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.     

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。     

核小体定位与RNA剪接

根据核小体定位序列和缺失序列的碱基分布特征,应用多样性增量二次判别方法(IDQD)构建模型对这两类序列进行了区分,受试者操作特性曲线下的面积达到了0.958．应用这一模型研究了核小体在人类基因组剪接位点(GT/AG)邻近序列中的分布方式,发现外显子所对应的DNA序列通常倾向参与核小体的形成,并且由它所转录的RNA统计上具有较强的刚性,而剪接位点及其邻近的内含子对应的DNA序列则避免参与核小体的形成,所转录的RNA统计上具有较强的柔性．进一步还发现,DNA序列的核小体定位/缺失和RNA的刚性/柔性具有统计相关性,为从机制上解释为何前体RNA剪接事件与DNA序列中的核小体定位信息有关提供了依据．     

剪接因子U2AF65相关蛋白的研究进展

U2核糖核蛋白小体辅助因子(U2AF)65是参与前体mRNA剪接的重要辅助因子,前体RNA生成之初,U1核糖核蛋白小体(snRNP)结合到内含子的5'剪接位点,U2AF65和U2AF35分别结合到多聚嘧啶序列和3'剪接位点,剪接因子1(SF1)结合到分支位点是剪接体形成的第一步。U2AF的存在又辅助U2snRNP代替SF1结合到分支位点,使剪接反应顺利进行。最近几年,发现基因组中存在一些U2AF65的旁系同源基因序列。这些旁系同源基因由祖先基因经连续复制而横向形成,复制出的基因副本经历了各自的进化途径,最终它们在结构和功能上有相似之处,又各有独特之处。我们简要讨论了U2AF65、PUF60、CAPERα和CAPERβ这4种同源蛋白的发现过程、结构特征、自身的多样性、基因的进化和生物学功能。     

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。     

TDP-43在神经退行性疾病中的功能和作用

核蛋白TAR DNA/RNA结合蛋43(TDP-43)目前被认为是肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)、额颞叶变性(frontotemporal lobar degeneration,FTLD)等神经退行性疾病的病理学标记蛋白。在中枢神经系统中,TDP-43作为必要的转录调控因子,参与mRNA前体的剪接,维持RNA稳态和运输。在突变和过表达TDP-43的转基因啮齿类动物模型中,受损伤的神经元呈现出胞核和胞质中TDP-43泛素化、磷酸化聚集,以及细胞周期进程的改变。在此,着重阐述基于TDP-43突变或过表达建立神经退行性疾病动物模型的研究进展,探讨其发病机制、病理学改变及治疗方法。     

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     

粗糙脉孢菌snRNA基因的克隆及其表达调控研究

Pre‐m RNA(precursor m RNA)的剪接是真核基因表达中的重要一环,由剪接体复合物(spliceosome)催化完成。小核RNA(small nuclear RNAs,sn RNAs)是剪接体的重要结构和功能组分。本工作首次鉴定了粗糙脉孢菌的U1、U2、U4、U5和U6等sn RNA基因,这些基因除U5为单一拷贝外,其余为多拷贝基因且表达量存在差异。对各基因的近端序列元件(proximal sequence elements,PSEs)的分析显示在大部分基因都存在一段回文的保守序列GTGCAC,荧光素酶报告基因实验证实该序列具有调控部分sn RNA基因转录的功能。我们还通过温度梯度实验检测了stk‐16第三内含子的剪接情况变化,结果提示可变剪接对调节生物可能对不同温度环境的适应具有重要作用。     

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…     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

表观遗传因素在RNA剪接过程中的作用

RNA剪接是真核生物基因表达过程中的重要环节,增加了蛋白质的多样性和基因表达的可调节性. 日益增多的研究表明,RNA剪接并不是独立的生物过程.RNA Ⅱ型聚合酶(RNA polymerase-Ⅱ, RNA Pol Ⅱ)、核小体定位和组蛋白修饰等因素都与RNA剪接过程密切相关.阐明RNA Pol Ⅱ、核小体定位和组蛋白修饰等因素在RNA剪接过程中的作用,将为剪接位点的准确识别和剪接调控机制的研究提供新思路.本文综述了RNA Pol Ⅱ、核小体定位和组蛋白修饰等因素对RNA剪接的影响以及它们在RNA剪接过程中的调控作用.     

综述与专论：神经退行性疾病中的TDP-43蛋白聚集和相变

随着全球老龄化人口的急剧增加,神经退行性变已经成为危害公共健康的主要疾病。在神经退行性疾病(肌萎缩侧索硬化症(ALS)、额颞叶变性病(FTLD)和阿尔茨海默病(AD)等)患者脑组织中均能观察到蛋白质聚集形成的包涵体,其中TAR DNA结合蛋白43 (TDP-43)是主要成分之一。目前已发现多个TDP-43基因突变与家族性ALS密切相关。TDP-43属RNA/DNA结合蛋白,参与细胞内多种RNA代谢过程,它可以在细胞核和细胞质之间穿梭,通过相变诱导胞质和核质包涵体的形成。本文简要总结了TDP-43在体内和体外聚集以及发生相变的研究进展。理解TDP-43的异常相变将有助于寻找神经退行性疾病的潜在治疗靶点。     

转录后加工中剪接的多样性

基因表达过程中,转录得到的原始RNA(RNA前体)要经过加工才能成为成熟的RNA。剪接是众多转录后加工内容中的一种。剪接结果切除RNA前体中由基因内含子转录得到的居间序列,将外显子转录部分联接起来。剪接是多式多样和复杂的。对剪接机制的研究,无论在理论上(如基因表达的调控)和在实际上(如基因工程)都是有意义的。     

肌萎缩侧索硬化症相关肉瘤融合蛋白与应激颗粒

肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)是一种以运动神经细胞死亡为特征的、致命性神经退行性疾病。作为一种RNA结合蛋白,肉瘤融合蛋白(fused in sarcoma,FUS)突变引起ALS。应激颗粒(stress granules,SG)是细胞在应激条件下产生的细胞质结构。FUS存在于SG中,SG标记物是FUS阳性聚集体的组分,提示FUS突变体可能干扰SG正常功能,并且SG可能作为病理性FUS聚集体的前体。该文探讨了SG募集FUS的机制与调控,分析了SG与FUS聚集体之间的关系,以期为了解SG在FUS突变引起的ALS发生中的作用提供参考。     

SRp38基因研究进展

SR蛋白在前体mRNA可变剪接调控中发挥重要作用。可变剪接调节因子SRp38作为一种新近发现的具有神经及生殖组织特异性的SR蛋白,有典型的SR蛋白结构特征并能够调控GluR-B、TRK-C以及NCAML1等基因的可变剪接,但与其他SR蛋白不一致的是,SRp38可以在一定条件下(有丝分裂M期,热休克)抑制前体mRNA剪接,从而防止错误剪接的出现。SRp38的RRM结构域可以识别特殊的RNA序列并跟U1snRNP结合,而其RS结构域则参与调控前体mRNA剪接。SRp38的磷酸化状态可以影响其调控功能的发挥,在有丝分裂M期及热休克时,该蛋白质均呈去磷酸化状态。SRp38在爪蟾胚胎神经发育过程中发挥作用并且可以同TLS(translocation liposarcoma)蛋白相互作用,提示其可能通过调节前体mRNA可变剪接在神经系统的发育分化以及在肿瘤的发生中扮演角色。     

剪接因子PTBP1生物学功能研究进展

多聚嘧啶区结合蛋白1 (polypyrimidine tract-binding protein 1,PTBP1)是一种常见的RNA结合蛋白,在多种疾病的发生和发展中发挥重要作用.PTBP1的一个主要功能是作为剪接因子(splicing factor, SF).它通过结合靶基因前体mRNA的特定序列,选择性地剪接外显子...