《RNA剪接和加工》課件

第五節(jié)RNA剪接和加工

大多數(shù)真核生物編碼蛋白質的基因是不連續(xù)基因，內元與編碼序列一起被轉錄。因此mRNA的原初轉錄產(chǎn)物是分子量很大的前體，分子大小極不均一。這些高分子量、不均一的核內RNA稱為核內不均一RNA（heterogeneousnuclearRNA,hnRNA).hnRNA經(jīng)加工和選擇性拼接，產(chǎn)生有功能的成熟的mRNA，釋放到細胞質中。

1精選課件ppt細胞核內的RNA平均長度比mRNA大得多，且長短差異大，稱為核不均一RNA（heterologousnuclearRNA，hnRNA）。hnRNA通常與蛋白質形成核蛋白顆粒，稱為hnRNP。其中蛋白組分很多。2精選課件ppt翻譯轉錄末端修飾剪接RNA剪接、加工均發(fā)生于核內3精選課件ppt三類剪接系統(tǒng):

高等真核生物中，外顯子-內含子邊界、位于內含子內的短的保守序列，由一復雜的核蛋白組成的剪接器復合體對其識別，并切除內含子。有兩組不同的內含子可發(fā)生自我剪接。酵母核前體tRNA內含子的切除。除核前體tRNA外，RNA的剪接都通過酯基轉移（transesterification）反應切除。4精選課件ppt（一）核RNA剪接的模式內含子兩端沒有長的同源或互補序列，但有極短的保守的共有序列，左端（上游）為GT，右端（下游）為AG。這一現(xiàn)象稱為GT-AG規(guī)則。在RNA中則為GU-AG。左端的位點也叫供體位點（donorsite）或者5'，右端也叫受體位點（acceptorsite）或者3'。一、核RNA的剪接5精選課件ppt原則上5′可以和任何3

′

位點進行剪接。剪接位點是通用的；剪接器無組織特異性。6精選課件pptexon-trapping7精選課件ppt內含子切除存在優(yōu)先途徑原初轉錄物缺少內含子5、6缺少內含子4、5、6、7只有內含子3mRNA8精選課件ppt剪接的第一步，是內含子5’端與上游外顯子之間斷裂；5’端與內含子中靠近3’端的一A殘基2’-OH形成一索套形中間產(chǎn)物;A所在位點稱為分支位點（branchsite）;第二步，在3’位點切割，釋放出內含子，連接兩個外顯子。索套（lariat）結構9精選課件ppt兩步反應都通過酯基轉移（transesterification）進行分支位點A殘基2'-OH攻擊5'位點上游外顯子3'-OH攻擊3'位點10精選課件ppt（二）剪接體（spliceosome）剪接器含蛋白與核內小RNA，稱為snRNA（核內小RNA，smallnuclearRNA），大小為100～300（高等真核生物）或者100～>1000（yeast）.以核蛋白形式存在。該核蛋白稱為snRNPs.scRNA（胞質內小RNA，smallcytoplasmicRNA），其形成的核蛋白稱為scRNPs.snoRNA（核仁小RNA，smallnucleolusRNA）：參與rRNA加工。11精選課件pptsnRNP與其它蛋白形成剪接體（spliceosome）。參與剪接的snRNA都很保守，參與剪接的snRNA為U1,U2,U4,U5,U6。每個snRNP含一個snRNA和多個蛋白，其結構核心都有一組8個蛋白。除U6外，都含有保守序列PuAU3-6GPu。snRNA的功能：參與核蛋白復合體的結構構建；通過與靶位點RNA或在snRNA之間的堿基配對來執(zhí)行剪接功能。12精選課件pptU1snRNA可直接與內含子5'位點配對，這是為剪接所必須的。13精選課件ppt剪接體的組裝和剪接過程E復合體A復合體B1復合體B2復合體C1復合體C2復合體14精選課件ppt5’ofIntron剪切與lariat的形成同步

3’ofintron剪切與lariat切除，exons連接同步spliceosome解體與lariat降解同步Cut-ligate15精選課件pptU6與U4、U2通過堿基配對相互作用由于U4和U2都是通過與U6的同一段堿基序列互補配對進行作用，因此U6/U4和U6/U2不能相容。16精選課件ppt二、自我剪接的RNA核酶（ribozyme）：通指具有催化活性的RNA。核酶P是一核蛋白，只一條與蛋白結合的RNA。RNA具有催化tRNA切割的功能；而蛋白的功能是間接的，可能是維持RNA的結構。擬病毒類小RNA可進行自切割反應。盡管是分子內反應，也可分為催化部分和底物部分。I類和II類內含子具有把自己從前體mRNA中剪接出的能力。ThomasCech,Nobelprizein198917精選課件ppt一類內含子（GroupI）35SRNA在體外可自發(fā)剪接，內含子剪下為線型，然后進一步環(huán)化。這一反應只需一種二價陽離子和鳥苷酸（GNP）；GNP必須具自由3'-OH。出現(xiàn)于低等真核生物四膜蟲核內編碼rRNA的基因。在真菌線粒體中很普遍。也存在于噬菌體T4和細菌中。這類內含子具有自我剪接（self-splicing/autosplicing）的能力。18精選課件pptGNP的3’-OH攻擊內含子5’端，形成G-內含子，和外顯子部分；分離的外顯子3’-OH攻擊下一個外顯子的5’端；釋放的內含子3’-OH攻擊自身5’端15堿基處。反應通過三步酯基轉移反應進行。19精選課件ppt20精選課件ppt線型L19RNA可催化寡聚胞苷酸（C5）延長21精選課件ppt具有9個配對區(qū)（雙螺旋區(qū)），其中P4、P7比較保守；P3、P4、P6、P7形成內含子的“核心”，是可進行具催化反應的最小區(qū)域；P1包括一段外顯子，稱為IGS（internalguidesequence）。I類內含子的一般二級結構22精選課件pptII類內含子的domain5和domain6的結構，類似于和核RNA內含子剪接體中U6-U2及U2-內含子配對形成的結構。(II類內含子)(核RNA內含子剪接體)二類（groupII）內含子的剪接23精選課件ppt三類內含子剪接模式的比較核RNA內含子和II類內含子的剪接很相似：靠近3’剪接位點的一A的2'-OH攻擊內含子5'末端，形成索套（lariat）中間體。都是通過酯基轉移反應進行；24精選課件ppt三、酵母tRNA的剪接前面的剪接反應是依賴于一些短的保守序列，轉酯反應與連接反應同時進行。在酵母tRNA的剪接過程中，采用了不同的機制，鏈的斷裂與連接是兩個獨立的反應。25精選課件ppttRNA的剪接與成熟（真核生物）

Endonuclease環(huán)化磷酸二酯酶

CPDaseOH3’ACC5‘NP2‘3‘Kinase+GTP3’ACC5‘26精選課件ppt3’ACC5‘NP2‘3‘P腺嘌呤合成酶、Ligase+ATP3’ACC5‘NP2‘3‘PpPLigase3’ACC5‘NP2‘3‘P2‘磷酸轉移酶3’ACC5‘N2‘3‘P27精選課件ppt四、RNA的末端修飾（一）mRNA的5'端修飾1、加帽在磷酸酶的作用下，將5′-端的磷酸基水解，然后再加上鳥苷三磷酸，形成GpppN的結構，再對G進行甲基化。新加的G以反方向與5′連接，這一結構稱為帽子（cap）結構5′5′Gppp+pppApNpNp...↓5′5′GpppApNpNp...+pp+p28精選課件ppt2、甲基化只在末端G的7位甲基化的帽子稱為帽子0（cap0），寫作m7GpppX；若第二個核苷酸2'-OH甲基化，則稱為帽子1（cap1），寫作m7GpppXm；若第三個核苷酸2’-OH甲基化，則稱為帽子2（cap2），寫作m7GpppXmpYm。29精選課件pptmRNA3'末端的產(chǎn)生PolI和polIII在特定的位點終止合成（二）RNA的3'末端修飾PolII無特定終止位點？30精選課件pptPolII無特定終止位點，3’-OH末端通過在特定位點切割后加上poly(A)來形成。末端的AAUAAA序列作為切割和添加poly(A)的位點的信號。31精選課件ppt產(chǎn)生正確的末端結構需要核酸內切酶（由CFI和CFII組成）切割RNA；特異組分（CPSF）識別AAUAAA序列；激發(fā)因子CstF，結合在切割位點下游一富含G-U的序列。

poly(A)聚合酶（PAP）合成poly(A)尾部；32精選課件ppt酵母中rRNA的一般加工過程rRNA的切割真核rRNA前體包括18S,5.8S,28SrRNA；前體rRNA在高等真核生物中為45SRNA，低等真核生物（酵母）中為35SRNA。成熟rRNA通過對前前體rRNA的切割和修剪（trimming）反應形成。五、rRNA的加工33精選課件ppt細菌rRNA基因中還常包含有1～2個tRNA基因TherrnoperonscontaingenesforbothrRNAandtRNA.34精選課件ppt脊椎動物rRNA有大量的甲基化位點，位于保守位置；大多數(shù)snoRNA含有與18S、28SRNA甲基化位點互補的序列；堿基配對形成的雙螺旋結構可為甲基化酶所識別。35精選課件ppt酵母rRNA中假尿苷的合成36精選課件ppt五、RNA編輯RNA編輯（RNAediting）是指在RNA水平改變遺傳信息的加工。在哺乳動物細胞中，有時mRNA的單個堿基可被替代，從而改變編碼的蛋白序列。在錐蟲線粒體中，幾個基因中可被系統(tǒng)地添加或刪除。37精選課件ppt載脂蛋白B（apo-lipoproteinB,apoB）基因在動物肝臟和小腸中的表達。CU轉變通過脫氨反應進行，由脫氨酶催化。38精選課件ppt細胞色素氧化酶II蛋白的序列與其基因相比，發(fā)生了移碼（frameshift）。移碼