RNA剪接和加工.ppt

1 第五节RNA剪接和加工 大多数真核生物编码蛋白质的基因是不连续基因 内含子与编码序列一起被转录 因此mRNA的原初转录产物是分子量很大的前体 分子大小极不均一 这些高分子量 不均一的核内RNA称为核内不均一RNA heterogeneousnuclearRNA hnRNA hnRNA经加工和选择性拼接 产生有功能的成熟的mRNA 释放到细胞质中 2 翻译 转录 末端修饰 剪接 RNA剪接 加工均发生于核内 3 RNA剪接 4 三类剪接系统 高等真核生物中 外显子 内含子边界 位于内含子内的短的保守序列 由一复杂的核蛋白组成的剪接器复合体对其识别 并切除内含子 核RNA剪接 有两组不同的内含子可发生自我剪接 自我剪接RNA 类 类自剪接内含子 酵母核前体tRNA内含子的切除 除核前体tRNA外 RNA的剪接都通过酯基转移 transesterification 反应切除 5 内含子两端没有长的同源或互补序列 但有极短的保守的共有序列 左端 上游 为GT 右端 下游 为AG 这一现象称为GT AG规则 在RNA中则为GU AG 左端的位点也叫供体位点 donorsite 或者5 右端也叫受体位点 acceptorsite 或者3 一 核RNA的剪接 一 核RNA剪接的模式 6 原则上5 可以和任何3 位点进行剪接 剪接位点是通用的 剪接器无组织特异性 7 剪接存在索套 lariat 结构 需三个序列 5 剪接位点 3 剪接位点 分支点 剪接的第一步 是内含子5 端与上游外显子之间断裂 5 端与内含子中靠近3 端的一A残基2 OH形成一索套形中间产物 A所在位点称为分支位点 branchsite 第二步 在3 位点切割 释放出内含子 连接两个外显子 8 二 剪接体 spliceosome 剪接器含蛋白与核内小RNA 称为snRNA 核内小RNA smallnuclearRNA 大小为100 300 高等真核生物 或者100 1000 yeast 以核蛋白形式存在 该核蛋白称为snRNP snRNP与其它蛋白形成剪接体 spliceosome 参与剪接的snRNA都很保守 参与剪接的snRNA为U1 U2 U4 U5 U6 每个snRNP含一个snRNA和多个蛋白 其结构核心都有一组8个蛋白 除U6外 都含有保守序列PuAU3 6GPu snRNA的功能 参与核蛋白复合体的结构构建 通过与靶位点RNA或在snRNA之间的碱基配对来执行剪接功能 9 分支点结合蛋白 branch pointbindingprotein BBP 10 剪接过程 E A B1 B2 C1 C2 11 剪接体的组装和剪接过程 E复合体 A复合体 B1复合体 B2复合体 C1复合体 C2复合体 12 U6与U4 U2通过碱基配对相互作用 由于U4和U2都是通过与U6的同一段碱基序列互补配对进行作用 因此U6 U4和U6 U2不能相容 13 反式剪接 14 肌钙蛋白T基因的可变剪接 15 二 自我剪接的RNA 类 类自剪接内含子 I类和II类内含子具有把自己从前体mRNA中剪接出的能力 16 I类内含子 GroupI 35SRNA在体外可自发剪接 内含子剪下为线型 然后进一步环化 这一反应只需一种二价阳离子和鸟苷酸 GNP GNP必须具自由3 OH 出现于低等真核生物四膜虫核内编码rRNA的基因 在真菌线粒体中也很普遍 也存在于噬菌体T4和细菌中 这类内含子具有自我剪接 self splicing autosplicing 的能力 17 GNP的3 OH攻击内含子5 端 形成G 内含子和外显子部分 分离的外显子3 OH攻击下一个外显子的5 端 释放的内含子3 OH攻击自身5 端15碱基处 反应通过三步酯基转移反应进行 反应过程 18 19 线型L19RNA可催化寡聚胞苷酸 C5 延长 20 具有9个配对区 双螺旋区 其中P4 P7比较保守 P3 P4 P6 P7形成内含子的 核心 是可进行具催化反应的最小区域 P1包括一段外显子与内含子互补区 称为IGS internalguidesequence I类内含子的一般二级结构 IGS 内在指导序列 21 类自剪接内含子转变为真正的核酶 2020 3 17 22 可编辑 23 II类内含子的结构域 domain 5和6的结构 类似于和核RNA内含子剪接体中U6 U2及U2 内含子配对形成的结构 II类内含子 groupII II类内含子 核RNA内含子剪接体 24 三类内含子剪接模式的比较 核RNA内含子和II类内含子的剪接很相似 靠近3 剪接位点的一A的2 OH攻击内含子5 末端 形成索套 lariat 中间体 都是通过酯基转移反应进行 25 26 三 酵母tRNA的剪接 前面的剪接反应是依赖于一些短的保守序列 转酯反应与连接反应同时进行 在酵母tRNA的剪接过程中 采用了不同的机制 链的断裂与连接是两个独立的反应 27 tRNA的剪接与成熟 真核生物 激酶 28 pP 29 四 RNA的末端修饰 一 mRNA的5 端修饰 1 加帽 在磷酸酶的作用下 将5 端的磷酸基水解 然后再加上鸟苷三磷酸 形成GpppN的结构 再对G进行甲基化 新加的G以反方向与5 连接 这一结构称为帽子 cap 结构 5 5 Gppp pppApNpNp 5 5 GpppApNpNp pp p 30 2 甲基化 只在末端G的7位甲基化的帽子称为帽子0 cap0 写作m7GpppX 若第二个核苷酸2 OH甲基化 则称为帽子1 cap1 写作m7GpppXm 若第三个核苷酸2 OH甲基化 则称为帽子2 cap2 写作m7GpppXmpYm 31 mRNA3 末端的产生 PolI和polIII在特定的位点终止合成 二 RNA的3 末端修饰 PolII无特定终止位点 32 PolII无特定终止位点 3 OH末端通过在特定位点切割后加上poly A 来形成 末端的AAUAAA序列作为切割和添加poly A 的位点的信号 33 产生正确的末端结构需要核酸内切酶 由CFI和CFII组成 切割RNA 特异组分 CPSF 识别AAUAAA序列 激发因子CstF 结合在切割位点下游一富含G U的序列 poly A 聚合酶 PAP 合成poly A 尾部 34 酵母中rRNA的一般加工过程 rRNA的切割 真核rRNA前体包括18S 5 8S 28SrRNA 前体rRNA在高等真核生物中为45SRNA 低等真核生物 酵母 中为35SRNA 成熟rRNA通过对前前体rRNA的切割和修剪 trimming 反应形成 五 rRNA的加工 35 细菌rRNA基因中还常包含有1 2个tRNA基因 TherrnoperonscontaingenesforbothrRNAandtRNA 36 脊椎动物rRNA有大量的甲基化位点 位于保守位置 大多数snoRNA含有与18S 28SRNA甲基化位点互补的序列 碱基配对形成的双螺旋结构可为甲基化酶所识别 37 酵母rRNA中假尿苷的合成 38 六 RNA编辑 RNA编辑 RNAediting 是指在RNA转录后改变遗传信息的加工 因此翻译出来的蛋白质与根据基因序列所推导出来的就会不同 在哺乳动物细胞中 有时mRNA的单个碱基可被替代 从而改变编码的蛋白序列 在锥虫线粒体中 几个基因中可被系统地添加或删除 39 载脂蛋白B apo lipoprotein