轉(zhuǎn)錄后遺傳信息的擴(kuò)展

關(guān)于轉(zhuǎn)錄后遺傳信息的擴(kuò)展第1頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(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(gè)基因8個(gè)內(nèi)含子；占比例高，有的基因內(nèi)含子達(dá)99%。第2頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月5‘-UTR3‘-UTR第3頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月剪接體內(nèi)含子主要內(nèi)含子剪接位點(diǎn)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(diǎn)？酵母：UACUAAC高等真核：YNCURAY（A代表分支形成點(diǎn)，N任意堿基、R嘌呤、Y嘧啶）第5頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月

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(xì)菌、真核生物細(xì)胞器、低等真核生物細(xì)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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月二、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(dòng)物中約為100-215個(gè)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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月三、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(dòng)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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月3.snRNP聯(lián)結(jié)蛋白：小核核糖核蛋白顆粒（smallnuclearribonucleoproteinparticles）4.其他蛋白R(shí)NA解旋酶類剪接因子KH結(jié)合域剪接因子第9頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月四、剪接體Spliceosome，進(jìn)行RNA剪接時(shí)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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第11頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)內(nèi)含子的剪接snRNP蛋白結(jié)合到pro-mRNA前體剪接位點(diǎn)，促進(jìn)U2snRNP結(jié)合到分支序列，SR蛋白發(fā)揮跨內(nèi)含子識(shí)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(shí)別小小的外顯子。第12頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月一、剪接體參與的內(nèi)含子共有序列的識(shí)別和剪接復(fù)合體的組裝U1snRNP首先識(shí)別內(nèi)含子的5端剪接位點(diǎn)，U2snRNP識(shí)別分支位點(diǎn)，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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月剪接過程第14頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第15頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月二、自我剪接機(jī)制I型內(nèi)含子剪接機(jī)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(gè)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(gè)結(jié)構(gòu)域可形成發(fā)夾環(huán)。不需要鳥苷的輔助。第17頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月I型內(nèi)含子第18頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月I型內(nèi)含子第19頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月變位剪接（選擇性剪接）：是指從一個(gè)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(gè)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，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月一、變位剪接（選擇性剪接）1.基本形式：改變常規(guī)剪接位點(diǎn)，相同的hnmRNA產(chǎn)生多個(gè)成熟mRNA。存在多個(gè)潛在剪接位點(diǎn)。外顯子剪接位點(diǎn)選擇性剪接內(nèi)含子剪接位點(diǎn)選擇性剪接外顯子的選擇保留或切除多個(gè)外顯子的可變拼接內(nèi)含子的可變保留第22頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月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(qiáng)子）,ESS（外顯子剪接沉默子），ISE（內(nèi)含子剪接增強(qiáng)子），ISS。多種反式作用因子：SR蛋白等。二、反式剪接第23頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(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(bǔ)，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(dòng)物椎蟲線粒體中發(fā)現(xiàn)。第24頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月二、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(diǎn)特征不同生物不同基因間的RNA編輯位點(diǎn)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(diǎn)可能存在物種差異。第25頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月四、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(xì)胞核調(diào)控線粒體基因表達(dá)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(xì)胞質(zhì)雄性不育現(xiàn)象機(jī)制得到解釋3.RNA的編輯豐富和發(fā)展了中心法則第26頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月補(bǔ)充：RNA拼接的生物學(xué)意義RNA拼接是生物長期進(jìn)化的結(jié)果?；蚺c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(gè)外顯子，第1個(gè)外顯子對應(yīng)第1個(gè)結(jié)構(gòu)域，第2個(gè)外顯子對應(yīng)第2、3結(jié)構(gòu)域，第3個(gè)外顯子對應(yīng)第4結(jié)構(gòu)域。RNA拼接是基因表達(dá)調(diào)控的重要環(huán)節(jié)，通過選擇性拼接控制生物機(jī)體生長發(fā)育，精確調(diào)控基因表達(dá)?；蛴赡K裝配而成