第八章mRNA剪接编辑

1、mRNA剪接编辑剪接编辑RNA前体mRNA-hnRNA5-Cap 3-Poly(A)mRNA 剪接成熟mRNA的转运RNA加工过程及其生理功能n帽子结构帽子结构 (m7GpppGp-) 7-甲基鸟核苷三磷酸甲基鸟核苷三磷酸:它由甲基化它由甲基化鸟苷酸经焦磷酸化与鸟苷酸经焦磷酸化与mRNA的的5末端核苷酸相连，形成末端核苷酸相连，形成5,5-三磷酸连接三磷酸连接(5,5-triphosphate linkage)， mRNA5端端的这种结构称为的这种结构称为帽子帽子(cap)。 n反应空间：在反应空间：在mRNA的的5-端加上端加上m7GTP的结构。此过程的结构。此过程发生在细胞核内，即发生在细

2、胞核内，即hnRNA即可进行加帽即可进行加帽。n加工过程加工过程:首先是在首先是在磷酸酶磷酸酶的作用下，将的作用下，将5-端的磷酸基水端的磷酸基水解，然后再加上鸟苷三磷酸，形成解，然后再加上鸟苷三磷酸，形成GpppN的结构，再对的结构，再对G进行甲基化。进行甲基化。CAP1:OCH3CAP2:OCH3 CAP 0SAMStep2Step1GMPStep3RNA三磷酸酶三磷酸酶鸟苷转移酶鸟苷转移酶HNCH3m7G帽子帽子0 加尾反应需要的顺式元件加尾反应需要的顺式元件 CPSFPAPPAPBPol II的的CTD促进切割促进切割真核生物成熟真核生物成熟mRNA形成的过程形成的过程Chambon等

3、分析比较了大量结构基因的内含子切割位点，发现有2个特点：（1）内含子的两个末端并不存在同源或互补；（2）连接点具有很短的保守序列,亦称边界序列。100种内含子的5端都是GU；3端都是AG，因此称为GU-AG法则（GU-AG rule），又称为Chambon法则。GU-AG法则n5splice site (5剪接位点剪接位点): the exon-intron boundary at the 5 end of the intronn3 splice site (3剪接位点剪接位点): the exon-intron boundary at the 3 end of the intronnBran

4、ch point site (分枝位点分枝位点): an A close to the 3 end of the intron, which is followed by a polypyrimidine tract (Py tract). U2和和U6构成催化反应的核心构成催化反应的核心,U5拉近相邻的拉近相邻的2个外显子个外显子U6 snRNP可以与可以与5端剪接区域配对端剪接区域配对5-splicing site2-hydroxyl group of A residue of branchpoint3-splicing siteLariart Debranch& degradeda cu

5、t is made at the 5splice site, separating the left exon and the right intron-exon. The right intron-exon molecule forms a lariat(套马索套马索), in which the 5-terminus of the intron becomes linked by a 5-2bond to a base within the intron. The target base is an A in a sequence that is called the branch sit

6、e. Step 1 of Splicing cutting at the 3splice site releases the free intron in lariat form, while the right exon is ligated (spliced) to the left exon.U6与与U2配对配对,催化转酯反应催化转酯反应U5拉近相邻外显子拉近相邻外显子第第2次转酯反应次转酯反应Drosophila DSCAM gene can be spliced in 38,000 alternative ways 1248332=38016By using different pr

7、omotersBy using different poly(A) sitesBy retaining certain intronsBy retaining or removing certain exons小鼠免疫球蛋白重链基因的选择性剪接小鼠免疫球蛋白重链基因的选择性剪接An example of constitutive alternative splicing : Splicing of the SV40 T antigen RNA可变剪接使内含子中的终止信号进入mRNA，翻译提前终止可变剪接可以是组成型表达也可以是可变剪接可以是组成型表达也可以是诱导型表达诱导型表达nConstit

8、utive alternative splicing: more than one product is always made from a pre-mRNA.组成型可变剪接：前体mRNA通过可变剪接总能生成多种不同的mRNA。nRegulative alternative splicing: different forms of mRNA are produced at different time, under different conditions, or in different cell or tissue types.诱导型可变剪接：前体mRNA在不同的发育阶段、不同的生理调节

9、、在不同的细胞或者组织中经过可变剪接产生不同的成熟mRNA。Cis- splicingtrans- splicing反式剪接反式剪接 （trans-splicing） 以一条以一条pre-RNA 为底物为底物 以两条不同来源的以两条不同来源的pre-RNA 为底物为底物 在在spliceosome中完成中完成 在在spliceosome中完成中完成 组成型剪接组成型剪接 在成熟在成熟RNA的的5端端 选择性剪接选择性剪接 拼接一外来的拼接一外来的35Nt的的spliced lead (对供点对供点或或受点的识别差异受点的识别差异) (SL, 剪接前导序列剪接前导序列)cis-splicing

10、tans-splicing I 类内含子常分布于低等真核生物的细胞器中四膜虫，绒泡菌（Physarumpolycephalum）的rRNA；大部分真菌如酶母的mtDNA；植物叶绿体基因的内含子；酵母细胞色素B基因（ScCOB）；原核生物-T4噬菌体的3个基因中也存在1类内含子。I类内含子的结构特点1. 其边界序列为5U-G 3；2. 自我剪切和自我环化，具有自我剪切和自我环化，具有中部核心结构中部核心结构(Central core strucature)和和内部引导顺序内部引导顺序(internal guide seguence IGS)，在没有蛋白辅因子存在的前体下，在没有蛋白辅因子存在的前

11、体下RNA能直接催能直接催化体外自身的接合作用化体外自身的接合作用-核酶核酶3. 二价金属离子对于折叠和催化作用来说是必需的，二价金属离子对于折叠和催化作用来说是必需的，(Ca2+, Mg2+,Mn2+ 对折叠有帮助对折叠有帮助; Mg2+, Mn2+ 对催对催化有帮助化有帮助)4. 自环化需要鸟嘌呤核苷作为辅因子自环化需要鸟嘌呤核苷作为辅因子I类内含子的自我剪接过程类内含子的自我剪接过程自由鸟苷酸的3-OH作为亲核基团攻击内含子5端的磷酸二酯键，从上游切开RNA链。上游外显子的自由3-OH作为亲核基团攻击内含子3位核苷酸上的磷酸二酯键，使内含子被完全切开。上下游两个外显子通过新的磷酸二酯键相

12、连 类内含子分布在：酵母mtRNA，细胞色素氧化酶的亚基，亚基，玉米mtRNA，tRNA真核mRNA前体中 d 3d 2 d4 d1 d5 d6A G OH 活性中心活性中心 外显子外显子1 外显子外显子2 分枝点腺苷酸的2-OH作为亲核基团攻击内含子5端的磷酸二酯键，内含子5的边界序列上的G以5磷酸和分枝点A的2-OH形成磷酸二酯键，从而产生了套索（lariat）结构上游外显子的3-OH作为亲核基团攻击内含子3位核苷酸上的磷酸二酯键，使套索结构完全解离。上下游两个外显子通过新的磷酸二酯键相连II类内含子的自我剪接过程类内含子的自我剪接过程G instead of Aa linear introna Lariat intronRNA editing 的生物学意义的生物学意义 调控翻译形成形成/删除删除AUG, UAA, UAG, UGA 改变改变codon信息，信息，“出错出错”还是还是“纠纠错错” 扩大编码