MIT molecular Biology 笔记8 RNA剪接

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教材 Molecular biology of the gene 7th edition J.D. Watson et. al

RNA剪接

真核生物成熟RNA的形成需要剪接

有些pre-mRNA存在不只一种剪接方式，成为可变剪接

一、RNA剪接的化学基础

1、决定剪接位点的特定序列

3'端是多聚嘧啶区

2、当内含子两边的外显子连接时，内含子是以套索（lariat）除去的

二、剪接体

1、RNA剪接是由一个叫剪接体的大复合物执行的

snRNA 核内小RNA
snRNP 小核内核糖蛋白
snRNA 组成剪接体

三、剪接过程

1、

组装
重排
- U6、U2 通过RNA-RNA配对发生作用
- 将相关组分聚集在剪切体内
- 产生活性位点　　
催化

2、剪切体事后的解离确保反应是单向的

在DEAD盒的推动下可以逆向反应

3、自剪接内含子的存在表明RNA可以催化RNA剪接

I 类自剪接

利用游离鸟苷酸呈递3'OH给5'剪接位点
形成套索
释放线性内含子，外显子连接

I 类自剪接
- 原理类似剪接体的方式

II 型剪接内含子与进化成剪接体
I 型剪接内含子可以变成核酶

4、剪接体准确识别剪接位点的机制

RNA复制酶II 携带多种修饰相关酶

一旦遇到了5'剪接位点，就释放相关修饰酶
当下游的3'被转录，马上组装相关蛋白
剪接：这样的剪接是按顺序的

SR蛋白（富含丝氨酸、精氨酸) 结合外显子的剪接增强子（ESE）

引导剪接机器去到正确的位点

四、剪接替换

1、不同RNA分子的外显子可以通过反式剪接连接

2、少数内含子是由涉及另一组snRNA的剪接体来完成剪接的

　　　　次要剪接体　　　　　　　　　　　　　　主要剪接体

五、可变剪接

1、通过可变剪接，一个基因可以得到多个产物

哺乳动物肌钙蛋白的 α、β

猴SV40病毒T抗原
- 小t抗原的成熟mRNA翻译提前终止

RNA剪接的5种方式

外显子遗漏
外显子延伸
内含子保留
可变剪接外显子

2、确保互不相容性的机制

有如上肌钙蛋白，有4号外显子就没有3号外显子

①空间位阻

内含子太短，5'结合了蛋白，分支点就无法结合

②主要剪接位点与次要剪接位点

主要剪接的5'要对应主要的3'，次要亦然

③无意义介导降解 NMD

提前终止密码（会被NMD破坏）

④ 停泊位点-选择子模型

3、果蝇的Dscam基因：大范围不相容性剪接范例

　　类似于抗体抗原的形成

　　停泊位点-选择子序列模型

每个可选择外显子上游都有一段选择子序列
每一个选择子序列都能与停泊位点结合
选择子序列与停泊位点的结合是排他的

停泊位点与选择子序列使用生物信息学分析

4、可变剪接受激活因子和抑制因子调控

激活因子结合剪接增强子 ISE/ESE
- SR蛋白有识别motif 和 RS结构域
- RS结构域富含精氨酸、丝氨酸
- 募集剪接体
抑制因子结合剪切减弱子 ISS/ESS
- hnRNP A1 不均一核糖核蛋白
- hnRN P1
  - 结合到靠近3'处多聚嘧啶区
  - 抑制剪接体（与U1某区域结合）

5、可变剪接控制果蝇的性别

6、可变剪接的转换在细胞多能性中占据重要位置

Pre-mRNA 剪接错误导致人类疾病

地中海贫血：

一个点突变产生了一个3'端剪接位点（TTGGT->TTAGT）

矫正剪接缺陷是治疗疾病的一种途径：

设计寡核苷酸抑制hnRNP的结合

六、外显子重组

1、外显子通过重组的方式产生编码新蛋白质的基因

为什么原核没有内含子，真核有

intron early model
- 原核生物基因密度高，应对环境压力而精简
- 单细胞真核内含子也很少
intron late model
- 内含子通过转座机制插入

① 每个外显子似乎经常编码蛋白质一个独立的折叠单位

② 许多蛋白质（如免疫球蛋白）可能起源于外显子复制和变异和各种组合

③外显子以改组方式组合成不同基因，编码出的蛋白质有高度相关的结构域

外显子很短（~15nt），内含子长度一般很长，这样有利于外显子的各种组合

七、RNA编辑

1、RNA编辑是改变，mRNA 序列的另一种方法

位点特异性脱氨基（deamination）
- 胞苷脱氨酶（cytidine deaminase）
  - C->U 终止密码（UAA）
- 腺苷脱氨酶（adenosine deaminase acting on RNA，ADAR）
  - A->I I可与C配对
  - 哺乳动物大脑通道蛋白 Ca²⁺通透性增加
引导RNA指导的尿嘧啶插入、删除
- 造成移码，选择正确的阅读框

八、mRNA 转运

转录后经过修饰，剪接的mRNA带有特定的蛋白质
为核孔复合体识别，主动转运(GTP)水解供能

自己的复习题：

剪接的化学基础、特征序列

剪接体的组成

剪接过程

自剪接内含子的类型，特点，与核酶的关系

剪接体准确识别剪接位点的机制

替换剪接

哪两种剪接体

可变剪接的5种方式

互不相容可变剪接的四机制

可变剪接受激活、抑制因子调控的机制

细胞多能性与可变剪接

矫正剪接缺陷的一种治疗途径

外显子重组的意义

RNA编辑的两种机制

如何特异性转运修饰好的RNA