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RNA的选择性剪切第1页/共33页 概论知识背景RNA的剪切修饰RNA的选择性剪切NRDR第2页/共33页 知识背景（1）生物的复杂性与其基因组基因数量似乎存在明显差异 物种间，脊椎动物的相对应的DNA序列有着惊人的相似。第3页/共33页 选择性剪切（alternative splicing）是物种进化重要方式之一。 Neuropsin是一种主要在大脑海马区表达的丝氨酸蛋白酶。该基因同学习和记忆的功能调节以及大脑的发育相关。研究发现，小鼠仅表达 TypeI蛋白酶,检测的猕猴、滇金丝猴和长臂猿的大脑中也只表达Type-I。在人的胚胎中，TypeI和TypeII两种剪切方式都有表达，且丰度相似。在成人脑中，TypeII蛋白酶成为优势表达的蛋白酶，TypeI仅有少量表达。研究发现TypeII只在人的大脑中表达。知识背景（2）第4页/共33页 RNA的剪切修饰GenomeTranscriptomeProteomeDNARNAProtein第5页/共33页 IntergenicIntergenicGeneExonIntronExonExonIntronTranscription of pre-mRNAGTAGAGGTExonExonExonSplicing to mRNA5’5’5’3’3’3’Donor SiteAcceptor SiteU1U2Genome:Transcriptome:RNA的剪切修饰第6页/共33页 RNA的剪切修饰过去人们一直认为，基因的遗传密码子是连续不断地并列在一起，形成一条没有间隔的完整的基因体。但以后通过对真核蛋白质编码基因结构的分析发现，在它们的核苷酸序列中间插入有与氨基酸编码无关的DNA间隔区，使一个基因分隔成不连续的若干区段。我们称这种编码序列不连续的间断基因为断裂基因。 在很多情况下，有内含子的基因首先转录成RNA 前体，之后内含子被去除，外显子被拼接到一起。成熟的mRNA只含有外显子序列。 我们把内含子的删除过程称为RNA的剪接第7页/共33页 通过对mRNA序列与结构基因核苷酸序列的比较，我们可以确定外显子与内含子的接合点。发现，在一个内含子的两端并不存在广泛的相似性或互补性。然而，接点还是具有很好的保守性，尽管只是短短的一致序列。 数字指示了特定的碱基在每个一致性位点存在的百分比。结果只在内含子接点上有高一致性序列发现。这样，基因内含子序列就可以定义为：GT……AG 因为把内含子定义成从双核苷酸GT开始到双核苷酸AG结束，所以接点经常被描述为遵守GT-AG法则，RNA中实际的序列为GU-AG法则。 GT-AG法则可以描述许多真核生物核基因中的剪接点。并不适用于线粒体中的内含子，也不适用于酵母的tRNA基因 第8页/共33页 RNA的剪切修饰 第一阶段，在内含子5′端剪接点形成一个切口，左边的外显子以直线形式存在，右边的内含子一外显子则开成索套（这里内含子5′端和内含子内一个碱基形成5′-2′键，这个目标碱基为腺苷，被称为分枝点）。 第二阶段，3′端剪接点的剪切从索套形式中释放了内含子，同时，右边的外显子和左边的外显子连接起来。 第三阶段，索套随即脱离分枝点，形成一个线性的删除内含子，然后很快被降解。第9页/共33页 RNA的剪切修饰第10页/共33页 RNA的剪切修饰第11页/共33页 RNA的选择性剪切概念 选择性剪切是指从一个mRNA前体中通过不同的剪接方式（选择不同的剪接位点组合）产生不同的mRNA剪接异构体的过程。 选择性剪切不仅仅是mRNA剪去内含子的过程，还包括不同外显子之间的组合过程第12页/共33页 RNA的选择性剪切1980年 Baltimore在小鼠 IgM 基因发现第一个选择性剪接现象，不同外显子组合分别产生膜型、分泌型IgM。高通量的基因组测序和EST测序，使生物信息学方法来研究选择性剪接成为可能。最近研究结果显示，约35%－60%的人基因有选择性剪接形式。 第13页/共33页 选择性剪接是调节基因表达和产生蛋白质组多样性的重要机制。 选择性剪接可以从一个基因产生多种蛋白，从而使蛋白质组中蛋白质的数量超过基因组中基因的数量。其中，从影响基因的数量和生物种类范围来看，选择性剪接是扩大蛋白质多样性的最重要的机制 第14页/共33页 RNA的选择性剪切二 单个基因选择性剪接的方式 1. 内含子的保留； 2. 可变外显子的保留或切除； 3. 3’和5’剪接位点的转移（shift）导致外显子的增长或缩短。 第15页/共33页 RNA的选择性剪切pre-mRNA