撰文丨王聪 编辑丨王多鱼 排版丨水成文 同义突变 （ Synonymous mutation ） 是指编码 DNA 序列发生变化但不改变所编码的氨基酸，因此也就 不会改变蛋白质序列，这是由于 遗传密码系统的 简并性 （不止一个密码子对应同一个氨基酸） 。人们长 期以来一直认为，绝大多数同意突变都是无意义的，只有少数例外。 值得注意的是，近年来有研究显示，某些同义突变可能会影响转录和转录后过程。还有体外研究显示， 同 义突变 可能会改变 RNA 结构并影响其功能。尽管这些发现表明同义变化在细胞功能和生物体适应性方面 发挥着作用，但在多细胞生物中，关于同义突变影响生物性状或相关作用模式的遗传证据仍然很少。 2025 年 7 月 1 日， 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 杨学勇 研究员、 中国农业科学院（深圳）农业基因 组研究所 黄三文 院士、 英国约翰英纳斯研究中心 丁一倞 研究员团队与河南大学、青岛农业大学、芝加哥 大学的研究人员合作，在国际顶尖学术期刊 Cell 上发表了题为： Recessive epistasis of a synonymous mutation confers cucumber domes ...

高度血管化的肺类器官和肠道类器官 - 首次通过人类诱导多能干细胞（iPSC）成功构建高度血管化的肺类器官和肠道类器官，模拟人类胚胎早期多胚层协同发育过程 [4] - 突破传统类器官缺乏功能性血管和器官特异性间充质的瓶颈，为研究器官发育和再生医学提供先进平台 [4] - 研究由辛辛那提儿童医院/加州大学洛杉矶分校顾名夏团队和辛辛那提儿童医院郭敏哲团队合作完成，论文发表于Cell期刊 [4] 血管性痴呆的大脑修复机制 - 发现血管性痴呆（VaD）的关键修复信号通路CD39-A3AR，证实A3AR特异性激动剂Piclidenoson可促进大脑修复并恢复记忆和步态功能 [8] - 血管性痴呆是仅次于阿尔茨海默病的第二大痴呆病因，目前尚无直接疗法，该研究有望提供首个有效治疗方法 [8] - 研究由加州大学洛杉矶分校S Thomas Carmichael团队主导，结合小鼠模型和人类数据，Piclidenoson已处于3期临床试验阶段 [8] LAG-3/TCR双抗治疗T细胞驱动的自身免疫病 - 揭示LAG-3抑制受体通过MHC-II介导的TCR空间邻近效应激活，颠覆传统免疫检查点激活机制认知 [12][13] - 开发靶向LAG-3与TCR的双特异T细胞抑制抗体，为精准干预自身免疫性T细胞提供新策略 [13] - 研究由纽约大学格罗斯曼医学院王俊团队联合中国科学院生物物理研究所娄继忠团队和浙江大学医学院陈伟团队完成 [12] 同义突变通过表观转录组调控赋予黄瓜驯化性状 - 首次遗传学证明同义突变可通过改变m6A修饰和mRNA结构构象调控驯化性状，挑战传统认知 [17] - 发现为作物改良策略提供新思路，未来研究同义突变在RNA修饰与结构调控中的功能可能开辟新路径 [17] - 研究由中国农业科学院蔬菜花卉研究所杨学勇团队、中国农业科学院（深圳）农业基因组研究所黄三文团队及英国约翰英纳斯研究中心丁一倞团队合作完成 [17]

同义突变的研究突破 - 同义突变传统被视为中性突变，但最新研究显示其可通过改变m6A修饰和mRNA结构构象调控生物性状[1][3] - 中国农业科学院团队在Cell发表研究，首次证明同义突变在黄瓜驯化中通过表观转录调控发挥关键作用[2][3] 上位效应与基因互作机制 - YTH1（m6A阅读器蛋白）与ACS2（乙烯合成限速酶）基因的上位互作共同调控黄瓜果实长度[5][9] - ACS2基因的同义突变1287C>T通过破坏m6A甲基化，改变RNA结构构象，减弱蛋白质生成，导致果实变长[6][9] 分子机制细节 - 野生型黄瓜中ACS2-1287C引发m6A修饰，形成松散RNA结构，YTH1识别修饰后提升翻译效率，果实变短[6][9] - 栽培黄瓜中ACS2-1287T突变消除m6A修饰，形成紧凑RNA结构，降低ACS2蛋白水平，促进果实伸长[6][9] 研究团队与发表信息 - 通讯作者包括中国农科院杨学勇研究员、黄三文院士及英国约翰英纳斯中心丁一倞研究员[10] - 论文发表于Cell期刊，标题涉及同义突变通过表观转录调控参与黄瓜驯化[2][11]

同义突变的生物学效应研究 - 传统观点认为同义突变在进化中是中性的，但2022年密歇根大学张建之团队在Nature发表论文指出酿酒酵母的同义突变大多是非中性的，会破坏细胞适应性[2] - 早期研究显示病毒和原核生物中的同义突变可能影响其适应性[2] - 这些发现在非真核生物和酵母中的结论是否适用于哺乳动物和人类尚不清楚[3] PRESENT高通量筛选技术 - 北京大学魏文胜团队开发了PRESENT技术，利用先导编辑研究人类基因组中的功能性同义突变[4] - 该技术基于刘如谦2019年开发的先导编辑系统和2021年增强版PEmax系统[7] - 研究构建了包含297900个epegRNA的文库，靶向3644个人类蛋白质编码基因进行大规模筛选[7] 研究发现 - 群体层面分析显示同义突变与非同义突变在适应度效应方面存在差异，但表型分布相似[9] - 只有很小一部分同义突变显示出可检测的效果[9] - 团队开发了DS Finder机器学习模型，揭示同义突变对mRNA剪接、转录等生物过程的影响[9] 技术应用 - 将单细胞筛选方法与PRESENT技术集成，命名为DIRECTED-seq[7] - 研究发现同义突变能改变RNA折叠方式并影响翻译，如PLK1_S2案例[9] - 结合筛查数据和模型可预测具有临床危害的同义突变[9]