轉(zhuǎn)錄后遺傳信息的擴展

關(guān)于轉(zhuǎn)錄后遺傳信息的擴展第1頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六第一節(jié)mRNA前體加工的分子基礎(chǔ)一、核不均一mRNA（hnRNA）真核基因是單順反子！平均每個基因8個內(nèi)含子；占比例高，有的基因內(nèi)含子達99%。第2頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六5‘-UTR3‘-UTR第3頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六RNA剪接的4種方式：類型I自我剪接、類型II自我剪接、hnmRNA的剪接和核tRNA的自我剪接。第4頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六剪接體內(nèi)含子主要內(nèi)含子剪接位點特征邊界序列：5-GU---AG-3

內(nèi)含子還有分支保守序列。分支位點？酵母：UACUAAC高等真核：YNCURAY（A代表分支形成點，N任意堿基、R嘌呤、Y嘧啶）第5頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六

次要內(nèi)含子剪接特征：

邊界序列：5-AU----AC-3上述內(nèi)含子需要剪接蛋白和snRNA參與剪接2.自我剪接內(nèi)含子：細菌、真核生物細胞器、低等真核生物細胞核；I型內(nèi)含子：邊界序列5-U---G-3。II型內(nèi)含子：邊界序列5-GU----AG-3III型內(nèi)含子：第6頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六二、催化活性的小核RNA（snRNA）

是真核生物轉(zhuǎn)錄后加工過程中RNA剪接體（spliceosome）的主要成分，參與mRNA前體的加工過程。其長度在哺乳動物中約為100-215個核苷酸，主要有6種，常與核蛋白結(jié)合，形成snRNP（小核核糖體蛋白顆粒）第7頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六三、剪接蛋白酵母中有30多種剪接蛋白1.SR蛋白含Ser和Arg二肽重復(fù)序列，在hnRNA剪接中起重要作用。廣泛存在于動物、部分植物；分子量10-50KD.2.與多聚嘧啶串結(jié)合的蛋白現(xiàn)發(fā)現(xiàn)的有4種，2種U2輔助因子，多嘧啶串結(jié)合蛋白，串聯(lián)剪接因子。第8頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六3.snRNP聯(lián)結(jié)蛋白：小核核糖核蛋白顆粒（smallnuclearribonucleoproteinparticles）4.其他蛋白RNA解旋酶類剪接因子KH結(jié)合域剪接因子第9頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六四、剪接體Spliceosome，進行RNA剪接時形成的多組分復(fù)合物，其大小為50-60S，主要是由hnRNA、snRNA和蛋白質(zhì)組成。snRNA主要有U1\U2\U3\U4\U5等剪接體的組裝是非常復(fù)雜的過程。第10頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六第11頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六第二節(jié)內(nèi)含子的剪接snRNP蛋白結(jié)合到pro-mRNA前體剪接位點，促進U2snRNP結(jié)合到分支序列，SR蛋白發(fā)揮跨內(nèi)含子識別功能。真核基因內(nèi)含子長度差異很大，剪接裝置需要在巨大的內(nèi)含子RNA中識別小小的外顯子。第12頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六一、剪接體參與的內(nèi)含子共有序列的識別和剪接復(fù)合體的組裝U1snRNP首先識別內(nèi)含子的5端剪接位點，U2snRNP識別分支位點，確定要被刪除的內(nèi)含子。隨后，U5snRNP取代U1snRNP，U6snRNP取代U2snRNP。形成活性60s剪接體。發(fā)生轉(zhuǎn)脂反應(yīng)，切去RNA前體的內(nèi)含子，連接相鄰?fù)怙@子。第13頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六剪接過程第14頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六第15頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六第16頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六二、自我剪接機制I型內(nèi)含子剪接機制I型內(nèi)含子具有自我剪接的功能。在剪接反應(yīng)中，要有鳥嘌呤核苷的輔助。有9個由堿基配對形成的特定二級結(jié)構(gòu)。2.II型內(nèi)含子主要存在于線粒體中的一類自我剪接內(nèi)含子，遵從GT--AG規(guī)律。6個結(jié)構(gòu)域可形成發(fā)夾環(huán)。不需要鳥苷的輔助。第17頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六I型內(nèi)含子第18頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六I型內(nèi)含子第19頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六第3節(jié)變位剪接和反式剪接常規(guī)剪接形式：剪接體參與的主要剪接方式內(nèi)含子自我剪接非常規(guī)剪接形式：變位剪接（選擇性剪接）反式剪接第20頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六變位剪接（選擇性剪接）：是指從一個hnmRNA通過不同的剪接方式產(chǎn)生不同的成熟mRNA，產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)表型。人類基因組約有35000個基因，其中有約40%一60%的基因存在變位剪接過程。反式剪接：指的是兩條不同的mRNA的外顯子連接到一起。與正常的順式剪接不同，“經(jīng)典”反式剪接見于錐蟲和線蟲，近期在人類身上也發(fā)現(xiàn)了反式剪接。第21頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六一、變位剪接（選擇性剪接）1.基本形式：改變常規(guī)剪接位點，相同的hnmRNA產(chǎn)生多個成熟mRNA。存在多個潛在剪接位點。外顯子剪接位點選擇性剪接內(nèi)含子剪接位點選擇性剪接外顯子的選擇保留或切除多個外顯子的可變拼接內(nèi)含子的可變保留第22頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六2.剪接的發(fā)生方式組織特異性可變剪接誘導(dǎo)變位剪接3.變位剪接的調(diào)控多種順式作用元件：如，ESE（外顯子剪接增強子）,ESS（外顯子剪接沉默子），ISE（內(nèi)含子剪接增強子），ISS。多種反式作用因子：SR蛋白等。二、反式剪接第23頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六第四節(jié)RNA編輯一、RNA編輯的概念：是指mRNA分子中，由于核苷酸的缺失，插入或置換，基因轉(zhuǎn)錄物的序列不與基因編碼序列互補，使翻譯生成的蛋白質(zhì)的氨基酸組成，不同于基因序列中的編碼信息現(xiàn)象。最早在原生動物椎蟲線粒體中發(fā)現(xiàn)。第24頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六二、RNA編輯的方式插入或缺失編輯替換編輯，一般為C變U，偶有U變C。三、RNA編輯位點特征不同生物不同基因間的RNA編輯位點和數(shù)量存在差異，直接影響編輯的效果。同一基因編輯位點可能存在物種差異。第25頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六四、RNA編輯的作用1.RNA編輯豐富了遺傳信息RNA編輯是線粒體基因加工成熟的必需程序；也是細胞核調(diào)控線粒體基因表達的重要形式。一定程度上解釋了核基因密碼子和線粒體基因密碼子間的差異2.線粒體RNA編輯使某些植物細胞質(zhì)雄性不育現(xiàn)象機制得到解釋3.RNA的編輯豐富和發(fā)展了中心法則第26頁，共28頁，2023年，2月20日，星期六補充：RNA拼接的生物學(xué)意義RNA拼接是生物長期進化的結(jié)果。基因與基因產(chǎn)物蛋白質(zhì)是由一些模塊元件裝配而成，從也有的資料分析中發(fā)現(xiàn)，約半數(shù)的外顯子與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域、亞基或基序有很好的對應(yīng)關(guān)系。例如血紅蛋白基因3個外顯子，第1個外顯子對應(yīng)第1個結(jié)構(gòu)域，第2個外顯子對應(yīng)第2、3結(jié)構(gòu)域，第3個外顯子對應(yīng)第4結(jié)構(gòu)域。RNA拼接是基因表達調(diào)控的重要環(huán)節(jié)，通過選擇性拼接控制生物機體生長發(fā)育，精確調(diào)控基因表達?；蛴赡K裝配而成，