RNA 选择性剪接（alternative splicing）是初始mRNA（primary mRNA）向成熟mRNA（mature mRNA）转变的一项重要过程。通过选择性剪接，成熟的 mRNA 会呈现不同的异构体（isoform）。不同的异构体进而经过下游的翻译成为具有不同功能的蛋白质。因此，定量RNA 选择性剪接有利于帮助我们了解哪些选择性剪接事件会影响后续复杂疾病的发生。剪接数量性状位点（sQTL）是通过建构线性模型来去鉴定是否基因组中的单核苷酸多态性 (SNP) 与转录组中的某一剪接事件存在显著关系【1】。迄今为止，针对某些组织或器官的bulk-RNA测序已经被广泛应用于sQTL 鉴定，比如淋巴母芽细胞株（lymphoblastoid cell line, LCL），脂肪组织以及胰岛组织等【2-4】；同时，多类型组织细胞相关的研究也关注于sQTL 的鉴定，比如针对血液细胞的 BLUEPRINT 和DICE 数据库的研究，针对 52 种身体组织的GTEx 数据库的研究。然而就sQTL鉴定而言，仍然有两个研究空白并未被弥补，第一点是针对免疫细胞类型特异性sQTL 鉴定方面的研究仍然是缺失的，目前为止仅有针对于免疫细胞类型特异性 eQTL 鉴定方面的研究；第二点是针对于亚洲人群的sQTL 鉴定是不足的，目前的sQTL 的研究主要关注于欧洲族群而非亚洲族群。2024 年 12月3日，新加坡国立大学理学院药学系刘博翔教授团队在Nature Genetics 杂志上发表了题为 Single-cell RNA-seq of peripheral blood links cell-type-specific regulation of splicing to autoimmune and inflammatory diseases 的论文，该研究详细分析了来自474名不同亚洲族裔健康捐赠者的约一百万个外周血单个核细胞（PBMCs）中的细胞类型特异性、性别偏向和祖源偏向的可变剪接情况，样本涵盖东亚，东南亚以及南亚人群（下图）。该研究填补了亚洲人群特异的剪接数量性状位点研究缺失的空白，为未来对于研究剪接对复杂疾病的影响的机制提供了进一步的指导。![]()
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该研究通过分析21种外周血单核细胞亚型，共鉴定出48个性别偏向可变剪接事件，其中，FLNA的性别偏向剪接可能由女性偏向表达的异构体ENST00000498491驱动。另外，该研究还鉴定出1031个祖源偏向的差异剪接事件，其中，SPSB2的祖源偏向可变剪接可能是由跨人群等位基因频率差异所驱动，尤其是rs11064437破坏了SPSB2 的二号外显子的3'端剪接位点。该研究鉴定了10,874个编码蛋白基因的顺式sQTL（cis-sQTL）和703个lncRNAs的顺式sQTL，其中许多是细胞类型特异或性别偏向的。此外，该研究鉴定出865个动态内含子使用事件和107个沿B细胞分化轨迹的动态剪接遗传效应。其分析揭示了607个反式sGenes（trans-sGenes），以及PTPRC（该基因编码一种对T细胞发育至关重要的蛋白酪氨酸激酶）的一个反式sQTL（trans-sQTL）与hnRNPLL（T细胞激活诱导可选剪接的主调控因子）的一个顺式eQTL（cis-eQTL）之间的遗传共调控。最后，他们观察到在自身免疫和炎症性疾病的GWAS中，顺式sQTL效应具有显著的遗传力富集。共定位分析鉴定出563个潜在的风险基因。该研究还功能验证了一个东亚人群特异的sQTL（rs74416240~TCHP）对格雷氏病的影响，rs7446240 仅在东亚人群中（日本人，韩国人，新加坡华人）中存在大于0.05 的次等位基因频率，在新加坡马来人中存在小于 0.05 的次等位基因频率，然而在其他族裔中的次等位基因频率为0，这说明了该SNP 是东亚人群特异的。它通过破坏TCHP 的四号外显子的5'端剪接位点，导致TCHP 的内含子保留进而引发无义介导的mRNA 降解, 进而可能提高东亚人群患格雷氏病的风险。综上，这项研究建立了一个亚洲人群细胞类型特异的sQTL图谱，并强调了祖源多样性的重要性，此研究为未来深入细胞层面理解复杂疾病中的剪接机制提供了指导。新加坡国立大学理学院药学系刘博翔教授是本文的通讯作者，其团队中博士生天驰，张云天，童奕寒为本文的共同第一作者。https://www.nature.com/articles/s41588-024-02019-8
新加坡国立大学基因组数据科学实验室（www.boxiangliulab.com）致力于结合QTL、单细胞及空间转录组学等方法，探索多基因疾病的分子机制。现招募1名计算方向博士后研究员和1名实验方向博士后研究员，以推动实验室即将开展的研究项目。访问该团队网站了解更多信息。有意者可邮件联系bliu@nus.edu.sg
制版人：十一
1. Li, Y.I. et al. RNA splicing is a primary link between genetic variation and disease. Science 352, 600-604 (2016).2. Brotman, S.M. et al. Subcutaneous adipose tissue splice quantitative trait loci reveal differences in isoform usage associated with cardiometabolic traits. Am J Hum Genet 109, 66-80 (2022).3. Atla, G. et al. Genetic regulation of RNA splicing in human pancreatic islets. Genome Biol 23, 196 (2022).4. Qi, T. et al. Genetic control of RNA splicing and its distinct role in complex trait variation. Nat Genet (2022).
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