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1、五、转录后的基因表达调控 1. RNA剪接（RNA splicing）（1）断裂基因（split genes）五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（1）断裂基因（split genes）n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）n不少核tRNA基因也是断裂基因，但内含子 较小（10 bp左右），且只有1个，一般在相 应于反密码子的碱基附近n一些rRNA基因也是断裂基因n线粒体和叶绿体中也有断裂基因五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（2）核mRNA前体的剪接nStep 1：内含子内的一个腺苷酸
2、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nStep 2： 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Simplified mechanism of nuclear mRNA precursor splicing五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（2）核mRNA前体的剪接n剪接信号（splicing signals）n高等真核生物5-AG/GUAAGUYNCURACYnNA
3、G/G- 3 Y：嘧啶（U or C）Yn：约由9个嘧啶组成R：嘌呤（A or G）A：形成套环结构的分枝点五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（2）核mRNA前体的剪接n剪接信号（splicing signals）n酵母5-AG/GUAUGUUACUAACYAG/G(UU)- 3 五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（2）核mRNA前体的剪接n剪接信号（splicing signals）n剪接信号发生变化，则剪接就会受到影 响（改变）Critical signals for splicing五、转录后的基因表达调控1. RNA剪
4、接（RNA splicing）（2）核mRNA前体的剪接n剪接体（spliceosomes）n核mRNA前体、snRNAs (snuRNAs)与蛋 白质的复合体，能进行核mRNA前体的 剪接nsnRNAs (snuRNAs): small nuclear RNAs ，即核小分子RNA，有U1, U2, U4, U5, U6Sequences and secondary structures of the human snRNAs五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（2）核mRNA前体的剪接n剪接体（spliceosomes）nsnRNAs是用于识别剪接信号的，它
5、们与蛋 白质一起，组成核小分子核糖核蛋白（ small nuclear ribonuclear proteins, snRNPs）n与snRNAs相应，有U1 snRNP, U2 snRNP, U4 snRNP, U5 snRNP, U6 snRNP五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（2）核mRNA前体的剪接n剪接体（spliceosomes）U1 snRNPn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The effect of wild-type and mutant 5-splice sites wit
6、h wild- type and mutant U1 snRNAs on splicingSplicingNo splicingSplicingSplicingNo splicingNo splicing五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（2）核mRNA前体的剪接n剪接体（spliceosomes）U6 snRNPn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 的五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（2）核mRNA前体的剪接n剪接体（spliceosomes）U2 snRNPn能与分枝位点周围的序列
7、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Base pairing between yeast U2 and yeast branchpoint sequencesBase pairing between U2 and U6五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（2）核mRNA前体的剪接n剪接体（spliceosomes）U5 snRNPn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The interaction of U5
8、 with the splicing substrates五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（2）核mRNA前体的剪接n剪接体（spliceosomes）U4 snRNPn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n当U6需要发挥作用时，U4便与U6分离， 使U6能参与剪接过程Postulated base pairing between U4 and U6 snRNAs五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（2）核mRNA前体的剪接n剪接体的组装剪接体周期（the spliceosome cycle）s
9、pliceosome splicing spliceosomeassembly activity disassemblyThe spliceosome cycleCC: Commitment Complex（定型复合物）五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（2）核mRNA前体的剪接n剪接因子（splicing factors）n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五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（2）核mRNA前体的剪接n选择性剪接（alternative s
10、plicing）n非特异的、默认的、唯一的剪接方式是 组成型剪接（constitutive splicing）n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， 产生不同的蛋白质五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（2）核mRNA前体的剪接n选择性剪接（alternative splicing）n选择性剪接往往与发育时期、细胞类型 等有关n在20个真核mRNA前体中，约有1个可进 行选择性剪接n在人类中，选择性剪接的比例更高五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（2）核m
11、RNA前体的剪接n选择性剪接（alternative splicing）n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Alternative splicing pattern in the mouse immunoglobulin heavy-chain geneThis exon encodes the membrane anchor region五、转录后的基因表达调控 1. RNA剪接（RNA splicing）（2）核mRNA前体的剪接n选择性剪接（alternative splicing）n通过选择性剪
12、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 五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（2）核mRNA前体的剪接n选择性剪接（alternative splicing）n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n果蝇的性决定中，有3个基因进行选择性剪接nSex lethal (Sxl)ntransformer (tra)ndoublesex (dsx)Alternative splicing cascade in Drosophila sex determinatio
13、n五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（3）自剪接的内含子（self-splicing introns ）n最初由Thomas Cech等人在四膜虫 (Tetrahymena) 的26S rRNA基因中发现n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Self-splicing of group I introns五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（3）自剪接的内含子（self-splicing introns）n自剪接的内含子在核rRNA基因、细胞器基因 和原核基因
14、中都存在n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（group I introns）和 II 类内含子（group II introns）n自剪接内含子的发现导致“ribozyme”（核酶） 这一概念的提出五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（3）自剪接的内含子（self-splicing introns ）nI 类内含子n一般都是核rRNA基因的内含子（主要在纤 毛虫中）n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The three-dimensional structure of the Te
15、trahymena group I intron五、转录后的基因表达调控 1. RNA剪接（RNA splicing）（3）自剪接的内含子（self-splicing introns）nI 类内含子的剪接机制nStep 1：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nStep 2：5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Self-splicing of Tetrahymena rRNA precursor五、转录后的基因表达调控 1. RNA剪接（
16、RNA splicing）（3）自剪接的内含子（self-splicing introns ）nII 类内含子n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n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）The structure and self- splicing pathway of group II intronsComparison of the active center of a spliceosome and that of a group II intronEBS: Exon Binding Site; IBS: Intron Binding Site五、转录后的基因表达调控1. RNA剪接（RNA splicing）（3）自剪接的内含子（self-splicing introns）nII 类内含子
