可变剪接是Pre-mRNA按不同的剪接方式形成不同成熟mRNA转录本的过程。在人类中多达95％的多外显子基因能够发生可变剪接，其对于蛋白质组的多样性和复杂性的形成具有重要的贡献。而肝脏是哺乳动物体内最大的代谢器官，由实质细胞及非实质细胞（包括肝窦内皮细胞、枯否细胞、肝星形细胞及几种数量较为稀少的细胞）组成，各型细胞间的相互协作是肝脏发挥各项生物学功能的基础。因此，能够同时关注多个细胞类型的组学研究在揭示肝脏生物学本质时具有巨大的优势。　　本课题在前人工作的基础上，利用RNA-Seq技术对小鼠肝脏四种类型细胞（实质细胞、肝窦内皮细胞、枯否细胞、星形细胞）的转录组进行全面测序，详细论述了各类细胞特异的基因表达模式及可变剪接模式，探索可变剪接对细胞功能的调控原理，同时解析了剪接因子与可变剪接事件之间的调控网络，并以Tak1基因的可变剪接为例，论述基因通过可变剪接这一机制调控其蛋白亚型发挥细胞特异性功能的具体机制。　　本研究在全部四种细胞中共鉴定到12,947个基因，其中8,491个基因（占65.6%）在全部细胞中均有表达。GO分析显示，各细胞中高表达的基因富集于细胞特异性功能相关的条目上，如实质细胞中的高表达基因主要富集于氧化还原及物质代谢的过程；而在肝窦内皮细胞中，主导细胞粘附与血管形成的基因呈高表达状态；枯否细胞中免疫响应与应激反应相关基因高表达；而星形细胞也显示出其与与肝脏的纤维化进程具有密切的联系。我们的数据从转录组的层面上同时展示了四种细胞的功能特征，对蛋白质组水平的研究进行了极大的补充和完善。值得注意的是，若干代谢相关的基因（如大分子物质代谢相关等）同样富集于非实质细胞中，这是肝脏细胞间存在代谢协作过程的有力证据。　　细胞的可变剪接模式是本研究关注的重点，我们的数据共检测到小鼠肝脏细胞46.2%的多外显子基因发生了可变剪接，覆盖数据库中已知可变剪接事件总数的81.5%，证明肝脏内存在着较为频繁的可变剪接调控。此外，我们的数据还鉴定到来自1,009条基因的1,189次新的可变剪接事件，对现有数据库信息进行了补充。外显子跳跃是最主要的可变剪接形式，占到全部可变剪接事件的70%以上，但四种细胞中各类型剪接事件的频率较为相近。编码调节因子、转录因子及蛋白激酶的基因受可变剪接调控的比例最高，这可能是可变剪接能够造成下游广泛生物学改变的原因所在。从细胞的功能特征上看，发生可变剪接的基因显著富集于细胞的主体功能上：实质细胞专职于某一代谢功能的完成，而非实质细胞除完成各自细胞特异的功能外，还承担了对各类代谢功能进行调控的任务，如富集于“Positive Regulation of Metabolic Process”等条目上，表明可变剪接是一种在转录调控基础上的更加精细的功能调控方式，是细胞特异性形成的重要原因。肝窦内皮细胞中具有最多数量的可变剪接事件，这可能与其特殊的解剖位置、生理功能及与其它细胞间存在大量的Crosstalk有关。　　我们进一步鉴定并验证了四种细胞中的细胞特异性外显子，发现包含有细胞特异性外显子的基因与细胞的核心功能密切相关，其可变剪接模式主导了细胞间功能差异的形成；从整体的层面上看，细胞特异性外显子并不倾向于富集在具有明确功能的蛋白核心结构域上，而是大量位于无序结构中。肽段形成的无序结构往往对蛋白间的相互作用有较大影响，而众多包含有细胞特异性外显子的无序结构也确实形成了蛋白间的结合区域，因此，通过影响蛋白间的相互作用可能是可变剪接影响蛋白功能的主要途径。此外，细胞特异性外显子对应的肽段中还包含有更多的翻译后修饰位点，这也可能是可变剪接造成功能改变的途径之一。　　剪接因子是可变剪接的上游调控者，对细胞特异性可变剪接模式的形成起到决定性的作用。我们筛选了各细胞中相对高表达的剪接因子，如实质细胞中的Esrp2与枯否细胞中的Srsf9等。GO分析发现部分细胞特异性剪接因子能够调控大多数的细胞特异性可变剪接事件，其靶基因与各自类型细胞的核心功能关系密切。为全面阐述剪接因子的调控规律，我们构建了小鼠肝脏细胞背景下的“Splicing Map”，重点展现剪接因子与可变外显子之间复杂的调控关系，总结了剪接因子类型、细胞种类、motif位置等诸多因素对最终调控效应的影响。值得注意的是，肝窦内皮细胞中拥有最多数量的可变剪接事件，同时也富集到了最多的剪接因子对其进行调控，表明肝窦内皮细胞内存在着活跃的剪接调控过程，提示可变剪接对细胞功能调控及对细胞特性形成具有重要的作用。　　可变剪接的功能最终仍然需要分子生物学实验的确证，因此，我们以Tak1基因为例，论述可变剪接如何对蛋白亚型的细胞特异性功能进行调控。Tak1存在两个常见亚型，Tak1-B存在于实质细胞中，而三种非实质细胞中则以Tak1-A亚型为主。Tak1-A的功能主要富集于免疫相关的条目中，而Tak1-B则与基础的氨基酸合成及脂质代谢等过程关系密切。Co-IP实验显示，Tak1-A更容易与Tab2结合，同时其下游的JNK、p38及NF-κB通路的磷酸化程度更高。JNK、p38通路与细胞内的免疫及炎症过程密切相关，这与Tak1-A在非实质细胞中的分布及功能相符。同时，将Tak1-B转换为Tak1-A后，与脂质代谢相关的若干基因的表达也发生显著变化，表明Tak1-A失去了Tak1-B对脂质代谢过程的调控作用。另外，异常的免疫应激状态与肝癌的发生密切相关，而我们同样在临床肝癌样本中检测到了 Tak1-A比例的异常升高，但这一可变剪接事件是否确实影响肝癌的发生尚未能确定，其具体机制也需要进一步的深入研究。　　综上所述，本研究通过对小鼠肝脏四种类型细胞的转录组测序，总结并详细讨论了细胞类型特异的基因表达模式及可变剪接模式，认为可变剪接的整体调控是肝脏细胞间功能特异性形成的重要原因，是一种相较于转录调控及蛋白表达调控的更加精准的调控方式，揭示了小鼠肝脏细胞构成的生物学原理。细胞特异的可变剪接事件决定细胞的核心功能，这主要是通过影响蛋白间的相互作用及翻译后修饰而实现的。剪接因子的调控对细胞特异性可变剪接模式的形成至关重要，其间包含了剪接因子种类、motif位置、细胞类型等多种影响因素，是细胞内外环境综合作用的结果。最终，我们以Tak1基因为例，详细阐述了可变剪接调控蛋白亚型功能以适应不同类型细胞需求的具体机制，表明组学水平的可变剪接调控是细胞特异性得以形成的重要原因。