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可变剪接是基因转录后加工的重要方式之一,在后生动物蛋白质组和功能多样性的产生过程中发挥着重要的作用。果蝇唐氏综合症细胞粘附因子基因(Dscam)通过互斥可变剪接能够编码38,016种不同的细胞表面免疫球蛋白异构体,是许多教科书中互斥可变剪接研究的经典案例。但是由于Dscam的复杂性,目前我们对其互斥可变剪接的调控机制仍然知之甚少。本文首先通过比较基因组学分析,发现除双翅目外的昆虫物种中Dscam外显子17.1与17.2之间的内含子均小于57 nt。随后我们的结果显示果蝇和蚊子中外显子17.2前的分支位点到外显子17.1的5’剪接位点的距离也低于正常剪接的临界值(果蝇和哺乳动物中临界值为50～60 nt)。因此,当U1和U2 snRNP分别与5’剪接位点和分支位点结合时,其产生的空间位阻效应能够保证Dscam外显子17.1和17.2的互斥选择。我们发现内含子-外显子的RNA二级结构在六个目38种非果蝇昆虫物种(双翅目、鳞翅目、鞘翅目、膜翅目、半翅目、虱毛目)中是保守的,通过遮盖3’剪接位点调控外显子17的选择。此外,研究结果显示果蝇具有两对特异的RNA配对,之前未发现的一对RNA二级结构能够通过拉近上、下游剪接位点的空间距离特异性激活外显子17.1的表达；而另一对RNA二级结构则通过妨碍剪接因子U2AF65与多聚嘧啶区的结合抑制外显子17.1的选择。总之,我们的结果展示了跨越～30亿年的昆虫进化过程中,逐步复杂的Dscam外显子17互斥可变剪接调控机制,提供了一个动态的RNA配对与空间位阻联合调控互斥可变剪接的模型。为了验证上述调控模型是否具有普遍适用性,我们对其他存在互斥可变剪接的多个基因进行了研究。令人兴奋的是,我们发现了一个新的调控serpent前体mRNA互斥可变剪接的分子模型——双向RNA配对的竞争性调控模型。果蝇serpent外显子4中存在四个保守的内含子元件,分别能够形成上游和下游的RNA二级结构。该双向RNA配对可以精细调控可变外显子的选择,提高互斥可变剪接的保真性。其中上游的RNA配对能够特异的激活外显子4.1的选择,下游的RNA配对则激活外显子4.2的表达。我们发现可变外显子4的选择主要依赖于上、下游RNA配对的相对热力学稳定性以及剪接位点信号强度。重要的是,双向RNA配对的进化扩展仍然能够保证具有多个可变外显子基因互斥可变剪接的准确性,比早前报道的RNA二级结构竞争性调控模型更有利于生物体的遗传进化。此外,昆虫Dscam外显子4、9和RIC-3基因中也存在类似的进化保守的双向RNA二级结构。最后,我们提出了一个调控互斥可变剪接的双向竞争性RNA配对新模型,为进一步认识和研究基因表达调控中长距离RNA-RNA的相互作用提供了新线索。