寻找mRNA的选择性剪接

在真核生物的基因中,mRNA选择性剪接现象十分普遍。mRNA选择性剪接导致一个基因多转录本的产生,被认为是高等生物增加蛋白质多样性的主要机制,且已发现与许多人类疾病密切相关。发现这些转录本的选择性剪接位点、新的外显子和外显子组合,乃至获得这些剪接变异体的完整克隆,对于基因功能的深入研究十分必要。简要介绍了几种在mRNA水平探索选择性剪接的方法。     

表观遗传调控pre-mRNA的选择性剪接

选择性剪接是真核生物基因表达过程中的关键环节,是蛋白质多样性的主要来源,在生物的分化、发育及疾病的发生中扮演重要角色。传统的选择性剪接调控机制的研究多集中于RNA序列元件及与之相关的一些剪接因子,但近期的突破性研究指出表观遗传因素在选择性剪接的调控中发挥重要作用。DNA甲基化、染色质结构、组蛋白修饰相互影响并作用于pre-mRNA的选择性剪接,构成一个庞大、复杂的调控网络,表明表观遗传因素不仅决定着基因转录的起始,还影响其转录本剪接的结果。文章综述了近年来pre-mRNA选择性剪接的表观遗传调控的研究进展,探讨了DNA甲基化、染色质结构、组蛋白修饰在pre-mRNA选择性剪接中的可能作用,并展望了其对人类疾病研究所带来的深远影响。     

RNA在RNA剪接中的功能：从催化到调控

对非编码RNA功能的认识是后基因组时代的一个研究焦点,本文主要介绍非编码RNA在RNA剪接中的催化和调控功能。在RNA加工过程中,三大类内含子的剪接都是由RNA成员主导。其中Ⅰ型和Ⅱ型内含子能催化自身的切除和外显子连接反应;而核mRNA内含子的剪接则由剪接体里的小核RNA主导。Ⅰ型和Ⅱ型内含子存在于细菌、低等真核细胞和植物的细胞器内;而真核细胞的核编码蛋白质基因内全部是核mRNA内含子,并且其数目随生物体的复杂性而显著升高。一个多内含子前体mRNA通过选择性剪接产生多种,甚至上万种不同的mRNA和蛋白质,对蛋白质组的复杂度和时空表达调控至关重要。选择性剪接调控由剪接调控蛋白特异识别和结合前体mRNA里所富含的顺式RNA调控元件完成的;系统认识这两者之间的对应关系是揭示基因组表达调控网络的一把钥匙。     

水稻NBS-LRR基因选择性剪接的全基因组检测及分析

选择性剪接是促进基因组复杂性和蛋白质组多样性的一种主要机制,但是对水稻NBS-LRR序列选择性剪接的全基因组分析却未见报道。通过隐马尔柯夫模型搜索,从TIGR数据库里得到了855条编码NBS-LRR基序的序列。利用这些序列在KOME、TIGR基因索引及UniProt三个数据库中进行同源搜索,获得同源的完整cDNA序列、假设一致性序列和蛋白质序列。再利用Spidey和SIM4程序把完整cDNA序列和假设一致性序列联配到相应的BAC序列上来预测选择性剪接。蛋白质序列和基因组序列之间的联配使用tBLASTn。在这875个NBS-LRR基因中,119个基因具有选择性剪接现象,其中包括71内含子保留,20个外显子跳跃,25个选择性起始,16个选择性终止,12个5′端的选择性剪接和16个3′端选择性剪接。大多数选择性剪接都为两个和多个转录本所支持。可以通过访问http://www.bioinfor.org查询这些数据。进而通过生物信息学分析剪接边界发现外显子跳跃和内含子保留的‘GT…AG’的规则不如组成型的保守。这暗示了它们是通过不同的调控机制来指导剪接变构体的形成。通过分析内含子保留对蛋白质的影响,发现选择性剪接的蛋白更倾向于改变其C端氨基酸序列。最后对选择性剪接的组织分布和蛋白质定位进行分析,结果表明选择性剪接的最大类的组织分布是根和愈伤组织。超过1/3剪接变构体的蛋白质定位是质膜和细胞质。这些选择性剪接蛋白可能在抗病信号转导中起到重要作用。     

转录辅调节因子在剪接过程中的作用

细胞通过基因表达调控来应对外界刺激,其中对基因转录起始和pre-mRNA剪接的调控是基因表达调控的重要环节。越来越多的实验显示基因转录和pre-mRNA剪接这两个过程在时空上密切相关。基因转录能调节剪接模式的选择性,反之剪接过程也影响基因转录。近年来研究发现转录辅调节因子在联系转录和剪接过程中扮演着重要角色。转录辅调节因子对基因表达的调控不仅在于影响转录产物的量,还可以调控pre-mRNA的选择性剪接并产生不同的剪接体,从而翻译出具有不同生物学功能的蛋白质。本文主要阐述了基因转录与剪接之间的关系以及它们之间相互作用的机制,有利于更深入理解基因表达调控的过程。     

激肽原基因的选择性剪接与功能研究进展

激肽原基因在不同物种中有一定的差异, 其编码的蛋白质产物也有所不同。在人类、牛和小鼠中存在的激肽原基因K是一种选择性剪接基因, 其可以编码两种激肽原产物, 而在大鼠中, 除了激肽原基因K之外还有一类激肽原基因T, 其只能编码一种激肽原。激肽原属于半胱氨酸蛋白酶抑制剂超家族中家族3的成员, 是一类具有多个结构域的多功能蛋白, 在人体内多种功能协同作用, 维持着机体的正常生理状态。激肽原的凝血和抗凝血两种相互拮抗的功能既能使破损的血管得到修复, 防止流血不止, 又能抑制血管内血栓的形成。本文将对目前研究较多的人、牛、小鼠和大鼠的激肽原基因的选择性剪接以及激肽原的凝血、抗凝血等多方面的功能做一综述, 为更进一步地阐明激肽原基因的进化机制, 加深对基因选择性剪接机制的了解, 揭示激肽原功能的认识等方面有所启示, 并为调节血管通透性、调节血压和抗肿瘤等新药的开发提供有益的参考。     

拟南芥耐盐基因ENH1在陆生植物中的进化

[目的]ENH1是最近鉴定的拟南芥耐盐基因,编码一个叶绿体定位的蛋白,N末端具有一个PZD结构域,C末端具有一个RUBR结构域;功能上与活性氧自由基的脱毒有关,本文研究ENH1基因的进化历史和功能分化。[方法]从陆地植物基因组中获得同源蛋白,重建这个基因家族的系统发生,通过生物信息学手段研究其蛋白质结构域组织,蛋白质相互作用和表达谱。[结果]总共获得35个ENH1同源蛋白序列,大多数物种保持一个基因拷贝,系统发育上单子叶与双子叶被明确划分,并获得高度的支持,在进化过程EHN1蛋白获得了PDZ结构域。[结论]功能上,这个基因家族通过获得PZD结构域适应被子植物细胞的复杂功能要求,ENH1样基因可能涉及叶绿体的多种功能,此外,ENH1基因家族适合作为系统发育重建的分子标记。     

Pre-mRNA选择性剪接的调控及选择性剪接数据库

Pre-mRNA选择性剪接是真核生物转录组和蛋白质组多样性的主要来源,也是细胞分化、发育等过程中重要的基因表达调控方式。约95%的人类多外显子基因存在RNA选择性剪接|很多人类基因疾病的发生与RNA剪接错误相关。随着共转录现象的发现,RNA选择性剪接调控机制研究也取得了很大进展。本文分别从序列层面和核小体定位、组蛋白修饰、DNA甲基化及非编码RNA等表观遗传层面,系统地阐述了RNA选择性剪接的调控机制。为便于搜索,本文介绍了近10年来RNA选择性剪接相关的数据库。     

鱼类基因内含子研究进展

内含子是指断裂基因中的非编码区序列,在编码蛋白质前被去除。在高等生物中,内含子的长度远大于外显子,大部分随机突变会发生在内含子中。因此,内含子的存在使高等生物对突变的耐受能力大大增强了。研究表明,内含子可以提高基因表达效率;影响RNA的转录、剪接加工、出核孔以及翻译等过程;启动某些基因的表达;并通过选择性剪接调控基因的表达。内含子功能的研究成果给当前鱼类免疫基因研究开拓了全新的视野。对内含子的分类、剪接、功能以及鱼类内含子研究的新进展进行了综述,并展望了内含子在鱼类免疫基因研究中的应用。     

选择性剪接调控蛋白PTB及同源蛋白的研究进展

选择性剪接(alternative splicing)是指一个前体m RNA通过选择不同的剪接位点组合产生多个可编码功能相似或相反的m RNA剪接异构体过程。多聚嘧啶结合蛋白(polypyrimidine tract-binding protein,PTB)作为一种剪接调控因子,它主要结合新生m RNA而抑制剪接发生。剪接调控的紊乱可导致肿瘤以及多种疾病的发生。本文详细阐述选择性剪接调控蛋白PTB及其同源蛋白的结构特征及选择性剪接与临床疾病的相关性的研究进展,从基因转录调控水平对疾病发生、发展以及预后有更深入的了解和认识,在许多疾病的研究中具有重要的应用前景。