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上海科研团队突破生命科学难题 首个“无内含子”真核细胞研究成果登《细胞》期刊

   时间:2026-07-16 02:25:20 来源:互联网编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

一项困扰生命科学界多年的基础性问题近日取得突破性进展。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的研究团队在国际顶级学术期刊《细胞》发表重要成果,成功构建出全球首个完全不含剪接体内含子的真核细胞模型,并通过实验证实:当所有内含子被移除后,剪接体不再是维持真核细胞存活的必需结构。这项发现为探索真核生物起源与基因组最小化研究开辟了全新路径。

真核生物的遗传信息存在特殊现象——其基因组中分布着大量非编码序列,这些被称为内含子的片段会打断编码蛋白质的外显子序列。细胞在转录过程中需要借助剪接体精准切除内含子,才能形成正确的mRNA。尽管学界普遍认为剪接体是真核生物的核心特征,但此前从未有实验直接验证"没有内含子的真核细胞能否存活"这一关键命题。研究团队负责人指出:"我们通过系统实验给出了明确答案:最简单的真核细胞完全可以在没有内含子的情况下维持生命活动。"

实验对象选用经过基因改造的酿酒酵母,这种单细胞真核生物的全基因组包含288个基因的300个内含子。若采用传统逐个敲除方法,完成全部实验需要至少12年时间。研究团队创新性地开发出"并行编辑-重组整合"技术路线:在两种不同交配型的单倍体细胞中同步删除不同内含子,再通过细胞融合与减数分裂实现基因组重组。这种策略将实验周期压缩至6年,成功获得完全不含内含子的真核细胞株。

观察发现,移除所有内含子的细胞生长速度下降约30%,但核心生命活动如代谢、分裂等基本正常。进一步研究显示,细胞生长减缓源于核糖体合成效率降低导致的蛋白质产量下降。当研究团队继续敲除剪接体的关键组分时,细胞仍能维持存活状态。这表明剪接体系统是因内含子的存在而演化形成,当细胞不再需要处理内含子时,这套复杂的分子机器便失去其生物学必要性。

该成果在学术界引发广泛关注。专家指出,这项研究首次通过实验证实了剪接体的核心功能是内含子移除,修正了学界对真核细胞基本结构的认知。更重要的是,研究团队建立的"无内含子真核细胞"模型,为探索RNA剪接机制、内含子演化规律提供了理想实验体系。目前国际多个实验室正在基于该成果开展后续研究,试图解析真核细胞维持生命所需的最小基因组构成。

针对公众关心的"人类细胞能否删除内含子"问题,研究团队特别说明:酵母细胞与高等生物存在本质差异。在漫长进化过程中,人类基因组中的内含子已发展出调控基因表达、参与细胞分化等新功能,部分内含子的异常剪接更与神经退行性疾病、癌症等重大疾病密切相关。这项基础研究主要聚焦生命演化早期的底层机制,其成果不能直接推导至复杂多细胞生物。

 
 
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