RNA 的拼接

RNA的拼接（(splicing）作用是指一种新 的RNA加工过程。自从1977年以来,几个实 验室同时报道了一些病毒和真核细胞基因的编 码序列是被非编码序列间隔开的。就是说,在 真核细胞中存在着割裂基因（(splite gene).这 样一个真核细胞基因割裂现象曾经引起了极大 的震动。编码序列叫做外显子（exon),作为其 间隔的非编码区叫做内含子（intron)。整个 DNA,包括外显子和内含子全部被转录为RNA 序列片段。这段RNA经过剪接,除去内含子 区, 将几段外显子区拼接为一个完整的RNA 的过程叫做RNA的拼接过程。如血红蛋白, 它的夕链基因就是一个由两段内含子插人外显 子之间构成的‘ii0 内含子又被称作基因的插人 序列(intervening sequence)。也就是说,成熟 的RNA序列是从相应于分割开的DNA序列 的片段装配起来的。所以,RNA拼接过程就 是割裂基因表达时RNA序列的重组过程。 在真核细胞中这种基因割裂现象是非常普 遍的。无论是细胞核、线粒体或是叶绿体的基 因中都存在割裂基因。这些基因中既有编码结 构蛋白质的,也有编码调节蛋白的。插人序列 的数目也不等。从一个基因完全没有插人序列 到一个基因被割裂50次以上。内含子的大小 范围也很不一样,可以从10个碱基对（例如在 t RNA基因中）到几万个碱基对（例如果蝇中的 homeotic基因）fai0真核细胞百分之九十以上的 非编码区中插人序列的部位千变万化。许多迹 象表明这些部位对基因表达的调节有着重要的 作用。所以研究真核细胞RNA的拼接对于了 解真核细胞基因表达的调控规律是很重要的。 RNA的拼接与生物的分化过程和发育过程都 有着极为密切的关系,它是当前分子生物学中 研究得最为活跃的课题之一。 下面我们将分两部分来介绍RNA的拼接 作用。     

Science:科学家成功解析人类剪接体关键结构

正任何一个真核细胞基因组内的蛋白编码基因,不管是动物,植物,真菌还是原生生物,我们都会发现由于内含子的存在,编码基因被隔断成几个片段。当一个基因发生转录,这些内含子会在蛋白质合成之前从m RNA前体中被移除,虽然关于这些内含子的移除过程已经得到了几十年的深入研究,但是在一些三维动态结构研究技术出现之前,人们对于内含子移除过程的关键结构——     

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。     

Ⅲ类内含子及其对基因表达的影响

内含子是指断裂基因中的非编码区序列。根据内含子的核苷酸序列和RNA潜在折叠方式不同,可分成四种类型：Ⅰ类内含子、Ⅱ类内含子、Ⅲ类内含子和Ⅳ类内含子。Ⅲ类内含子为真核细胞前mRNA中的内含子。它可以启动某些基因的表达,影响基因的表达量;增加mRNA分子的稳定性;并通过选择性剪接调控基因的表达。Ⅲ类内含子可以提高转基因动物基因的表达效率。因此,基因工程中,为了提高表达效率,是选用基因组基因还是cDNA基因,应视具体基因而定。     

非编码序列发生基因突变可能引起性状变化

非编码序列包括原核细胞基因的非编码区、真核细胞基因的非编码区和编码区的内含子,非编码序列虽然不能够编码蛋白质,但是对遗传信息的表达具有调控作用,如果非编码序列发生基因突变,可能会影响遗传信息的表达,从而引起性状的变化。     

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。     

内含子microRNA——基因组中的暗物质

基因的内含子一直被认为是基因组中的"垃圾"序列。自上世纪末发现其编码了与RNA剪接相关的一些分子以来,人们对内含子的意义有了重新认识。随着micoRNA研究的深入,现已证实40%的microRNA由内含子所编码,这进一步提升了内含子在基因表达调控中的地位。内含子编码的microRNA长期未被人们所认识,但确实具有一定的生物学功能,可称得上是"基因组中的暗物质"。     

Ⅱ组内含子(Group Ⅱ Intron)的分布及多样性

Ⅱ组内含子(group Ⅱ intron)存在于原生生物、真菌、藻类、植物细胞器以及细菌和古细菌基因组中.在体内,Ⅱ组内含子可通过两步连续的转酯反应从前体RNA中自剪接,并连接两 侧外显子.许多Ⅱ组内含子的剪接反应是由蛋白质辅助完成的,这种蛋白质有的是由内含子编码,有的是由宿主基因编码.Ⅱ组内含子能够有效地归巢进入无内含子的等位基因,也能 够以低频率逆转座进入非等位基因.转座过程依赖内含子RNA和内含子编码的蛋白质（内切核酸酶活性和逆转录酶活性）.本论文在总结Ⅱ组内含子最新研究成果的基础上,分析Ⅱ组内含子可能的起源和进化途径     

Ⅱ组内含子(Group Ⅱ Introns)的分布及多样性

Ⅱ组内含子(groupⅡintron)存在于原生生物、真菌、藻类、植物细胞器以及细菌和古细菌基因组中.在体内,Ⅱ组内含子可通过两步连续的转酯反应从前体RNA中自剪接,并连接两侧外显子.许多Ⅱ组内含子的剪接反应是由蛋白质辅助完成的,这种蛋白质有的是由内含子编码,有的是由宿主基因编码.Ⅱ组内含子能够有效地归巢进入无内含子的等位基因,也能够以低频率逆转座进入非等位基因.转座过程依赖内含子RNA和内含子编码的蛋白质(内切核酸酶活性和逆转录酶活性).本论文在总结Ⅱ组内含子最新研究成果的基础上,分析Ⅱ组内含子可能的起源和进化途径.     

真核细胞中基因的转录调控

叙述了真核细胞三种RNA聚合酶合成的基因的转录调控.由于真核细胞DNA含量非常大,其基因的转录调控具有以下特点：参与的转录因子多;与顺式DNA序列元件结合呈一定顺序.这反映了真核细胞中基因的转录调控是由多个转录因子间的相互作用来实现的．     

蛋白质内含子在特定氨基酸序列中的剪接

基因工程技术已经被广泛应用于抗体的生产。但是由于抗体的分子量较大,导致合成抗体较为困难。蛋白质内含子是前体蛋白质中的一段氨基酸序列,能够将自身剪切出来,并将两端的外显子连接形成成熟的蛋白质。将抗体的Fab(antigen binding fragment)和Fc(crystalline fragment)分别与蛋白质内含子(intein) 的N端(IN)和C端(IC)融合表达,利用蛋白质内含子的剪接功能,可形成完整的抗体分子。KSCDKTH是存在于抗体铰链区(hinge region)的一段氨基酸序列,如果在KSCDKTH序列中筛选到高效剪接的蛋白质内含子,即可通过蛋白质剪接,将抗体分子的Fab和Fc剪接形成完整抗体。本文筛选发现,Ssp DnaX的3种断裂蛋白质内含子(S0, S1, S11)具有在KSCDKTH序列中高效剪接的能力,这一研究结果为抗体的剪接合成提供了可行性。     

细胞中蛋白质的合成和转运（二）

（上接第５期第６页）３　细胞质基质中合成的蛋白质及其转运在细胞质基质中合成的蛋白质,有些仍留在基质中发挥作用,有些则转运到细胞器,如过氧物酶体、线粒体、叶绿体,或者细胞核中。３－１　过氧物酶体蛋白的转运过氧物酶体中所有的酶,以及所有的膜蛋白,都由细胞核基因编码,并在细胞质基质中合成,然后转运到过氧化物酶体中的。对这一过程了解较多的是过氧化氢酶,它是一个含血红素的四聚体蛋白,其单体在细胞质基质中合成,在某种信号序列（导肽）的指导下进入过氧物酶体,这一信号序列并不被切除。目前发现至少部分信号序列与过…     

是否应重新重视RNA在启动基因中的作用

比较真核生物与原核生物的区别,分析RNA活化基因的证据,作认为基因组中广泛存在的无转录、无编码功能的DNA序列及内含子RNA可能有重要的生物学功能,是控制同样基因在不同细胞类型中表达不同的特异性因素。     

小细胞核核糖核蛋白体(snRNP)

大约十年前,人们在真核生物基因表达过程中,在细胞核中发现一种小细胞核RNA(snRNA),它与特殊的蛋白质结合成为小细胞核核糖核蛋白体(small nuclear ribonucle0pr0tein particle,简称snRNP),参与前体mRNA(pre-mRNA)的剪接。我们知道,真核生物的基因表达比较复杂,它的DNA碱基序列中包含编码序列称外显子,也插入非编码序列称内含子。DNA在核中转录出的mRNA同时含有外显子和内含子,不能做为模板翻译出蛋白质,而必须在细     

Prp8蛋白在前体mRNA剪接中的作用

前体mRNA的剪接是基因表达的关键一步,发生在蛋白质的转录之后与合成之前.在前体mRNA剪接加工过程中需要将转录本中的内含子切除,因为它会干扰基因的转录.前体mRNA的剪接发生在细胞核中,是在一个大的RNA与蛋白质的复合物即剪接体的催化下完成的.Prp8 （precursor mRNA processing）是参与前体mRNA剪接的最大的蛋白,其序列从酵母到人类是高度保守的.Prp8同时也是细胞核内一个最重要的剪接因子.在剪接过程中,Prp8组成剪接体的催化中心.有人推断Prp8是剪接体的支架蛋白,很可能在催化中心起到锚定RNA的作用,同时也调节着激活剪接体所必需的构象变化.Prp8还与色素性视网膜炎的发生密切相关.     

长链内含子非编码RNA在基因表达过程中的调控作用

在绝大多数人类基因中都存有非蛋白编码RNA（non-coding RNA,ncRNA）.长链内含子ncRNA（long intronic non-coding RNA,lincRNA）是众多ncRNA中的一员,而内含子区域则是具有调节性的ncRNA的关键源.长链内含子ncRNA可通过作为短链RNA的前体、或是与启动子元件的交互作用、组蛋白甲基化修饰、蛋白编码RNA选择性剪接以及蛋白质编码RNA的稳定性,从而对基因表达进行调控.至此我们可以逐步揭示出基于长链内含子ncRNA的调控系统模式.     

内含子microRNA及其宿主基因的表达与功能

微小RNA(microRNAs,miRNAs)是一类具有转录后水平基因表达调控作用的非编码小分子RNA.microRNAs可参与机体发育、代谢及恶性肿瘤、心律失常等疾病的发生.近半数microRNA的编码基因位于已知编码蛋白基因的内含子中,称为"内含子microRNA",后者称为"宿主基因".由于内含子microRNA编码基因位置的特殊性,有研究者认为二者能够共同表达并发挥相似的生物学功能.它的发现不仅丰富了人们对内含子功能的认识,还有助于完善宿主基因功能的作用通路。     

药用寄生植物锁阳线粒体基因内含子序列分析

被子植物线粒体cox1基因的Group玉内含子常含有水平基因转移(horizontal gene transfer,HGT)现象。本研究对药用寄生植物锁阳(Cynomorium songaricum)线粒体基因cox1、cox2、nad1序列进行扩增分析,利用最大似然法对cox1和cox2基因内含子和外显子分别进行聚类分析,结果显示cox1内含子聚类结果与其他3个聚类结果不相符,说明该内含子可能存在水平基因转移现象。对比了锁阳6个不同居群间线粒体基因cox1、cox2、nad1外显子与内含子序列平均距离,发现6个不同居群间cox1基因内含子同源性高达100%,说明该基因内含子可能具有功能。结合生物信息学分析表明该内含子很有可能编码核酸内切酶,而DNA核酸内切酶被认为能促进内含子的转移。3'Co-conversion tracts(3'CCT)是被子植物内含子发生转移的痕迹,对锁阳cox1基因序列进行检测发现其含有3'CCT序列且长度为35 bp,RT-PCR实验验证得到cox1基因内含子可以独立转录m RNA。因此,锁阳cox1基因内含子很可能编码一个核酸内切酶,且促进了其内含子的转移。     

poly A在mRNA分子中的作用

mRNA的生物学作用是把细胞核中的DNA遗传信息带到细胞质中,继之与细胞质中的核糖体结合,从而合成相应基因所编码的蛋白质。 研究表明,mRNA分子除了含有能够编码意义的部分之外,还带有没有编码作用的区段。例如在5'-端就有一段甲基化了的核苷酸序列,在这一段上分布着许多特殊形式的磷酸基团。在mRNA分子的另一端3'端则有一段由多聚A组成的单一序列,即为polyA。这一段序列有时可长达上百或更多一些腺嘌呤核苷残基。目前已在编码珠蛋白、免疫球蛋白、卵清蛋白、丝     

PRP8蛋白质反式剪接系统的建立

真菌病原体Cryptococcus neoformansAD血清型剪接体蛋白PRP8蛋白质内含子是目前 发现的第2个存在于真核生物体核基因组中的蛋白质内含子.它的宿主基因prp8编码的PRP 8蛋白作为剪接体的1个组分,是1个高度保守的mRNA剪接蛋白.将组氨酸标签插入克隆自真菌病原体Cryptococcus neoformans AD血清型的PRP8蛋白质内含子中,并将该蛋白质内含子进行人工断裂,获得断裂蛋白质内含子,在大肠杆菌中鉴定其剪接活性.研究结果表明：所获得的改造型蛋白质内含子均表现出高效的剪接活性.利用此Cryptococcus neoformansAD血清型PRP8 断裂蛋白质内含子,成功构建了蛋白质反式剪接系统.这一反式剪接系统可用于其他蛋白质的连接与合成,有望成为蛋白质工程中的一种有用工具.