《基础分子生物学课件24RNA的剪切与加工》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基础分子生物学课件24RNA的剪切与加工（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Chapter 24Chapter 24 RNA SPLICING AND RNA SPLICING AND PROCESSINGPROCESSING RNARNA的剪接和加工的剪接和加工 24 124 1 Introduction Introduction 引言引言 hnRNAhnRNA是是 由许多小由许多小 球状结构球状结构 组成的核组成的核 糖核蛋白糖核蛋白 颗粒颗粒 在细胞核中在细胞核中 mRNA mRNA的加工包的加工包 括括3 3 和和5 5 修饰以修饰以 及内含子的去除及内含子的去除 等等 剪接需要在剪接需要在 内含子与外显子内含子与外显子 交界处产生断裂交界处产生断裂 然后将外
2、显子然后将外显子 末端连接末端连接 成熟成熟 的的mRNAmRNA通过核通过核 孔被运到细胞质孔被运到细胞质 中去中去 在那里它在那里它 完成翻译完成翻译 24 2 24 2 Nuclear splice junctions are short Nuclear splice junctions are short sequences sequences 细胞核内的细胞核内的RNARNA剪接位点是各种剪接位点是各种 短序列短序列 剪接位点是指外显子内含子交界处序列剪接位点是指外显子内含子交界处序列 它它 们一般根据与内含子的相对位置命名们一般根据与内含子的相对位置命名 内含子内含子5 5 端的端
3、的5 5 剪接位点含共有序列剪接位点含共有序列GU GU 内含子内含子3 3 端的端的3 3 剪接位点含共有序列剪接位点含共有序列AG AG GU AGGU AG规则规则 最初在最初在DNADNA序列中被称作序列中被称作GT GT AGAG规则规则 描述了在前体描述了在前体mRNAmRNA中内含子的最中内含子的最 初及最末位置上必须出现的恒定的双碱基初及最末位置上必须出现的恒定的双碱基 内含子的末端按内含子的末端按GU AGGU AG规则定义规则定义 24 4 24 4 pre mRNA splicing proceeds through a pre mRNA splicing proceed
4、s through a lariat lariat 前体前体mRNAmRNA剪接要通过套索结构剪接要通过套索结构 当当5 5 剪接位点被剪开剪接位点被剪开 且内含子且内含子5 5 端连接到端连接到 内含子分支位点上的内含子分支位点上的A A的的2 2 位置时位置时 将形成将形成 套索结构套索结构 当当3 3 剪接位点被剪开剪接位点被剪开 内含子将以套索的形内含子将以套索的形 式被释放式被释放 其左右的外显子将会连接在一起其左右的外显子将会连接在一起 5 5 和和3 3 剪接位点以及分支位点对剪接过程而言剪接位点以及分支位点对剪接过程而言 是充分必要条件是充分必要条件 分支位点的序列在酵母中是完
5、全保守的分支位点的序列在酵母中是完全保守的 但在但在 较高等的真核生物中较高等的真核生物中 其保守性则不是很高其保守性则不是很高 剪接反应分两个剪接反应分两个 阶段阶段 5 5 外显子首外显子首 先被切开先被切开 然后与然后与 另一个外显子的另一个外显子的 5 5 相连相连 24 5 24 5 snRNAs are required for splicing snRNAs are required for splicing snsnRNARNA是剪接必需的是剪接必需的 参与剪接过程的参与剪接过程的5 5个个snRNPsnRNP是是U1 U2 U4 U5U1 U2 U4 U5 和和U6U6 sn
6、RNPsnRNP和其他一些辅助蛋白质共同构成了剪和其他一些辅助蛋白质共同构成了剪 接体接体 24 6 24 6 U1 snRNP initiates splicingU1 snRNP initiates splicing U1 snRNPU1 snRNP启动剪接启动剪接 U1 snRNPU1 snRNP通过通过RNA RNARNA RNA配对反应与配对反应与5 5 剪接位剪接位 点结合点结合 从而起始剪接过程从而起始剪接过程 E E复合体包括结合在复合体包括结合在5 5 剪接位点的剪接位点的U1 snRNP U1 snRNP 结结 合在分支位点与合在分支位点与3 3 剪接位点间嘧啶富集区的剪接
7、位点间嘧啶富集区的 U2AFU2AF和连接和连接U1 snRNPU1 snRNP与与U2AFU2AF的的SRSR蛋白蛋白 人类人类U1 snRNPU1 snRNP有有 一个可产生数个一个可产生数个 结构域的配对结结构域的配对结 构构 其其5 5 端保留着端保留着 单链形式单链形式 可以可以 与与5 5 剪接位点配剪接位点配 对对 E E复合物由三种物质连续地加入而成复合物由三种物质连续地加入而成 即即U1 snRNPU1 snRNP加到加到 5 5 剪接位点剪接位点 U2AF U2AF加到嘧啶区加到嘧啶区 3 3 剪接位点剪接位点 以及桥连蛋以及桥连蛋 白白SF1 BBPSF1 BBP的加入的
8、加入 24 7 24 7 The E complex can be formed by intron The E complex can be formed by intron definition or exon definition definition or exon definition E E复合物可通过内复合物可通过内 含子定界或外显子定界来形成含子定界或外显子定界来形成 形成形成E E复合体的直接方法是复合体的直接方法是U1 snRNPU1 snRNP结合结合 在在5 5 剪接位点且剪接位点且U2AFU2AF结合在分支位点和结合在分支位点和3 3 剪接位点之间的嘧啶区剪接位点之间
9、的嘧啶区 另一个可能是在嘧啶区的另一个可能是在嘧啶区的U2AFU2AF和下游和下游5 5 剪剪 接位点的接位点的U1 snRNPU1 snRNP之间形成复合体之间形成复合体 当当U2 snRNPU2 snRNP结合在分支位点时结合在分支位点时 E E复合体转复合体转 变成变成A A复合体复合体 多条途径可以启动对多条途径可以启动对5 5 和和3 3 剪接位点的识别剪接位点的识别 24 8 24 8 5 snRNPs form the spliceosome 5 snRNPs form the spliceosome 五种五种snRNPsnRNP形成了剪接体形成了剪接体 U5U5和和U4 U6
10、snRNPU4 U6 snRNP的结合把的结合把A A复合体变成复合体变成B1B1剪剪 接体接体 其中包含了所有剪接所必需的元件其中包含了所有剪接所必需的元件 剪接体在剪接过程中经历了一系列其他的复合剪接体在剪接过程中经历了一系列其他的复合 体形式体形式 剪接反应经过几个剪接反应经过几个 互相独立的阶段互相独立的阶段 在此过程中在此过程中 能够能够 识别共有序列的各识别共有序列的各 组分之间的相互作组分之间的相互作 用导致剪接体的形用导致剪接体的形 成成 24 10 24 10 Splicing is connected to export of Splicing is connected t
11、o export of mRNA mRNA 剪接与剪接与mRNAmRNA出核相关联出核相关联 REFREF蛋白通过和剪接体的连接而结合到剪接蛋白通过和剪接体的连接而结合到剪接 位点位点 剪接后剪接后 它们依旧附着于它们依旧附着于RNARNA外显子外显子 外显子外显子 连接处连接处 它们和转运蛋白它们和转运蛋白TAP MexTAP Mex相互作用相互作用 并将并将 RNARNA运出核孔运出核孔 外显子连接复合体外显子连接复合体 通过识别剪接复合通过识别剪接复合 体结合到体结合到RNARNA上上 REFREF蛋白结合蛋白结合 剪接因子并保剪接因子并保 留在剪接产物留在剪接产物 上上 REF REF
12、结合结合 到位于核孔的到位于核孔的 出核因子上出核因子上 24 11 24 11 Group II introns autosplice via lariat Group II introns autosplice via lariat formation formation II II类内含子通过套索结构进行自我剪接类内含子通过套索结构进行自我剪接 II II类内含子通过自我催化剪接活动从类内含子通过自我催化剪接活动从RNARNA上切上切 除自身除自身 II II类内含子的剪接点和剪接机制同细胞核内含类内含子的剪接点和剪接机制同细胞核内含 子相似子相似 II II类内含子折叠成二级结构以产生
13、催化位点类内含子折叠成二级结构以产生催化位点 这个位点类似于这个位点类似于U6 U2 U6 U2 细胞核内含子细胞核内含子 三类剪接反应按两步三类剪接反应按两步 酯交换作用进行酯交换作用进行 首首 先游离羟基进攻外显先游离羟基进攻外显 子子1 1和内含子结合处和内含子结合处 接着外显子接着外显子1 1末端产末端产 生的羟基进攻外显子生的羟基进攻外显子 2 2与内含子结合处与内含子结合处 24 12 24 12 Alternative splicing involves differential Alternative splicing involves differential use of
14、splice junctions use of splice junctions 可变剪接使用不同的剪可变剪接使用不同的剪 接位点接位点 某些外显子可能会由于某一对剪接位点的使某些外显子可能会由于某一对剪接位点的使 用与否而被包含或被剔除于用与否而被包含或被剔除于RNARNA产物中产物中 两个位点参与的可变两个位点参与的可变 剪接可能导致外显子剪接可能导致外显子 的增加或替代的增加或替代 24 13 24 13 transtrans splicing reactions use small RNAs splicing reactions use small RNAs 反式剪接反应需要小反式剪接
15、反应需要小RNA RNA 剪接反应通常只以顺式方式发生在同一个剪接反应通常只以顺式方式发生在同一个 RNARNA分子的剪接位点上分子的剪接位点上 反式剪接反应发生于锥虫和蠕虫中反式剪接反应发生于锥虫和蠕虫中 其中一个其中一个 小序列小序列 SL RNA SL RNA 剪接到剪接到RNARNA前体的前体的5 5 端端 剪接通常发生在同一个剪接通常发生在同一个RNARNA分子中分子中 但在另一种情况下但在另一种情况下 由于不同由于不同 RNARNA内含子之间配对内含子之间配对 能形成一种特殊的结构能形成一种特殊的结构 这时会发生反式剪接这时会发生反式剪接 锥虫锥虫SL RNASL RNA的一个的一
16、个 外显子可以通过反外显子可以通过反 式剪接与式剪接与RNARNA的第的第 一个外显子连接在一个外显子连接在 一起一起 这个反应与细这个反应与细 胞核的顺式剪接反胞核的顺式剪接反 应具有同样的相互应具有同样的相互 作用作用 但是产生但是产生Y Y型型 而不是套索结构而不是套索结构 24 14 24 14 Yeast tRNA splicing involves cutting and Yeast tRNA splicing involves cutting and rejoining rejoining 酵母酵母tRNAtRNA剪接包括切割和重连两部分剪接包括切割和重连两部分 tRNAtRNA剪接经历了连续的切割和重连反应剪接经历了连续的切割和重连反应 酵母苯丙氨酰酵母苯丙氨酰 tRNA tRNA前体中的一个内含子可以和反密码前体中的一个内含子可以和反密码 子环配对子环配对 从而改变反密码子臂的结构从而改变反密码子臂的结构 此此tRNAtRNA前体内含前体内含 子子 环环 与与 颈颈 上一个受排挤碱基的配对可能是剪接所上一个受排挤碱基的配对可能是剪接所 必须的必须的 24 15 24
