基因组学 课件 7.3基因表达的转录后调控.ppt

基因表达转录后的调节，植物内含子的结构特性重排剪接RNA编辑，真核生物前体mRNA剪接，pre-mRNA，hnRNA剪接反应剪接体的组成和循环剪接体中心的初始转录产物pre-mRNA、非均匀核RNA (heterogeneousnuciearrna hnrna )基因长度存在差异： RNA大小非常不均匀，平均相对分子量为2107， 比细胞质中成熟的mRNA的平均相对分子量的1.5106大10倍的RNA合成约30个核苷酸时，在5末端加入甲基化鸟嘌呤的“帽子”后，在3末端加入100-200个腺苷酸，切成poly(A )尾高等真核生物快速生长的细胞中mRNA的半衰期平均为3h。 高度分化的末端细胞的许多mRNA极其稳定，某些寿命长达几天。 mRNA的3端尾影响mRNA的寿命，从而影响翻译效率。 剪切反应：去除基因序列中的内含子，连接外显子，形成功能成熟的mRNA的过程。 剪切与三个特征序列有关： 5剪切部位序列GU，3剪切部位序列AG和分支点序列a的两次连续酯基反应trans-estriicationreactions， 连续2次的酯基反应trans-estriicationreactions第一步：分支点腺苷酸2- oh亲核攻击5剪切部位的磷酸基在这里分裂，生成套索中间物和5外显子， 套索通过25磷酸二酯键连接内含子的5末端和分支点的腺苷酸的第二阶段：第一阶段游离的5外显子的3oh，亲核攻击3剪切点的磷酸基释放冲绳内含子，连接外显子，剪切体的组成和循环剪切体splicesome 参与剪切的RNA和蛋白质都构成了巨大的粒子复合体。 50-60S核酶粒子的主要构成单元：富含鸟苷酸的核内核酶UsnRNPs是由核内的小分子RNA-snRNA和一部分蛋白质组成的剪切体在剪切过程中逐渐组装而成的RNA-RNA、蛋白质-RNA， 关于蛋白质-蛋白质相互作用的核心：各种RNA-RNA相互作用形成动态骨架蛋白质，使RNA的重排稳定，维持稳定的催化剂的正确识别，失去内含子的切断和其后的外显子连接，包括参与切断的snRNP:U1、U2、U5和U4/U6 U1、U2、U5snRNP都含有一个snRNA和几个(20 )蛋白质U4/U6snRNP含有U4、U6snRNA和几个蛋白质的一次切割体： U1snRNP中的snRNA和5切割部位的序列互补地结合， U2snRNP中snRNA和分支点序列互补结合而成的U4/U6和U5snRNP作为三聚体进入切割体的组装过程，通过已形成的一次切割体和蛋白质的相互作用形成切割体(60S核糖核酸复合体)。 配对的snRNA和前体mRNA之间出现重排，活性切断体前体mRNA上的各种usrnp的组装是有秩序的途径，而且需要其他usrnp蛋白质的暂时结合，该切断体的组装和解体的途径是切断体循环、切断体中心的动态RNA骨架、back 被称为高等植物内含子结构特性的异质内含子加工剪切体的核心序列是在不同系统中类似的哺乳动物内含子，或具有植物和哺乳动物内含子杂合体的前体mRNA，在植物细胞中表达时，一般不被剪切或错误剪切的植物内含子， 在转染的哺乳动物细胞和HeLa细胞的离体剪切提取物中，未经加工或高效、不正确剪切、经内含子处理的单子叶和双子叶植物的差异单子叶来源的内含子，在双子叶植物细胞中表达时，不经加工或无效加工。来自双子叶的内含子在单叶细胞中表达时，虽然能够用单叶植物加工出来的哺乳动物内含子，但是完全不能加工双子叶植物，在内含子加工种类间的差异不同的双子叶植物种类中也出现加工活性的差异，玉米转送子En/Spm不同在天然寄主玉米上表达tnpA转录物和tnpD转录物比例为100:1的双胞胎叶植物拟南芥中，如果在与玉米相同的马铃薯上表达，tnpD转录物反而占优势。 高等植物内含子的结构特征内含子大小：比许多哺乳动物内含子短得多，高等植物前体mRNA内含子长度差异大，约2/3150nt，大部分在80-139nt长度范围内的内含子5剪切部位：双核苷酸GU全部双子叶和单叶植物在GC频率的拟南芥中含有GC的频率为0.4%的哺乳动物中没有GC部位，内含子3的剪切部位3的剪切部位AG在天然高等植物内含子中是一定的，如果末端g缺失、交换或突变，3的剪切部位失去功能的植物3的剪切部位的共享序列植物是UGYAG/GU，哺乳动物是YAG/G分支：大多数高等植物内含子中存在与哺乳动物对应的分支序列CURAY，酵母分支序列UACUAAC得到严格维护，高等植物前体mRNA内含子富含AU序列，特别是双胞胎叶植物，平均70% 哺乳动物和单子叶植物的内含子在双子叶植物中未被加工或效率低的原因，back，转位切断，简单的转录单位：一个基因转录后，其一次转录产物被切断只产生成熟的mRNA。 没有内含子的真核生物基因前体mRNA不切断，只加入poly(A )等加工过程。 有时即使存在内含子，拼接后也只产生一个功能性的mRNA。 -构成剪切位移剪切、选择性剪切：一些真核生物基因属于复杂的转录单元，含有数量不同的内含子，其前体mRNA以不同的剪切方式产生多种成熟mRNA，然后产生不同的蛋白质。 重排切断的意义基因表达调节的常见机制与基因的发育和组织特异性调节有关。 许多基因前体mRNA以不同的剪接方式产生多种mRNA，翻译了不同功能的蛋白质。 一个转录最多能生成20种不同的蛋白质。 重排切断的基本类型5切断部位的重排：基因包含几个5切断部位或转录开始部位，利用相同的3切断部位，产生不同蛋白质的3剪切部位的移位： 5末端只有一个转录开始部位，3末端有多个poly(A )部位在产生不同的3外显子蛋白质的不同外显子中进行剪切，在保持形成具有外显子的蛋白质产物的内含子的植物中转位切断多是这种方式， 内含子的保持是通过引起功能肽在细胞定位中的变化的基因中点突变产生新的切断部位，正常切断点被消除，切断点被活化，back、RNA被编辑，基因转录后水平上另一种表达调控方式的核苷酸置换： CU核苷酸mRNA在编辑中插入了4个u，不仅氨基酸密码子增加了，而且读书帧变动，形成了-1转码突变的n末端信号肽的二硫键被切除了氨基酸共享修饰：乙酰化、甲基化、磷酸化蛋白质的糖基化、翻译脱磷酸化的调控eIF-2磷酸化对翻译开始的影响：在兔网状红细胞无细胞系体外翻译中，发现如果不向该系统中添加血红素，几分钟后蛋白质合成就会降低停止。 原因：血红素抑制eIF-2激酶(HRI )的活性，HRI磷酸化eIF-2亚基，磷酸化的eIF-2与eIF-2B紧密结合，影响eIF-2的再利用，降低翻译起始效率。u