鉴定9个新的RHD基因mRNA可变剪接体

为了研究各种RHD基因mRNA可变剪接体的基因结构, 应用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测正常人脐血样本RHD mRNA, 对RHD cDNA进行TA克隆和序列分析, 对各可变剪接体的剪接位点进行DNA序列分析, 并将RHD mRNA进行表达序列标签(ESTs)分析。结果在28个阳性克隆中, 除全长RHD cDNA外, 共检测到12种(包括9种新的)RHD可变剪接体, 发现外显子遗漏、5′和3′剪接位点变异3种剪接形式, 涉及外显子2~9, 其中6种新的剪接体同时存在RHD和RHCE基因同源杂交现象。ESTs分析还检索到内含子保留形式的剪接体。研究表明, RHD基因mRNA存在复杂的可变剪接机制, 除已报道的剪接体外, 检测到9种新的RHD可变剪接体, 并发现了可变剪接和同源杂交并存现象。     

剪接体是否属一种以RNA为基本组成的酶？

在ｍＲＮＡ的剪接 (ｓｐｌｉｃｉｎｇ)过程中 ,前体ＲＮＡ分子的内含子被切除 ,继以外显子相连成具有翻译功能的ｍＲＮＡ。剪接反应系由剪接体 (ｓｐｌｉｃｅｏｓｏｍｅ)完成 ,它是一个含有 5种细胞核内小分子ＲＮＡ(ｓｎＲＮＡ)与逾 50种蛋白质的大复合物。最近Ｎｉｌｓｅｎ报道 ,有新的实验证据表明 ,前体ＲＮＡ的剪接由剪接体的一种ＲＮＡ组分所催化 ,该组分可同一关键性金属离子结合。及后 ,Ｙｅａｎ等也指出 ,剪接体含有的Ｕ6ｓｎＲＮＡ能特异地同二价金属离子结合 ,参与剪接第一步的催化 ,提示剪接体属于金属依赖性酶类。剪接包括两个…     

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.     

变异剪接体的结构、功能及其在疾病治疗中的应用

变异剪接(alternative splicing)是高等真核生物在发育和应激反应中调控基因表达的一种主要机制,能够调控蛋白表达,或产生编码具有不同功能蛋白的pre-mRNAs。剪接体(spliceosome)由五种snRNP(U1、U2、U4、U5和U6)和许多非snRNP蛋白质构成,参与整个剪接过程。变异剪接与诸多疾病有着密切联系,异常的变异剪接会导致疾病的发生,增加疾病的易感性与病变程度,甚至引起癌变。现就剪接体的生物学特征、剪接体与疾病的关系及其在疾病治疗方面的内容进行综述。     

研发动态

<正>清华大学解析出基因剪接的基础结构清华大学生命科学学院施一公研究组近日得到近原子分辨率的剪接体三维结构和剪接体对前体信使RNA执行剪接的基本工作机理,从而将分子生物学"中心法则"在分子机理的研究上大幅度向前推进。成果以两篇背靠背研究论文形式发表在《科学》杂志。第一篇文章题为《3.6埃的酵母剪接体结构》,报道了通过单颗粒冷冻电子显微镜(冷冻电镜)方法解析的酵母细胞剪接体近原子水平分辨率的三维     

Ⅰ类,Ⅱ类内含子的结构与功能

Ⅰ类、Ⅱ类内含子的结构与功能曾庆平（华南理工大学生物工程系,广州５１０６４１）关键词内含子分类,自我剪接,起源根据内含子剪接机制的不同,可将其分为自我剪接内含子、剪接体介导剪接内含子和酶促剪接内含子３类。第１类的典型代表是四膜虫ｒＲＮＡ前体中的内含子...     

SR蛋白家族在RNA剪接中的调控作用

SR蛋白家族成员都具有一个富含丝氨酸/精氨酸(S/R)重复序列的RS结构域,在RNA剪接体的组装和选择性剪接的调控过程中具有重要的作用。绝大多数SR蛋白是生存的必需因子,通过其RS结构域和特有的其他结构域,实现与前体mRNA的特异性序列或其他剪接因子的相互作用,协同完成剪接位点的正确选择或促进剪接体的形成。深入研究SR蛋白家族在RNA选择性剪接中的调控机制,可以促进以疾病治疗或害虫防治为目的的应用研究。该文总结了SR蛋白家族在基础研究和应用方面的进展。     

草菇exo-β-1,3-葡聚糖酶基因可变剪接体的克隆与表达分析

可变剪接是基因表达调控的一种重要方式。本研究利用RT-PCR克隆鉴定到草菇exo-β-1,3-葡聚糖酶基因(exg2)的4种可变剪接体(exg2V1,exg2V2,exg2V3和exg2V4),其中,exg2V1第7个内含子保留;exg2V2第11个内含子保留同时剪切掉第12个外显子的后58bp;exg2V3同时保留第7个和第17个内含子;exg2V4同时保留第2、第9和第17个内含子。4种剪接体均在可变剪接位点提前出现终止密码子,导致预测编码的氨基酸序列中包含不完整的结构域。定量PCR结果显示:草菇5个发育时期中,4种可变剪接体表达量均比标准剪接体exg2低,但4种可变剪接体的表达也表现出一定的时期和组织差异性。初步推断发现的草菇exg2基因4种可变剪接体均为无义介导的mRNA降解,通过此方式达到对exg2基因标准剪接转录本的精准调控。     

Brr2解旋U4/U6 SnRNAs的调控机制

前体mRNA(precursor messager RNA,pre-mRNA)剪接是去除内含子和将外显子彼此连接形成成熟mRNA的过程。剪接过程在一个呈动态变化的大核糖核蛋白(ribonucleoprotein, RNP)复合体,即剪接体催化作用下完成。DExD/H-box RNA解旋酶在剪接体组装、激活及解聚过程中都发挥着重要作用。Brr2(bad response to refrigeration 2)这种DExD/H-box RNA解旋酶是构成U5稳定的亚单位。Brr2含有两个串联解旋酶盒结构,在剪接体激活中负责U4/U6的解旋,还参与剪接体催化及解聚过程,因此Brr2在剪接过程中必需具备严格的调控机制。在剪接过程中,Prp8的C端包含两个连续的RNase H域和Jab1/MPN域,能够正负调控Brr2活性。Snu114在调节Brr2活性中具有非常重要的作用。此外,Brr2通过C端解旋酶盒(C-terminal cassette, CC)与N末端域(N-terminal region)进行分子内的自我活性调节。本文综述了近年来在Brr2的分子间和分子内活性调节机制的研究进展,这些不同的调节机制协同作用才确保真核生物pre-mRNA可变剪接的保真性。     

一种新的Srrm1/SRm160可变剪接体经历无义突变介导的mRNA降解

目的:研究基因Srrm1/SRm160的可变剪接。方法:应用RT-PCR研究Srrm1/SRm160的可变剪接,通过蛋白质的翻译抑制和RNA干扰研究剪接异构体是否经历无义突变介导的mRNA降解(NMD)过程。结果:获得Srrm1/SRm160新的可变剪接异构体,该异构体产生提前终止密码子,翻译抑制和RNA干扰证实含有提前终止密码子的剪接体经过NMD而降解。结论:Srrm1/SRm160通过可变剪接和NMD调节自身的表达水平,作为剪接因子进一步调节其他基因的可变剪接。     

mRNA选择性剪接的分子机制

真核细胞mRNA前体经过剪接成为成熟的mRNA,而mRNA前体的选择性剪接极大地增加了蛋白质的多样性和基因表达的复杂程度,剪接位点的识别可以以跨越内含子的机制(内含子限定)或跨越外显子的机制(外显子限定)进行。选择性剪接有多种剪接形式：选择不同的剪接位点,选择不同的剪接末端,外显子的不同组合及内含子的剪接与否等。选择性剪接过程受到许多顺式元件和反式因子的调控,并与基本剪接过程紧密联系,剪接体中的一些剪接因子也参与了对选择性剪接的调控。选择性剪接也是1个伴随转录发生的过程,不同的启动子可调控产生不同的剪接产物。mRNA的选择性剪接机制多种多样,已发现RNA编辑和反式剪接也可参与选择性剪接过程。     

黑曲霉木质纤维素降解酶基因的可变剪接分析及验证

黑曲霉Aspergillus niger因能够产生大量的木质纤维素降解酶而在木质纤维素资源利用中发挥重要作用。目前,有关黑曲霉基因组中与木质纤维素降解相关的基因是否存在可变剪接的情况尚不清楚。本研究以黑曲霉CBS513.88菌株为研究对象,采用rMATS和ABLas两种方法对黑曲霉在葡萄糖为唯一碳源(G组)和小麦秸秆为唯一碳源(WS组)下的56个木质纤维素降解酶基因的可变剪接事件进行分析,并通过RT-PCR扩增和内含子特异性扩增对3个典型基因的可变剪接体进行了验证。结果表明,ABLas可变剪接分析算法相较于rMATS分析算法更为准确,ABLas分析算法显示G组和WS组共有21个木质纤维素降解酶基因出现了可变剪接,可变剪接类型以内含子保留(IR)为主,占所有可变剪接事件的82.85%。另外,G组和WS组发生可变剪接的木质纤维素降解酶基因也有所不同：G组发生可变剪接的基因为13个,WS组发生可变剪接的基因为14个,两组都发生可变剪接的基因为6个,这表明黑曲霉木质纤维素降解酶基因的可变剪接在不同生长条件下存在差异,另一方面,黑曲霉中众多可变剪接体的存在也为开发新型的木质纤维素降解酶资源提供基础。     

选择性剪接在低氧应答中的调控作用

细胞为适应低氧环境,其相关基因的表达方式发生了改变,其中选择性剪接在低氧应答调控过程中起到了重要的作用。低氧诱导因子介导的低氧应答信号通路在机体适应低氧环境过程中起到了十分重要的作用,低氧诱导因子剪接体通过此通路调控红细胞生成、血管生成、糖酵解等过程。而抑制性PAS蛋白质、脯氨酸羟化酶、促血管生长因子、芳香羟受体核转运蛋白剪接体则通过其它通路进行调控。选择性剪接不仅在低氧应答中起重要作用,而且与阿尔茨海默病、动脉粥样硬化、癌症等常见人类疾病相关。     

大鼠Mocs2基因跳跃型外显子可变剪接保留率的检测

可变剪接是真核生物基因表达调控的一种重要方式,它通过剪接位点调控ORFs (Open reading frames)区域外显子或内含子的表达,产生不同的mRNA剪接体,进一步翻译成具有相同或不同功能的蛋白质,从而对诸如发育、疾病、环境响应等生物学过程产生重要影响.已有文献报道,人类Mocs2基因exon 1a与exon 1b外显子发生互斥型可变剪接,产生的两个剪接体分别编码钼喋呤合酶的大小亚基,参与钼辅因子生物的合成过程.基于本课题组前期大鼠肺部组织RNA-seq测序的结果,发现Mocs2基因2号外显子转录后可被剪接或保留,产生两个不同的剪接体.为验证测序结果的准确性,本研究利用半定量PCR与实时荧光定量PCR两种方法检测大鼠脑、海马、肺组织中Mocs2基因2号外显子的保留率.半定量PCR方法检测大鼠肺、海马、大脑组织中Mocs2基因的保留率分别为(88.28±3.09)％、(99.44±0.24)％、(99.54±0.19)％.实时荧光定量PCR检测的保留率分别为(66.76±20.47)％、(75.60±12.44)％、(87.28±16.4)％.实验结果表明,Mocs2基因2号外显子在大鼠中存在可变剪接现象,且不同组织具有一定差异.本工作进一步验证了两种PCR方法检测前体mRNA可变剪接保留率的可行性.     

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.     

小鼠SmX5基因mRNA的选择性剪接

通过RT-PCR技术,发现小鼠SmX5基因的另外3种选择性剪接体,分别命名为SmX5a,b和c.小鼠SmX5a cDNA具有完整的内含子1,而SmX5b cDNA含有部分内含子2。SmX5c的保留片断和SmX5b在相同位置起始,但保留部分延伸经过余下的内含子2。余下的DNA序列在所有内含子-外显子边界处都符合剪接的“GT—AG”规则。RT-PCR的表达分析显示这3种异构体都是稳定的转录产物,均通过剪接体特异性引物的PCR反应在mRNA水平上得到证实。和SmX5相比较,剪接体的出现频率都很低。RT-PCR表达分析提示,XmX5和它的3种异构体存在于小鼠的脑、肾、睾丸、胸腺、肝、脾和心脏。SmX5a主要在胸腺中表达,而SmX5b和c在所有组织都可以检测到.SmX5不同选择剪接体及其组织特异的不同剪接方式的存在,表明SmX5的表达是复杂的,并且所有4种SmX5 mRNA水平的调控对于在不同细胞类型的mRNA前体的剪接机制维持具有重要作用。     

禾谷镰刀菌剪接体蛋白FgSnu114上的自发突变部分恢复Fgprp4的生长缺陷

由剪接体催化的前体mRNA剪接是一个重要的生物过程。Prp4作为剪接体组分中唯一的蛋白激酶,在剪接体的组装及激活过程中发挥关键作用。禾谷镰刀菌的Fgprp4突变体生长缺陷严重,易角变。本研究以251株Fgprp4突变体的角变子为着入点,鉴定了U5蛋白FgSnu114上的4个角突变位点。通过对角变子和模拟角变子(FgSNU114引入角突变并敲除FgPRP4的突变体)的表型比较验证了角突变D222N和ΔK695,明确FgPrp4和FgSnu114间的遗传互作。RNA-Seq分析发现角变子S172中约有23%的内含子具有剪接缺陷,解释了其有性生殖和侵染小麦的缺陷。进一步的磷酸化位点鉴定和模拟磷酸化实验证明FgSnu114的S451位点可能不是FgPrp4的磷酸化位点或关键磷酸化位点。本研究首次探讨了Prp4与Snu114之间的关系,有助于今后进一步揭示禾谷镰刀菌前体mRNA剪接的调控机制。     

Gem小体缺失与肌萎缩侧索硬化症

肌萎缩侧索硬化症(ALS)是一种以运动神经元死亡为特征的神经退行性疾病,Gem小体缺失是ALS的细胞特征。研究表明m RNA前体剪接异常与ALS有关。剪接体负责m RNA前体的剪接,而Gem小体参与构成剪接体核心组件的富含尿苷的小核核糖核蛋白(U sn RNP)的生物合成。本文将综述ALS相关肉瘤融合蛋白(FUS)、TAR DNA结合蛋白-43(TDP43)以及铜锌超氧化物歧化酶(SOD1)突变体引起Gem小体缺失的机制,为探索ALS的发病机理和开发新的治疗手段提供启示。     

选择性剪接与肿瘤靶向治疗

RNA剪接过程受到多种调节因子作用,以保证前体mRNA剪接的准确性。但是大量研究发现,在人类肿瘤中经常发生选择性剪接的异常或者来自特定癌症基因的剪接调控元件的突变。因此,RNA剪接调节剂作为一类新的癌蛋白和肿瘤抑制因子而逐渐受到关注,并有望通过调节参与致癌基因的RNA而达到治疗肿瘤的效果。改变RNA的异常剪接是治疗相关癌症的基础,这也为靶向治疗提供了更加丰富的靶点。本文综述了新发现的和预测的不同的剪接事件导致癌症的相关基因,并且对它们如何促成疾病的发病机制进行讨论。最后,我们总结了最新的针对可变剪接而发展的癌症诊断和治疗方法,包括使用小分子的剪接抑制剂来阻断剪接体或转录因子修饰酶,以调节特异性剪接导致的癌症。     

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。