2022年2月9日，Genome Biology在线发表了台湾中央研究院Shu‑Hsing Wu团队题为“An improved repertoire of splicing variants and their potential roles in Arabidopsis photomorphogenic development”的研究论文。该研究通过PacBio异构体测序（Iso-seq）发现了16,500个基因位点的30,000多个可变剪接基因模型，并揭示了由内含子保留产生的BBX剪接变体可调控拟南芥光形态发生的发育过程。
https://doi.org/10.1186/s13059-022-02620-2
光开启了植物幼苗光形态发生的发育，使幼苗获得光合作用的能力并获得生存适应性。B-BOX域蛋白BBX（B-BOX DOMAIN PROTEIN）可被光诱导表达，并在光形态发生中发挥重要作用。除转录激活和抑制外，mRNA的可变剪接（AS）也是调控基因表达的主要方式之一。然而，传统的短读RNA测序技术极大地限制了全长（FL）剪接变体的准确测定，可变剪接产生的变体是否可调控光形态发生的发育过程仍不清楚。
为了解答这个问题，该研究对4小时黑暗或白光处理的4天大的黄化幼苗进行了PacBio长读Iso-seq测序，以全面识别全长的剪接变体。研究人员发现了来自大约16,500个基因位点的30,000多个剪接变体；其中，大约有12,000个为新的基因模型。进一步分析发现，Iso-seq的大部分剪接变体与原基因的转录组表达一致（Figure 1）。另外，通过和TAIR10数据库比对，Iso-seq测序还发现了近700个基因是未注释过的新基因。
Figure 1. 基因及其剪接变体表达的对比
可变剪接主要类型有，内含子保留IR（Intron retention）、可变供体 （altD）和可变受体（altA）位点、外显子跳跃ES（exon skipping）、隐蔽型内含子 CI（cryptic intron）和隐蔽型外显子CE（cryptic exon）等。该研究发现，大部分剪接变体由IR方式产生，约占34%；其次为可变供体或受体位点，约占30%。
那么，可变剪接产生的变体是否调控了光形态发生的发育过程呢？该研究发现，参与光形态发生的212个转录因子TF都存在可变剪接变体。考虑到转录因子一般以同源或异源二聚体的形式行使调节功能，研究人员推测TF的IR变体可能与TF形成异源二聚体。利用酵母双杂，该研究证实BBX22IR、BBX24IR、PIF3IR和PIF4IR变体可以和其相应的TF结合（Figure 2）。
Figure 2. TF的IR变体可与TF形成异源二聚体
BBX22是光形态发生的正调控因子；该研究发现，BBX22IR变体的过表达植物表现为光过敏表型，且BBX22IR可能在bbx22突变体中以同源二聚体的形式调控基因表达。另外，BBX22在黑暗或长时间光照下会降解；与此不同，BBX22IR具有很好的稳定性（Figure 3左）。
最后，该研究发现BBX24IR的过表达植物表现为短的下胚轴；表明与BBX24在光形态发生中的负调控作用相反，BBX24IR在此过程中起正调控作用（Figure 3右）。
Figure 3. BBX变体调控光形态发生的模式图
综上所述，该研究通过PacBio的Iso-seq测序发现了光形态发生过程中的大量基因位点存在可变剪接，并揭示了BBX22和BBX24的IR变体可调控拟南芥光形态发生的发育过程。该研究中使用的方法为日后研究可变剪接变体在发育过程中的功能、对环境变化的响应以及在相关物种中的功能多样性，提供了新的思路和研究框架。
原文链接：
https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-022-02620-2
供稿：SCI Shi
责编：李尘
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