硕士研究生课.ppt

1、1,mRNA分子选择性剪接 Alternative splicing of mRNA molecule,核酸实验研究技术进展3,2,关于mRNA分子的剪接 过去人们一直认为，基因的遗传密码子连续不断地并列在一起，形成一条没有间隔的完整的基因体。 结构分析发现，在真核蛋白质编码基因的核苷酸序列中间插入有与氨基酸编码无关的DNA间隔区，使一个基因的编码区被分隔成若干个不连续的区段。 编码序列不连续的基因被称为断裂基因。断裂基因编码区中的不编码区段被称为内含子，而各个编码区段则被称为外显子。 通常，有内含子的基因首先转录成mRNA 前体，之后内含子被剪除，与此同时各个外显子依次被拼接在一起。成熟的m

2、RNA只含有如下三部分：1）外显子序列，2）5转录非翻译区，3）3转录非翻译区。 mRNA前体分子中内含子的删除过程就是mRNA分子的剪接。,核酸实验研究技术进展3,3,transcription and past-transcribed modification for albumin gene,A B C D E F G,L 1 2 3 4 5 6 7,5,47 185 51 129 118 143 156 1043,gene-7.7kb,hnRNA,AAA AAA,m7G5ppp5 m2G,5,modified mRNA,5,lariat mRNA,m7G5ppp5 m2G,AAA AA

3、A,5,mature mRNA,m7G5ppp5 m2G,核酸实验研究技术进展3,4,外显子与内含子之间剪切位点的特异性,核酸实验研究技术进展3,5,内含子两端剪切点序列具有高度一致性，即GTAG或GUAG；因此也曾有人把内含子定义成一段从双核苷酸GT(GU)开始到双核苷酸AG结束的特殊的核苷酸序列，通常把这一规律称为GT-AG法则或GU-AG法则。 内含子两端剪切点左右毗邻序列的一致性并不高。 GT(GU)-AG法则对许多真核生物核基因是适用的，然而有例外情况。 GT(GU)-AG法则并不适用于线粒体DNA编码基因内含子，同时也不适用于酵母tRNA基因内含子。,核酸实验研究技术进展3,6,I

4、ntergenic,Intergenic,Gene,Exon1,Intron1,Exon3,Exon2,Intron2,pre-mRNA,GU,AG,AG,GU,Exon,Exon,Exon,Splicing to mature mRNA,5,5,5,3,3,3,Donor Site,Acceptor Site,U1,U2,Genome:,Transcriptome:,Process of mRNA Splicing,核酸实验研究技术进展3,7,mRNA剪接套索结构电子显微镜照片,哺乳动物mRNA剪接体电子显微镜照片 25nm50nm颗粒状态，可能由一些被刚性结构连接着的分立的区域构成，包括U

5、1、U2、U4、U5、U6snRNA和一些蛋白质。,核酸实验研究技术进展3,8,First transesterification,Second transesterification,mRNA剪接体以及套索形成示意图,核酸实验研究技术进展3,9,mRNA剪接三阶段,第一阶段：在内含子5端剪切位点剪切，形成一个切口，使内含子与左侧外显子断离。左侧外显子以直线形式存在。内含子形成套索，在空间上拉近了左右两个外显子之间的距离（这里内含子的5端和内含子内一个碱基连接形成5-2键，这个目标碱基为腺苷A，被称为分枝点）。 第二阶段：在内含子3端剪切位点剪切，使内含子与右侧外显子断离，同时，左右两侧外显子

6、连接起来。 第三阶段：内含子脱离套索复合体，呈线性化状态。线性化内含子很快被降解。,核酸实验研究技术进展3,10,mRNA选择性剪接基本概念 mRNA选择性剪接是指一个mRNA前体通过不同的剪接方式，即选择不同的剪接位点组合，产生不同的mRNA剪接异构体的过程。 mRNA的选择性剪接是mRNA分子的原初转录本选择性地剪除内含子，连接外显子，变为各种不同形式的成熟mRNA分子的过程。,核酸实验研究技术进展3,11,两条重要信息： 首次发现RNA选择性剪接现象：1980年， Baltimore在研究小鼠IgM 基因表达时，发现不同的外显子组合可以分别产生膜型和分泌型IgM。 研究显示，约35%60

7、%的人类基因在mRNA剪接时有选择性。,核酸实验研究技术进展3,12,主要相关技术： RT-PCR 琼脂糖电泳 基因组DNA测序 cDNA测序 RNA酶保护分析 生物信息学比对,核酸实验研究技术进展3,13,Hela、BEL7402和EC9706细胞系中发现可能存在NRDR (NADP-dependent retinol dehydrogenase/reductase)基因mRNA新的剪接亚型,核酸实验研究技术进展3,14,核酸实验研究技术进展3,15,mRNA选择性剪接的类型 内含子5端剪切位点右移（right shift），导致外显子增长。 内含子5端剪切位点左移（left shift），

8、导致外显子缩短。 内含子3端剪切位点右移（right shift），导致外显子缩短。 内含子3端剪切位点左移（left shift），导致外显子增长。 内含子保留。 外显子切除。 。 。,核酸实验研究技术进展3,16,核酸实验研究技术进展3,17,mRNA选择性剪接的主要生物学意义： mRNA选择性剪接是基因表达调控重要机制之一。 mRNA选择性剪接是产生蛋白质组多样性的重要机制。 mRNA选择性剪接使成熟mRNA更具多样性，因此扩大了蛋白质生物合成模板的数量，同时也使得同源蛋白质的表现型更丰富，增加了彼此间互为制约因素这一新的重要环节。 mRNA选择性剪接是物种进化的重要方式之一。,核酸实验

9、研究技术进展3,18,mRNA选择性剪接是调节基因表达和产生蛋白质组多样性的重要机制,核酸实验研究技术进展3,19,核酸实验研究技术进展3,20,实例2：辅酶II依赖性视黄醇脱氢酶基因mRNA的选择性剪接 辅酶II依赖性视黄醇脱氢酶（NADP-dependent retinol dehydrogenase/reductase，NRDR ）普遍存在于哺乳动物肝脏。 人NRDR基因位于14q11.2，曾被命名为DHRS4，由3个外显子簇（clusters），共97634碱基组成。Cluster 1、Cluster 2和Cluster 3分别含有8、8和7个外显子。 Cluster 1是人与哺乳动物