MIT molecular Biology 笔记8 RNA剪接

视频  https://www.bilibili.com/video/av7973580/

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
  • 抑制因子缺乏RS结构域，不能募集
  • 以协同结合方式，占据了增强子结合位置
  • 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