说到糖尿病,我们最熟悉的关键词是什么?
胰岛素抵抗、β细胞功能障碍、胰岛素分泌不足……

一个长期被忽视的分子机制正逐渐浮出水面:RNA可变剪接(Alternative Splicing, AS)异常。

最近, 发表在《Cell Metabolism》的一项重量级研究揭示了一个全新的分子轴心:转录因子 HNF1A 与 剪接因子 A1CF 协同构建了β细胞特异性的“转录-剪接调控网络”。当这一轴心在糖尿病中受损时,会导致关键基因的异常剪接,从而直接损害胰岛β细胞的胰岛素分泌功能。

 

 

英文题目:HNF1A and A1CF coordinate a beta cell transcription-splicing axis that is disrupted in type 2 diabetes

中文题目:HNF1A与A1CF协同调控β细胞转录-剪接轴,该轴在2型糖尿病中受损

发表时间:2025.8

发表期刊:Cell Metabolism (Q1 IF=30.9)

DOI:10.1016/j.cmet.2025.07.007

 

为什么关注

 可变剪接?

 
我们知道,基因不等于蛋白。DNA转录成mRNA后,并不是简单地“一段mRNA对应一种蛋白”。在RNA成熟过程中,外显子可以以不同组合方式拼接,产生多种转录本和蛋白同工型,这一过程就是可变剪接。

一个基因在不同剪接模式下,可能决定着β细胞是“高效分泌”还是“功能低下”。

AS异常不只是“附属现象”,而可能是疾病发生的直接推手。

 

一步步揭开 

糖尿病的“剪接”之谜 

 
01 研究起点:HNF1A与糖尿病的“谜团”
HNF1A(肝细胞核因子1α)是糖尿病领域的明星基因。罕见突变会导致单基因糖尿病 MODY3,常见变异也能增加T2D风险。

然而,我们并不清楚:HNF1A缺陷到底在哪个细胞环节致病?它如何导致β细胞功能异常?

 
02 敲除实验,找出罪魁祸首的细胞 
研究者使用组织特异性Cre小鼠模型(肝脏、肠道、胰腺全谱、α细胞、β细胞)敲除 Hnf1a,发现:
● 肝、肠、α细胞中敲除 Hnf1a →不引起糖尿病

● 仅在β细胞中敲除 Hnf1a → 小鼠立刻出现高血糖、胰岛素分泌缺陷

说明HNF1A缺陷糖尿病是β细胞自主性缺陷所致。
 
03 HNF1A调控了哪些基因?  
RNA-seq 分析 HNF1A KO 的EndoC-βH3细胞和 Hnf1a−/− 小鼠胰岛,ChIP-seq 鉴定HNF1A直接靶基因:

● 在HNF1A缺失模型中,上百个基因转录量下调

● 这些基因中显著富集了RNA结合蛋白(RBPs),提示转录缺陷可能影响RNA加工过程

其中,一个基因格外引人注意:A1CF

● 它是一个RNA结合蛋白,早期被认为主要参与RNA编辑(本研究揭示了它在胰腺β细胞中的全新核心功能——调控可变剪接)

● 在HNF1A缺失时,A1CF表达几乎完全沉默

说明A1CF是HNF1A的直接下游靶点。
 
04 HNF1A缺陷是否会改变RNA剪接?  
分析HNF1A缺陷模型的RNA-seq数据,识别差异剪接事件:
● 在小鼠和人类HNF1A缺失模型中,分别检测到 800+ 和 2300+ 剪接异常事件(如外显子跳跃),跨物种高度一致

● 很多基因的表达量并没有变化,却发生了明显的剪接改变(如关键β细胞功能基因如 SLC7A2, SEC31A, MYO6)

结论:HNF1A不仅影响转录,还通过A1CF影响了RNA可变剪接。
 
05  验证A1CF的直接作用
为了确认A1CF是否真是“关键中介”,研究者建立了 A1CF敲除的β细胞系进行RNA-seq,比较 A1CF KO 与 HNF1A KO 的剪接事件重叠性。
结果:

● A1CF缺失后,出现了 1900+ 剪接异常事件,和HNF1A缺失的谱系高度重叠

● 其中约 45%的异常剪接事件在两个模型中一致,剪接模式高度相关

● A1CF回补实验可恢复部分剪接事件(如 SLC7A2 外显子8)

这证明HNF1A通过调控A1CF,间接控制了β细胞的剪接网络。
 
06 探索A1CF的功能
使用ASO/SSO调控 A1CF 或 SLC7A2 剪接,在EndoC-βH3、SC-islets(干细胞来源胰岛)和小鼠模型中测试精氨酸刺激的胰岛素分泌,电生理记录β细胞膜电位。
● A1CF缺失或 SLC7A2 外显子8跳跃导致精氨酸诱导的胰岛素分泌下降

● HNF1A缺陷模型中同样出现精氨酸反应性降低

● 在成年小鼠中,β细胞特异性敲除 Hnf1a 导致精氨酸诱导的电活动缺失

这说明A1CF缺陷导致胰岛素分泌受损。
 
07 临床样本中单细胞全长转录组的证据   
研究者进行VASA-seq 单细胞全长转录组测序(11例人胰岛,含T2D与非T2D),发现:
● 证实此前报道的β细胞存在两种状态:HNF1A高活性(β1型) 和 HNF1A低活性(β2型);

● 在T2D患者中,β2型细胞比例显著升高;

● β2细胞的剪接模式与A1CF KO模型相似(如 SLC7A2 外显子8表达降低)

说明:T2D患者体内,HNF1A-A1CF轴确实失活,β细胞亚群中存在A1CF依赖的剪接变化
 
08 人群遗传学数据中的证据  
整合了大规模人群GWAS数据进行遗传关联分析、精细定位、共定位分析,转录组关联分析(TWAS)评估 A1CF 表达与血糖性状的关系:
● A1CF区域的遗传变异与血糖水平和T2D风险显著相关;

● 那些提高A1CF表达的等位基因 → 更低血糖、更低糖尿病风险;

● 那些降低A1CF表达的等位基因 → 高血糖、高风险

 

启发与解决方案 

 
糖尿病不仅是代谢病,也是RNA调控病。 
HNF1A-A1CF轴的研究不仅揭示了糖尿病的新机制,更证明了剪接异常不是附属现象,而是糖尿病的核心病理机制之一。
仅仅分析基因表达量已经不够了!深度解析可变剪接,是未来代谢病和神经退行性病等多种疾病研究的前沿,是您在高水平研究中发现新机制、锁定新靶点的下一个“必争之地” 。
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参考文献

Bernardo E, De Vas MG, Balboa D, et al. HNF1A and A1CF coordinate a beta cell transcription-splicing axis that is disrupted in type 2 diabetes. Cell Metab. 2025;37(9):1870-1889.e10. doi:10.1016/j.cmet.2025.07.00