中山大学分子生物学

五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（1）断裂基因（splitgenes）真核生物大多数核mRNA基因都是断裂基因，内含子数目可高达60个（0~60）不少核tRNA基因也是断裂基因，但内含子较小（10bp左右），且只有1个，一般在相应于反密码子的碱基附近一些rRNA基因也是断裂基因线粒体和叶绿体中也有断裂基因现在是1页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接Step1：内含子内的一个腺苷酸的2’羟基进攻连接内含子5’端与外显子的磷酸二酯键，产生一个游离的外显子（5’外显子）与一个套环（lariat）结构（内含子+3’端外显子）的中间产物Step2：5’端外显子的3’羟基进攻连接内含子3’端与外显子的磷酸二酯键，使两外显子连接起来，并产生套环状的内含子现在是2页\一共有45页\编辑于星期二SimplifiedmechanismofnuclearmRNAprecursorsplicing现在是3页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接剪接信号（splicingsignals）高等真核生物5’-AG/GUAAGU——YNCURAC—YnNAG/G-3’

Y：嘧啶（UorC）Yn：约由9个嘧啶组成R：嘌呤（AorG）

A：形成套环结构的分枝点现在是4页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接剪接信号（splicingsignals）酵母

5’-AG/GUAUGU——UACUAAC—YAG/G(UU)-3’

现在是5页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接剪接信号（splicingsignals）剪接信号发生变化，则剪接就会受到影响（改变）现在是6页\一共有45页\编辑于星期二Criticalsignalsforsplicing现在是7页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接剪接体（spliceosomes）核mRNA前体、snRNAs(snuRNAs)与蛋白质的复合体，能进行核mRNA前体的剪接snRNAs(snuRNAs):smallnuclearRNAs，即核小分子RNA，有U1,U2,U4,U5,U6现在是8页\一共有45页\编辑于星期二SequencesandsecondarystructuresofthehumansnRNAs现在是9页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接剪接体（spliceosomes）snRNAs是用于识别剪接信号的，它们与蛋白质一起，组成核小分子核糖核蛋白（smallnuclearribonuclearproteins,snRNPs）与snRNAs相应，有U1snRNP,U2snRNP,U4snRNP,U5snRNP,U6snRNP现在是10页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接剪接体（spliceosomes）U1snRNP能与5’剪接位点的保守序列配对，这种配对（结合）是剪接所必需的，但光有配对还不足以促成剪接现在是11页\一共有45页\编辑于星期二Theeffectofwild-typeandmutant5’-splicesiteswithwild-typeandmutantU1snRNAsonsplicingSplicingNosplicingSplicingSplicingNosplicingNosplicing现在是12页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接剪接体（spliceosomes）U6snRNP能与内含子的5’端配对，在剪接过程中还与U2配对，这些结合都是剪接所必需的现在是13页\一共有45页\编辑于星期二现在是14页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接剪接体（spliceosomes）U2snRNP能与分枝位点周围的序列配对，且能与U6相互作用（通过碱基配对），对确定分枝位点及剪接都是必不可少的现在是15页\一共有45页\编辑于星期二BasepairingbetweenyeastU2andyeastbranchpointsequences现在是16页\一共有45页\编辑于星期二BasepairingbetweenU2andU6现在是17页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接剪接体（spliceosomes）U5snRNP能与5’端外显子的最后一个核苷酸和3’端外显子的第一个核苷酸结合，即能通过分子间相互作用把相邻的两个外显子靠在一起，是剪接的第二步所必需的现在是18页\一共有45页\编辑于星期二

TheinteractionofU5withthesplicingsubstrates现在是19页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接剪接体（spliceosomes）U4snRNP能与U6的部分序列配对，从而与U6结合在一起，使U6处于不活动状态当U6需要发挥作用时，U4便与U6分离，使U6能参与剪接过程现在是20页\一共有45页\编辑于星期二PostulatedbasepairingbetweenU4andU6snRNAs现在是21页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接剪接体的组装剪接体周期（thespliceosomecycle）

spliceosomesplicingspliceosomeassemblyactivitydisassembly现在是22页\一共有45页\编辑于星期二ThespliceosomecycleCC:CommitmentComplex（定型复合物）现在是23页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接剪接因子（splicingfactors）实际上，剪接除了需要U1，U2，U4，U5，U6这几种snRNPs外，还需要一些称为剪接因子的蛋白质现在是24页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接选择性剪接（alternativesplicing）非特异的、默认的、唯一的剪接方式是组成型剪接（constitutivesplicing）选择性剪接：一个基因转录出来的RNA前体，通过不同的剪接方式（选择不同的外显子）而形成不同的成熟mRNA，产生不同的蛋白质现在是25页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接选择性剪接（alternativesplicing）选择性剪接往往与发育时期、细胞类型等有关在20个真核mRNA前体中，约有1个可进行选择性剪接在人类中，选择性剪接的比例更高现在是26页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接选择性剪接（alternativesplicing）选择性剪接最初在小鼠免疫球蛋白重链基因中发现，该基因通过选择性剪接，可产生分泌形式（s）与膜结合形式（m）的2种蛋白质现在是27页\一共有45页\编辑于星期二Alternativesplicingpatterninthemouseimmunoglobulin

heavy-chaingeneThisexonencodesthemembraneanchorregion现在是28页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接选择性剪接（alternativesplicing）通过选择性剪接，可对基因的表达起一定的调控作用，因此选择性剪接常用于在不同的组织或发育时期产生组织特异或调控发育的蛋白质

现在是29页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（2）核mRNA前体的剪接选择性剪接（alternativesplicing）选择性剪接还可有重要的生物学效应，如在果蝇的性决定体系中起重要的作用果蝇的性决定中，有3个基因进行选择性剪接Sex

lethal(Sxl)transformer(tra)doublesex(dsx)现在是30页\一共有45页\编辑于星期二AlternativesplicingcascadeinDrosophilasexdetermination现在是31页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（3）自剪接的内含子（self-splicingintrons）最初由ThomasCech等人在四膜虫(Tetrahymena)的26SrRNA基因中发现该基因转录的rRNA前体有1个内含子，而其剪接不需要剪接体，也不需要任何蛋白质的帮助，因此是一种自剪接现在是32页\一共有45页\编辑于星期二Self-splicingofgroupIintrons现在是33页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（3）自剪接的内含子（self-splicingintrons）自剪接的内含子在核rRNA基因、细胞器基因和原核基因中都存在根据这些内含子的二级结构（保守序列）及剪接机制，可把它们分为

I类内含子（groupIintrons）和II类内含子（groupIIintrons）自剪接内含子的发现导致“ribozyme”（核酶）这一概念的提出现在是34页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（3）自剪接的内含子（self-splicingintrons）I类内含子一般都是核rRNA基因的内含子（主要在纤毛虫中）还有一些是线粒体基因、叶绿体基因及细菌基因的内含子，在体内也进行自剪接现在是35页\一共有45页\编辑于星期二Thethree-dimensionalstructureoftheTetrahymena

groupIintron现在是36页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（3）自剪接的内含子（self-splicingintrons）I类内含子的剪接机制Step1：外源鸟苷酸（GTP）的羟基进攻内含子5’端的A（连结UA的磷酸二酯键），释放出5’外显子（外显子1），并形成一中间产物Step2：5’外显子3’端的羟基进攻3’外显子（外显子2）5’端的磷酸二酯键，使5’外显子与3’外显子连结起来，并释放出内含子现在是37页\一共有45页\编辑于星期二Self-splicingofTetrahymenarRNAprecursor现在是38页\一共有45页\编辑于星期二五、转录后的基因表达调控1.RNA剪接（RNAsplicing）（3）自剪接的内含子（self-splicingintrons）II类内含子主要存于线粒体基因、叶绿体基因及细菌基因中，在体外条件下可自剪接，在体内往往有蛋白质参与剪接剪接机制与核mRNA内含子的有很大的相似性（形成套环中间产物等）现在是39页\一共有45页\编辑于星期二Thestructureandself-splicingpathwayof