转录后遗传信息的扩展

关于转录后遗传信息的扩展第一节mRNA前体加工的分子基础一、核不均一mRNA（hnRNA）真核基因是单顺反子！平均每个基因8个内含子；占比例高，有的基因内含子达99%。第2页,共28页，星期六，2024年，5月5‘-UTR3‘-UTR第3页,共28页，星期六，2024年，5月RNA剪接的4种方式：类型I自我剪接、类型II自我剪接、hnmRNA的剪接和核tRNA的自我剪接。第4页,共28页，星期六，2024年，5月剪接体内含子主要内含子剪接位点特征边界序列：5-GU---AG-3

内含子还有分支保守序列。分支位点？酵母：UACUAAC高等真核：YNCURAY（A代表分支形成点，N任意碱基、R嘌呤、Y嘧啶）第5页,共28页，星期六，2024年，5月

次要内含子剪接特征：

边界序列：5-AU----AC-3上述内含子需要剪接蛋白和snRNA参与剪接2.自我剪接内含子：细菌、真核生物细胞器、低等真核生物细胞核；I型内含子：边界序列5-U---G-3。II型内含子：边界序列5-GU----AG-3III型内含子：第6页,共28页，星期六，2024年，5月二、催化活性的小核RNA（snRNA）

是真核生物转录后加工过程中RNA剪接体（spliceosome）的主要成分，参与mRNA前体的加工过程。其长度在哺乳动物中约为100-215个核苷酸，主要有6种，常与核蛋白结合，形成snRNP（小核核糖体蛋白颗粒）第7页,共28页，星期六，2024年，5月三、剪接蛋白酵母中有30多种剪接蛋白1.SR蛋白含Ser和Arg二肽重复序列，在hnRNA剪接中起重要作用。广泛存在于动物、部分植物；分子量10-50KD.2.与多聚嘧啶串结合的蛋白现发现的有4种，2种U2辅助因子，多嘧啶串结合蛋白，串联剪接因子。第8页,共28页，星期六，2024年，5月3.snRNP联结蛋白：小核核糖核蛋白颗粒（smallnuclearribonucleoproteinparticles）4.其他蛋白RNA解旋酶类剪接因子KH结合域剪接因子第9页,共28页，星期六，2024年，5月四、剪接体Spliceosome，进行RNA剪接时形成的多组分复合物，其大小为50-60S，主要是由hnRNA、snRNA和蛋白质组成。snRNA主要有U1\U2\U3\U4\U5等剪接体的组装是非常复杂的过程。第10页,共28页，星期六，2024年，5月第11页,共28页，星期六，2024年，5月第二节内含子的剪接snRNP蛋白结合到pro-mRNA前体剪接位点，促进U2snRNP结合到分支序列，SR蛋白发挥跨内含子识别功能。真核基因内含子长度差异很大，剪接装置需要在巨大的内含子RNA中识别小小的外显子。第12页,共28页，星期六，2024年，5月一、剪接体参与的内含子共有序列的识别和剪接复合体的组装U1snRNP首先识别内含子的5端剪接位点，U2snRNP识别分支位点，确定要被删除的内含子。随后，U5snRNP取代U1snRNP，U6snRNP取代U2snRNP。形成活性60s剪接体。发生转脂反应，切去RNA前体的内含子，连接相邻外显子。第13页,共28页，星期六，2024年，5月剪接过程第14页,共28页，星期六，2024年，5月第15页,共28页，星期六，2024年，5月第16页,共28页，星期六，2024年，5月二、自我剪接机制I型内含子剪接机制I型内含子具有自我剪接的功能。在剪接反应中，要有鸟嘌呤核苷的辅助。有9个由碱基配对形成的特定二级结构。2.II型内含子主要存在于线粒体中的一类自我剪接内含子，遵从GT--AG规律。6个结构域可形成发夹环。不需要鸟苷的辅助。第17页,共28页，星期六，2024年，5月I型内含子第18页,共28页，星期六，2024年，5月I型内含子第19页,共28页，星期六，2024年，5月第3节变位剪接和反式剪接常规剪接形式：剪接体参与的主要剪接方式内含子自我剪接非常规剪接形式：变位剪接（选择性剪接）反式剪接第20页,共28页，星期六，2024年，5月变位剪接（选择性剪接）：是指从一个hnmRNA通过不同的剪接方式产生不同的成熟mRNA，产生不同的蛋白质表型。人类基因组约有35000个基因，其中有约40%一60%的基因存在变位剪接过程。反式剪接：指的是两条不同的mRNA的外显子连接到一起。与正常的顺式剪接不同，“经典”反式剪接见于锥虫和线虫，近期在人类身上也发现了反式剪接。第21页,共28页，星期六，2024年，5月一、变位剪接（选择性剪接）1.基本形式：改变常规剪接位点，相同的hnmRNA产生多个成熟mRNA。存在多个潜在剪接位点。外显子剪接位点选择性剪接内含子剪接位点选择性剪接外显子的选择保留或切除多个外显子的可变拼接内含子的可变保留第22页,共28页，星期六，2024年，5月2.剪接的发生方式组织特异性可变剪接诱导变位剪接3.变位剪接的调控多种顺式作用元件：如，ESE（外显子剪接增强子）,ESS（外显子剪接沉默子），ISE（内含子剪接增强子），ISS。多种反式作用因子：SR蛋白等。二、反式剪接第23页,共28页，星期六，2024年，5月第四节RNA编辑一、RNA编辑的概念：是指mRNA分子中，由于核苷酸的缺失，插入或置换，基因转录物的序列不与基因编码序列互补，使翻译生成的蛋白质的氨基酸组成，不同于基因序列中的编码信息现象。最早在原生动物椎虫线粒体中发现。第24页,共28页，星期六，2024年，5月二、RNA编辑的方式插入或缺失编辑替换编辑，一般为C变U，偶有U变C。三、RNA编辑位点特征不同生物不同基因间的RNA编辑位点和数量存在差异，直接影响编辑的效果。同一基因编辑位点可能存在物种差异。第25页,共28页，星期六，2024年，5月四、RNA编辑的作用1.RNA编辑丰富了遗传信息RNA编辑是线粒体基因加工成熟的必需程序；也是细胞核调控线粒体基因表达的重要形式。一定程度上解释了核基因密码子和线粒体基因密码子间的差异2.线粒体RNA编辑使某些植物细胞质雄性不育现象机制得到解释3.RNA的编辑丰富和发展了中心法则第26页,共28页，星期六，2024年，5月补充：RNA拼接的生物学意义RNA拼接是生物长期进化的结果。基因与基因产物蛋白质是由一些模块元件装配而成，从也有的资料分析中发现，约半数的外显子与蛋白质结构域、亚基或基序有很好的对应关系。例如血红蛋白基因3个外显子，第1个外显子对应第1个结构域，第2个外显子对应第2、3结构域，第3个外显子对应第4结构域。RNA拼接是基因表达调控的重要环节，通过选择性拼接控制生物机体生长发育，精确调控基因表达。基因由模块装配而成，模块间隔序列