蛋白内含子与蛋白剪接

蛋白内含子和蛋白剪接是蛋白质研究的前沿领域。重点介绍了蛋白内含子的结构和蛋白剪接机理的最新研究成果 ;蛋白内含子如同RNA剪接中的内含子 ,也是一类可移动的遗传元件 ;蛋白内含子目前研究的热点是蛋白内含子的功能研究及其在蛋白质工程和其它生物工程领域的用。     

蝎毒液肽基因内含子剪接信号分析

从中国蝎Buthus martensii Karsch基因组DNA中分离到两个毒液基因的内含子。在此基础上,通过编辑和分析目前已出版的蝎毒液肽基因内含子序列,确定了这类基因内含子剪接信号的共有序列,并将其与其它其它物种进行了比较。本文的结果对于研究蝎毒液肽前体mRNA的剪接机制以及比较不同物种之间内含子进化和功能的关系具有参考价值。     

真生物mRNA二级结构与内含子剪接

对６８个外显子－内含子－外显子序列片段以及相应的外显子－外显子序列片段的二级结构进行分析后发现,内含子５‘端和３’端的碱基Ｇ（剪拉位点）中大约９０％们一级结构的环区或是茎区的端部并靠近环,贿位于环区的Ｇ也多靠近环的基部;９２％的外显子拼接位点也有类似性质,约８２％的分枝点Ａ位于环区或环与茎的连接部位,折叠结构的形成使剪接位点和分枝点在空间上彼此靠近。     

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。     

蛋白质内含子的研究进展

自1990年发现第一个蛋白质内含子以来,对其研究愈加引起注意。蛋白质内含子是蛋白质剪接元件,可从前体蛋白中切除并将两侧外显子连接起来成为成熟蛋白质,标准的蛋白质剪接主要包括四步亲核置换反应,新近又发现一种反式剪接机制。蛋白质内含子的演化形成存在先天遗传和后天插入两种方式,但目前还没有直接的实验证据。数据库显示,蛋白质内含子有10个保守模体：A、N2、B、N4、C、D、E、H、F和G,它们在蛋白质剪接过程中具有不同的作用。作为蛋白质剪切元件的蛋白质内含子,是蛋白质工程中一个功能强大的工具,具有重要的实践意义。现对蛋白质内含子的命名、分布、结构、剪接方式以及应用前景等作一全面的综述。     

真核生物mRNA二级结构与内含子剪接

对68个外显子-内含子-外显子序列片段以及相应的外显子-外显子序列片段的二级结构进行分析后发现,内含子5′端和3′端的碱基G(剪接位点)中大约90％位于二级结构的环区或是茎区的端部并靠近环,而且位于环区的G也多靠近环的基部;92％的外显子拼接位点也有类似性质. 约82％的分枝点A位于环区或环与茎的连接部位. 折叠结构的形成使剪接位点和分枝点在空间上彼此靠近.     

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。     

糯性水稻中蜡质基因第1内含子的剪接活性

以前的研究结果表明,非糯性的稻米中直链淀粉的含量与各品种中蜡质基因（Ｗｘ）第１内含子被剪接的效率有关,即剪接效率高的品种直链淀粉含量也高。为弄清糯米中不含直链淀粉是否也与此内含子剪接效率有关系,构建了蜡质基因启动子,（来自灿稻品种２３２）、蜡质基因第１内含子「来自籼稻品种２３２（高直链淀粉含量的品种）或粳稻品种寒丰６３６６（中、低直链淀粉含量的品种）或粳稻品种寒丰６３６６（中、低直链淀粉含量的品种     

人类基因组盒式外显子和内含子保留的可变剪接位点预测

信使RNA的可变剪接是真核生物有别于原核生物的基本特征之一,信使RNA前体的可变剪接极大地丰富了高等真核生物蛋白质的多样性,并与生物体的组织特异性密切相关。文章对人类盒式外显子和内含子保留的一些基本特征进行了统计;根据剪接位点附近的单碱基、碱基二联体和三联体的保守性等特征,利用基于多样性指标的二次判别法,对盒式外显子和内含子保留的供体端和受体端可变剪接位点进行了预测。交叉检验结果表明,盒式外显子供体端和受体端的识别精度分别达到93％、84％以上的水平;内含子保留供体端和受体端的识别精度分别达到89％、81％以上的水平。     

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。     

定向进化提高微小蛋白质内含子Ter DnaE-3 剪接活性的研究

目前,蛋白质内含子在蛋白质工程领域中得到越来越广泛的应用。为提高微小蛋白质内含子Ter DnaE-3(Trichodesmium erythraeum)在异源宿主中的剪接活性,采用易错PCR技术,通过改变反应体系中dNTP、Mg2+、Mn2+的浓度等手段,借助依赖卡那霉素的蛋白质内含子筛选系统进行筛选。Western印迹结果表明:通过定向进化,其中5号突变体的剪接活性从原始的约20%提高至约85%;9号突变体能够避免发生剪接副反应,即N端断裂反应。氨基酸突变位点与剪接活性变化的相关性分析表明:参与α-helix形成的氨基酸的突变极有可能影响蛋白质内含子的断裂反应,参与β-sheet形成的氨基酸的突变则有可能影响蛋白质内含子结构的紧凑性。通过定向进化提高微小蛋白质内含子Ter DnaE-3在异源宿主中的剪接活性,进一步验证依赖卡那霉素抗性的筛选系统的可行性,为扩大蛋白质内含子的应用范围奠定基础。     

真核生物和古细菌的tRNA内含子剪接及其进化

真核生物和古细菌的ｔＲＮＡ内含子剪接及其进化潘建伟潘伟槐韩志勇朱睦元（杭州大学生命科学学院,杭州３１００１２）关键词ｔＲＮＡ内含子进化Ｗｏｅｓｅ根据２１种生物的１６ＳｒＲＮＡ序列分析,于１９７７年提出了三界系统进化树理论。他认为,原核生物应该分为古细...     

内含子对真核基因表达调控的影响

大多数真核基因都含有非编码的间隔序列--内含子,根据剪接机制的不同,可将内含子分为3类:真核mRNA内舍子、自我剪接内含子和真核tRNA内含子.在多数情况下,真核mRNA内含子的存在可以提高基因的表达水平.因为其剪接过程会影响mRNA新陈代谢的多个阶段,包括转录、RNA编辑、pre-mRNA的加工、mRNA的出核运输、翻译和无义衰变等.真核mRNA内含子在真核生物基因表达调控中起着重要的作用,是转基因研究中提高外源基因表达的重要元件之一.就真核mRNA内含子的特性、剪接机制及其对真核基因表达调控的影响作一概述.     

人端粒酶逆转录酶（hTERT）基因第3内含子的克隆 …

从端粒酶活性呈性阳的水生细胞株人肺ＳＣＰ－Ａ－１中分离了总ＲＮＡ,以此为模板,结合ＲＴ－ＰＣＲ技术和长模板ＰＣＲ技术,用ｈＴＥＲＴ基因特异性引物扩增到一长约２．２ｋｂ的ｃＤＮＡ片段。将该片纯化后克隆到通用测序本Ｔ－ｅａｓｙ ｖｅｃｔｏｒ上得到重组质粒。用测引物ＳＰ６和Ｔ７对该片段进行部分双向测序。经序列分析和同源比较推测该片段包含了ｈＴＥＲＴ基因的第３内含子。该结果提示了ＲＴ－ＰＣＲ技术和长模板Ｐ     

I型内含子核酶的研究进展

核酶具有特异识别和切割靶RNA的特点,从而可以抑制一些特异基因产物的表达,而I型内含子核酶,不但具有剪切功能,而且可以进行顺式剪接及反式剪接。随着人们对I型内含子核酶的功能结构也有了进一步认识,相继用I型内含子核酶对p53突变mRNA及镰形红细胞贫血等遗传性疾病致病基因mRNA的修复做了大量的研究,并取得了一定的成果。     

一类新内含子的研究状况

在真核细胞基因组中发现一类新内含子——AT-AC内含子, 除结构特征与普遍存在的核mRNA前体内含子有明显不同外,剪接机制上也存在一定差异.文章介绍了该内含子的分布,结构特征及剪接机理,并与主内含子作了相应比较.     

高剪接活性断裂蛋白质内含子的体内切割

蛋白质内含子介导的断裂(切割)反应被用于蛋白质纯化、连接和环化等,但目前仍存在断裂效率低、断裂反应的不可控、产物复杂等问题。蛋白质内含子的定点突变可导致其N端或C端断裂。其末位氨基酸突变则剪接反应第3步天冬酰胺环化无法进行,发生N端断裂;其首位氨基酸发生突变则剪接反应第一步酰基重排及其后续步骤均无法进行,而天冬酰胺环化仍可进行,发生C端断裂。利用已获得的高剪接活性的S1和S11型断裂蛋白质内含子Ssp GyrB,分别将其参与剪接反应的首位半胱氨酸或末位天冬酰胺突变为丙氨酸,构建能够发生一端断裂的断裂蛋白质内含子。研究结果表明,突变后断裂蛋白质内含子的剪接反应几乎不发生,其断裂活性有不同程度的提高,获得了在大肠杆菌体内具有较高效断裂活性的断裂蛋白质内含子。这将为进一步研究其体外可控性剪接、构建高效的蛋白纯化系统和深入研究蛋白质内含子的剪接机制提供基础。     

细菌第二类内含子与真核基因内含子的起源

细菌第二类内含子与真核基因内含子的起源吴大庆,吴大鹏（山东大学微生物所,济南２５０１００）（中国科学院微生物所,北京１０００８０）关键词第二类内含子,剪接体内含子,起源关于真核生物基因组内含子的起源有两种假说。Ｇｉｌｂｅｒｔ认为,ＲＮＡ剪接系统在生命...     

内含子在人凝血Ⅸ因子反转录病毒载体中的表达及剪接作用

构建了带有内含子的反转录病毒表达载体,研究内含子对hFⅨ的表达影响。反转录病毒载体经过PA317细胞包装后,稳定保留内含子是进一步研究内含子对hFⅨ表达影响的关键。首先构建了GlNaC－i－Ⅸ、GlNaC－i'-Ⅸ表达元件正向插入的反转录病毒载体。其中,GlNaC－i－Ⅸ带有源于IL－2的异源内含子,GlNaC－i'－Ⅸ带有来自hFⅨ自身的第一内含子;其中间部分顺序缺失,只包括剪接供体和剪接受体位点。用RT－PCR方法发现,反转录病毒介导基因转移的载体中的内含子都被剪切掉。为避免内含子的剪切,又构建了表达元件反向插入的反转录病毒载体GlNaC－i'－ⅨR、GlNaPAi'ⅨBAM。用同样的方法证明,反向插入载体中的内含子被保留下来。证明表达元件反向插入的反转录病毒载体可以得到稳定的含有内含子的表达载体,ELISA检测证明内含子能提高hFⅨ表达。为进一步提高hFⅨ在体外细胞和体内的表达水平提供依据。     

断裂蛋白质内含子的剪接机制、起源和进化

蛋白质内含子(intein)是具有自我催化活性的蛋白质. 翻译后,通过蛋白质剪接从蛋白质前体中去掉,并以肽键连接两侧蛋白质外显子(extein)形成成熟蛋白质. 断裂蛋白质内含子(split intein)在蛋白质内含子中部区域特定位点发生断裂,形成N端片段和C端片段,分别由基因组上相距较远的两个基因编码. 现在已知,它仅分布于蓝细菌和古细菌中. 断裂蛋白质内含子的N端片段和C端片段通过非共价键(如静电作用)相互识别,重建催化活性中心,介导蛋白质反式剪接. 断裂蛋白质内含子的发现进一步深化了人们对基因表达和蛋白质翻译后成熟过程复杂性的认识,而且它在蛋白质工程、蛋白质药物开发和蛋白质结构与功能研究等方面有非常广泛的应用. 本文试图综述断裂蛋白质内含子的分布、结构特征和剪接机制,并分析其可能的起源和进化途径.