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14.9: RNA拼接
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RNA拼接
 

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14.9: RNA拼接

“在蛋白质翻译之前编辑真核RNA的过程称为剪接。它去除了不编码蛋白质的区域,并将蛋白质编码区域拼接在一起。剪接还可以从单个基因表达多种蛋白质变体,在发育、组织分化和适应环境胁迫方面发挥重要作用。剪接错误会导致癌症等疾病。”

从真核DNA转录的RNA经过了几次修饰

从真核DNA转录的RNA链被称为原始转录体。被指定为mRNA的主要转录体称为前体信使RNA (pre-mRNA)。然后对前mRNA进行处理,形成适合蛋白质翻译的成熟mRNA。真核前体mRNA包含外显子和内含子的交替序列。外显子是编码蛋白质的核苷酸序列,而内含子是非编码区。RNA剪接是一个内含子被移除,外显子被拼接在一起的过程。

剪接发生在细胞核内

剪接是由剪接体介导的,剪接体是一种蛋白质和RNA的复合物,称为小核核糖核蛋白(snRNPs)。剪接体在外显子/内含子边界识别特定的核苷酸序列。首先,它在内含子的5端与包含GU-的序列绑定,在内含子的3端与包含 A的分支点序列绑定。在许多精心安排的步骤中,其他 snRNPs 随后将分支点靠近 5 端的拼接点。随后,一种化学反应将内含子的5端与其上游外显子分离,并将其连接到分支点,形成一个称为落叶松的环。为了释放落叶松,上游外显子的3端与下游外显子5端附近内含子的含银序列发生反应。这种反应将两个外显子连接在一起,从而结束了剪接过程。

剪接允许从一个基因表达几种蛋白质

前mRNA中的不同外显子结合形成成熟mRNA的过程称为选择性剪接。选择性剪接从一个前mRNA转录物中产生几个不同的蛋白质。

通常,外显子是按照它们在基因中出现的顺序连接在一起的。然而,在选择性剪接过程中,这个首选的外显子序列可能会改变。选择性剪接的不同模式包括外显子跳跃、选择性5或3剪接位点和内含子保留。这些模式是由外显子或内含子的长度和剪接位点的强度决定的。因此,剪接体可以忽略短于其他外显子的外显子,而从成熟mRNA中忽略。相比之下,明显短于其他内含子的内含子可以避免剪接体的移除,并保留在成熟的mRNA中。

剪接位点的强度取决于备选外显子周围的序列保守性;它们影响剪接体选择的5或3个剪接位点。因此,选择性剪接产生了从同一段DNA复制的成熟mRNA的变体。

在翻译过程中,RNA序列变异产生不同的蛋白质,其中含有额外或更少的氨基酸、阅读框的移位或过早终止密码子。这产生具有不同生物学特性的蛋白质亚型,包括功能、细胞定位以及与其他蛋白质的相互作用。选择性剪接在基因表达中起着至关重要的作用,从而控制器官的发育、细胞的存活或增殖以及对环境变化的适应。

剪接异常会导致疾病

剪接错误可能是由基因本身或控制基因表达的调控元件的突变引起的。在特定基因转录本的外显子或内含子序列中发生的突变称为一个顺式突变。剪接机制中的一个突变会影响多个基因,称为一个反式突变。

剪接错误会产生异常的蛋白质亚型,这可能导致疾病,包括癌症。例如,BCL2L1基因的选择性剪接通过使用选择性5个剪接位点,分别产生长和短蛋白质亚型 BCL-XL 和 BCL-XS。较长的 BCL-XL 亚型促进细胞存活,并在几种癌症(如血液癌、乳腺癌和肝癌)中高表达。促进细胞死亡的短 BCL-XS 亚型在癌症中的表达被抑制。


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