Wahl研究小組的Traudy Wandersleben和Karine Santos確定了，Brr2蛋白與prp8相關調控部分接觸的原子結構。Markus Wahl說：“我們利用X晶體學完成了這項工作。”原子結構以一種明確精細的方式解釋了生物化學觀察結果。Prp8分子末端有一個蛋白質的延伸域，它阻斷了Brr2解螺旋酶的中心通道，由此阻止了RNA分子與Brr2解螺旋酶結合。

因此Prp8的這一區域，在功能上起著類似于塞子的作用，從醫學的觀點來看它也具有重要的意義。在人類，突變導致Prp8的這部分發生改變，可引起眼睛視網膜疾病，導致失明。Wahl解釋說：“Brr2–Prp8復合物的原子結構表明，Prp8的這些分子改變有可能損害了它對于Brr2的調控功能。馬克斯普朗克生物物理化學研究所的同事們隨后通過實驗證實了這一觀點。

這并不是剪接體中調控Brr2的唯一機制。兩個研究小組近期還發現了控制Brr2解螺旋酶的另一個調控機制。Prp8的另一個區域結合到了Brr2的靶RNA分子上，使得它們無法結合Brr2?！按嬖谥鴥煞N或更多不同的機制調控了這一相同的細胞過程，表明了這一過程精確計時對于整個RNA剪接過程的重要性，”Lührmann說。

關于解螺旋酶Brr2的各種抑制機制是如何一起發揮作用的，以及在適當時間同時釋放它們的機制，還有待進一步闡明。該研究小組對于發動Brr2作用的機制已有了一些具體的想法，他們計劃在未來的研究項目中探索這些想法。此外，他們還希望了解Brr2調控是否有可能在“選擇性剪接”中也發揮了作用。