基础分子生物学课件24RNA的剪切与加工.ppt

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1、Chapter24RNASPLICINGANDPROCESSINGRNA的剪接和加工Introduction引言hnRNA是由许多小球状结构组成的核糖核蛋白颗粒在细胞核中在细胞核中,mRNA,mRNA的加工的加工包括包括3 3 和和5 5 修修饰以及内含子的饰以及内含子的去除等去除等.剪接需剪接需要在内含子与外要在内含子与外显子交界处产生显子交界处产生断裂断裂,然后将外然后将外显子末端连接显子末端连接.成熟的成熟的mRNAmRNA通通过核孔被运到细过核孔被运到细胞质中去胞质中去,在那在那里它完成翻译里它完成翻译.24.2Nuclearsplicejunctionsareshortsequenc

2、es.细胞核内的RNA剪接位点是各种短序列.剪接位点是指外显子内含子交界处序列,它们一般根据与内含子的相对位置命名.内含子5端的5剪接位点含共有序列GU.内含子3端的3剪接位点含共有序列AG.GU-AG规则(最初在DNA序列中被称作GT-AG规则)描述了在前体mRNA中内含子的最初及最末位置上必须出现的恒定的双碱基.内含子的末端按GU-AG规则定义.24.4pre-mRNAsplicingproceedsthroughalariat.前体mRNA剪接要通过套索结构.当5剪接位点被剪开,且内含子5端连接到内含子分支位点上的A的2位置时,将形成套索结构.当3剪接位点被剪开,内含子将以套索的形式被释

3、放,其左右的外显子将会连接在一起.5和3剪接位点以及分支位点对剪接过程而言是充分必要条件.分支位点的序列在酵母中是完全保守的,但在较高等的真核生物中,其保守性则不是很高.剪接反应分两个阶段,5外显子首先被切开,然后与另一个外显子的5相连.24.5snRNAsarerequiredforsplicing.snRNA是剪接必需的.参与剪接过程的5个snRNP是U1,U2,U4,U5,和U6.snRNP和其他一些辅助蛋白质共同构成了剪接体.24.6U1snRNPinitiatessplicing.U1snRNP启动剪接.U1snRNP通过RNA-RNA配对反应与5剪接位点结合,从而起始剪接过程.E复

4、合体包括结合在5剪接位点的U1snRNP,结合在分支位点与3剪接位点间嘧啶富集区的U2AF和连接U1snRNP与U2AF的SR蛋白.人类U1snRNP有一个可产生数个结构域的配对结构,其5端保留着单链形式,可以与5剪接位点配对.E E复合物由三种物质连续地加入而成复合物由三种物质连续地加入而成,即即U1-snRNPU1-snRNP加到加到5 5 剪接位点剪接位点,U2AF,U2AF加到嘧啶区加到嘧啶区/3/3 剪接位点剪接位点,以及桥以及桥连蛋白连蛋白SF1/BBPSF1/BBP的加入的加入.24.7TheEcomplexcanbeformedbyintrondefinitionorexond

5、efinition.E复合物可通过内含子定界或外显子定界来形成.形成E复合体的直接方法是U1snRNP结合在5剪接位点且U2AF结合在分支位点和3剪接位点之间的嘧啶区.另一个可能是在嘧啶区的U2AF和下游5剪接位点的U1-snRNP之间形成复合体.当U2snRNP结合在分支位点时,E复合体转变成A复合体.多条途径可以启动对5和3剪接位点的识别.24.85snRNPsformthespliceosome.五种snRNP形成了剪接体.U5和U4/U6snRNP的结合把A复合体变成B1剪接体,其中包含了所有剪接所必需的元件.剪接体在剪接过程中经历了一系列其他的复合体形式.剪接反应经过几个互相独立的阶

6、段,在此过程中,能够识别共有序列的各组分之间的相互作用导致剪接体的形成.24.10SplicingisconnectedtoexportofmRNA.剪接与mRNA出核相关联.REF蛋白通过和剪接体的连接而结合到剪接位点.剪接后,它们依旧附着于RNA外显子-外显子连接处.它们和转运蛋白TAP/Mex相互作用,并将RNA运出核孔.外显子连接复合体通过识别剪接复合体结合到RNA上.REF蛋白结合剪接因子并保留在剪接产物上.REF结合到位于核孔的出核因子上.24.11GroupIIintronsautosplicevialariatformation.II类内含子通过套索结构进行自我剪接.II类内含

7、子通过自我催化剪接活动从RNA上切除自身.II类内含子的剪接点和剪接机制同细胞核内含子相似.II类内含子折叠成二级结构以产生催化位点,这个位点类似于U6-U2-细胞核内含子.三类剪接反应按两步酯交换作用进行:首先游离羟基进攻外显子1和内含子结合处,接着外显子1末端产生的羟基进攻外显子2与内含子结合处.24.12Alternativesplicinginvolvesdifferentialuseofsplicejunctions.可变剪接使用不同的剪接位点.某些外显子可能会由于某一对剪接位点的使用与否而被包含或被剔除于RNA产物中.两个位点参与的可变剪接可能导致外显子的增加或替代.24.13tr

8、ans-splicingreactionsusesmallRNAs.反式剪接反应需要小RNA.剪接反应通常只以顺式方式发生在同一个RNA分子的剪接位点上.反式剪接反应发生于锥虫和蠕虫中,其中一个小序列(SLRNA)剪接到RNA前体的5端.剪接通常发生在同一个剪接通常发生在同一个RNARNA分子中分子中,但在另一种情况下但在另一种情况下,由于不同由于不同RNARNA内含子之间配对内含子之间配对,能形成一种特殊的结构能形成一种特殊的结构,这时会发生反式剪接这时会发生反式剪接.锥虫锥虫SLRNASLRNA的一个的一个外显子可以通过反外显子可以通过反式剪接与式剪接与RNARNA的第的第一个外显子连接在

9、一个外显子连接在一起一起.这个反应与细这个反应与细胞核的顺式剪接反胞核的顺式剪接反应具有同样的相互应具有同样的相互作用作用,但是产生但是产生Y Y型型而不是套索结构而不是套索结构.24.14YeasttRNAsplicinginvolvescuttingandrejoining.酵母tRNA剪接包括切割和重连两部分.tRNA剪接经历了连续的切割和重连反应.酵母苯丙氨酰酵母苯丙氨酰-tRNA-tRNA前体中的一个内含子可以和反密码前体中的一个内含子可以和反密码子环配对子环配对,从而改变反密码子臂的结构从而改变反密码子臂的结构.此此tRNAtRNA前体内前体内含子含子“环环”与与“颈颈”上一个受排

10、挤碱基的配对可能是上一个受排挤碱基的配对可能是剪接所必须的剪接所必须的.24.15ThesplicingendonucleaserecognizestRNA.剪接时核酸内切酶识别tRNA.核酸内切酶在tRNA前体内含子两个末端都切割.酵母核酸内切酶是一种有两个(相关)催化亚基组成的异源四聚体.它使用测量机制来确定切割位点,其位置与RNA结构中的某一点有关.酿酒酵母酿酒酵母tRNAtRNA前体的前体的5 5和和3 3的切割是由核酸内切酶的不的切割是由核酸内切酶的不同亚基催化的同亚基催化的.另一个亚基可能通过测量成熟另一个亚基可能通过测量成熟tRNAtRNA结构结构中的某个点的距离中的某个点的距离

11、,以此为参数决定切割位点的位置以此为参数决定切割位点的位置.AIAI碱基对同样很重要碱基对同样很重要.24.18The3endsofpolIandpolIIItranscriptsaregeneratedbytermination.终止反应产生聚合酶I和聚合酶III转录物的3端.RNA聚合酶I在18个碱基终止序列处终止转录.RNA聚合酶III在G-C富含序列中的poly(U)4序列处终止转录.当终止产生3端,RNA聚合酶和RNA在DNA的终止子序列上被释放.当核酸内切酶在RNA的特定序列处切割并产生3端时,RNA聚合酶继续转录.24.19The3endsofmRNAsaregeneratedb

12、ycleavageandpolyadenylation.mRNA的3端由切割和多聚腺苷酸化产生.序列AAUAAA是一种切割信号,用于产生多聚腺苷酸化的mRNA3端.特异性因子和核酸内切酶在AAUAAA下游切割mRNA.特异性因子和poly(A)聚合酶在3端连续添加约200个A残基.序列AAUAAA是切割产生3端和多聚腺苷酸化所必需的.3端加工复合体具有多种活性,每个CPSF和CF都有数个亚基,其余组分为单体.24.20Cleavageofthe3endofhistonemRNAmayrequireasmallRNA.组蛋白mRNA的3端切割可能需要小RNA.组蛋白mRNA不被多聚腺苷酸化,它们

13、的3端由切割反应产生,它依赖于mRNA的结构.切割反应需要SLBP结合到茎环结构,以及需要U7snRNA与相邻单链区配对.组蛋白H3mRNA3端的产生取决于3端一个保守的发夹结构和一段能和U7snRNA配对的序列.24.21ProductionofrRNArequirescleavageevents.rRNA的产生需要切割反应.大小rRNA都通过从共同的RNA前体切割下来而释放.真核生物的成熟rRNA是由初始转录物经切割和修整反应而产生.大肠杆菌中rrn操纵子包含rRNA和tRNA基因,转录物准确的长度取决于使用哪个启动子(P)和终止子(t),每个RNA产物必需从转录物的任一端被切割而释放.复习题内含子的主要结构?内含子剪接的主要步骤?什么是差异剪接?mRNA3端的形成?