2020年11月11日，Cell Reports杂志在线发表了美国密西根大学生命科学研究院叶冰课题组的研究成果《isoTarget：一种用于分析内源性蛋白质功能多样性的遗传学研究方法》。该研究开发了一种分子遗传学研究方法，用以研究目标基因通过选择性剪接而产生的蛋白质功能多样性。

该文作者应用此方法证明了Dscam（唐氏综合症细胞黏附分子）在果蝇中的两种亚型[TM1]和[TM2]在神经元内的存在位置决定了其生物功能上的差别。密西根大学博士研究生刘浩为本文第一作者，叶冰教授为通讯作者。

基因在转录过程中可以通过选择性剪接而产生不同的蛋白质亚型，这是扩大蛋白质功能多样性的重要机制。由于缺乏有效的技术手段，人们对蛋白亚型的表达、定位、功能、及其上下游信号传导了解甚少。为解决此问题，刘浩等人发明了“isoTarget”这一分子遗传学方法。该方法通过应用“翻译终止子”（而不是通常使用的“转录终止子”），在不影响其他蛋白亚型表达的情况下阻断目标亚型的翻译过程，从而实现对目标亚型的敲除。

该方法还可以对内源性的目标蛋白亚型进行标记，以便在选定的细胞中进行多级分析。研究人员在之前已经发现Dscam的[TM1]和[TM2]两种亚型在神经元发育的调控作用中存在差异，但由于缺乏有效的技术手段，始终无法确定这两种亚型在神经元内的位置是导致其功能差异的原因。

该文作者应用“isoTarget”技术，发现内源性TM1只存在于果蝇神经元的树突中，而TM2则既存在于树突也存在于轴突中。当把TM1过表达在敲除了TM2的轴突中时，可以挽救由于TM2敲除导致的轴突发育缺陷，从而证明了这两种Dscam亚型对树突和轴突发育的不同贡献是由TM1和TM2在亚细胞定位上的差异决定，而不是其生化特性上的差异导致的。

这一结论在Dscam与其下游分子Dock的亲和实验中再次得到验证。神经元轴突内由于只存在TM2，故其与Dock结合形成复合体并调控轴突的发育。而在没有树、轴突分化的培养细胞中，TM1和TM2与Dock的结合能力并无差异。研究人员还在一种GABA受体的两种亚型上再次验证了这一技术的可行性和有效性，证实了这一技术的广泛适用性。

“isoTarget”作为一种通用的遗传工具与多种技术兼容。它是研究基因选择性剪接形成蛋白质组多样性的有效技术手段，为科研工作者研究蛋白质不同亚型的功能和机制提供了有效的分子遗传学方法。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108361

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