您的位置:首页>>公司动态>>企业动态

RNA剪接过程及应用途径(rna剪接的三种类型)

发布时间:2022-01-19 09:59:43 阅读:139702次 来源:百度学术

  RNA 剪接是一种 RNA 加工形式,其中通过去除称为内含子的非编码序列,将新制造的前体信使 RNA (mRNA) 转化为成熟RNA 。

  RNA 剪接的过程包括去除非编码序列或内含子以及连接编码序列或外显子。

  在核编码基因的情况下,RNA 剪接发生在核内转录期间或转录后立即发生。

  在真核细胞中,RNA 剪接至关重要,因为它可以确保将未成熟的 RNA 分子转化为成熟的分子,然后再将其翻译成蛋白质。原核细胞不需要转录后修饰。

  RNA 剪接是受各种核糖核蛋白调控的受控过程。

  什么是内含子?

  内含子是存在于基因中的非编码 DNA 序列,在 RNA 转录物成熟期间通过 RNA 剪接过程去除。

  “内含子”一词用于表示基因内的 DNA 序列和 RNA 转录本中的相应序列。

  内含子在大多数有颌无脊椎动物的蛋白质编码核基因中很常见,其他真核生物以及细菌等单细胞生物。

  同样,有颚脊椎动物的线粒体基因组几乎完全没有内含子,而其他真核生物的线粒体基因组有很多内含子。

  在 RNA 剪接过程中,外显子之间的内含子被去除以连接两个不同的外显子,然后编码信使 RNA。

  内含子是至关重要的,因为形成的蛋白质生物产物的变异通过选择性剪接而大大增强,其中内含子发挥重要作用。

  内含子具有剪接所需的供体位点(5' 端)、分支位点(靠近 3' 端)和受体位点(3' 端)。

内含子和外显子

  什么是外显子?

  外显子是编码蛋白质的 DNA 序列,其中包含蛋白质合成所必需的密码子或遗传信息。

  “外显子”一词代表基因组中存在的表达区域。

  外泌体是用于表示存在于生物体基因组中的所有外显子的完整集合的术语。

  在编码蛋白质的基因中,外显子包括蛋白质编码序列和 5' 和 3' 非翻译区。

  外显子存在于从有颚脊椎动物到酵母菌、细菌甚至病毒的所有生物体中。

  在人类基因组中,外显子仅占总基因组的 1%,其余为基因间 DNA 和内含子

  外显子是蛋白质合成中必不可少的单位,因为它们携带的区域由编码各种蛋白质的密码子组成。

  选择性剪接使外显子能够以不同的组合排列,其中不同的配置导致不同的蛋白质。

  类似于选择性剪接的过程是外显子改组,其中外显子或姐妹染色体在重组过程中被交换。

  什么是剪接体?

剪接体

  剪接体是由调节 RNA 剪接过程的 RNA 和蛋白质组成的大而复杂的分子。

  剪接体由五个小核 RNA (snRNA) 和大约 80 个蛋白质分子组成。

  RNA 与这些蛋白质的结合导致形成称为小核核糖核蛋白 (snRNP) 的 RNA-蛋白质复合物。

  这些大多局限在细胞核内,在那里它们仍然与未成熟的前 RNA 转录物相关联。

  这些剪接体除了作用于 RNA-RNA 相互作用外,还参与 RNA-蛋白质相互作用。

  剪接体起到编辑器的作用,选择性地剪除不必要的和不正确的材料(内含子)以产生功能性最终切割。

  所有剪接体都参与内含子的去除和剩余外显子的连接。

  另一组称为“次要剪接体”的剪接体也存在于真核细胞中,它们的 RNA 含量较低,并且参与了一种罕见的前 mRNA 内含子的剪接。

  RNA剪接过程/机制

  RNA 剪接过程始于核糖核蛋白或剪接体与剪接位点上存在的内含子的结合。

  剪接体的结合导致了称为 RNA 核苷酸之间的酯交换的生化过程。

  在该反应过程中,内含子上特定核苷酸的 3'OH 基团(在剪接体组装过程中定义)导致对内含子 5' 剪接位点的第一个核苷酸的亲核攻击。

  这会导致 5' 和 3' 末端折叠,从而形成环。同时,相邻的外显子也聚集在一起。

  最后,环状内含子通过剪接体与序列分离。

  现在,在相邻外显子区段的连接过程中发生第二次酯交换反应。

  在这种情况下,释放的 5' 外显子的 3'OH 基团随后对 3' 剪接位点内含子最后一个核苷酸后面的第一个核苷酸进行亲电攻击。

  这导致两个外显子片段的结合以及内含子片段的去除。

  早些时候,剪接过程中释放的内含子被认为是一个垃圾单元。尽管如此,最近观察到这些内含子在去除后参与了与蛋白质相关的其他过程。

  除了剪接体,另一组称为“核酶”的蛋白质/酶也参与剪接过程的控制和调节。

  RNA剪接的类型

  1. 自拼接

  自剪接是一种 RNA 剪接,发生在一些罕见的内含子中,这些内含子能够在没有其他蛋白质或剪接体的帮助下促进磷酸二酯键的切割和形成。

  这些内含子是独一无二的,因为它们可以在简单的盐缓冲液中介导它们从前体 RNA 中的切除以及随后侧翼外显子的连接。

  内含子的三级结构促进了这种自剪接反应,它提供了识别前体 RNA 的剪接位点并以非常精确的方式进行切割和连接反应的能力。

  此类内含子中存在的序列充当调节整个过程的核酶。

  存在三种类型的自剪接内含子,分为 I 组、II 组和 III 组。

  I 组和 II 组内含子以类似于剪接体的机制执行剪接过程。这些表明这些内含子可能在进化上与剪接体有关。

  在自剪接过程中,5' 剪接位点被内含子中称为内部引导序列的短序列元件识别。

  此外,需要其他称为 P、Q、R 和 S 的内含子高度保守的序列来“催化”切割和连接反应。

  自剪接遵循类似的机制,涉及两个酯交换反应,导致内含子的去除和外显子的连接。

  2. 选择性拼接

选择性拼接

  选择性剪接是一种剪接过程,导致同一 RNA 中的外显子组成不同,并产生一系列独特的蛋白质。

  前体mRNA的可变剪接是增强基因表达复杂性的重要机制,在细胞分化和生物体发育中也起着至关重要的作用。

  选择性剪接使外显子能够以不同的组合排列,其中不同的配置导致不同的蛋白质

  选择性剪接过程可能通过跳过或延伸某些外显子或保留特定的内含子来发生,从而形成不同种类的 mRNA。

  选择性剪接的调控是一个复杂的过程,其中许多成分相互作用,包括顺式作用元件和反式作用因子。

  该过程由转录和剪接之间的功能耦合进一步指导。

  额外的分子特征,例如染色质结构、RNA 结构和替代转录起始或替代转录终止,与这些基本成分协作,由于可变剪接而产生蛋白质多样性。

  选择性剪接对于其他功能也很重要,例如识别新的诊断和预后生物标志物,以及癌症患者的新治疗策略。

  因此,选择性剪接在蛋白质功能的几乎每个方面都有作用,包括蛋白质和配体之间的结合、核酸或膜、定位和酶特性。

  3. tRNA 拼接

  与 mRNA 一样,tRNA 中的基因也被内含子打断,但这里的剪接机制完全不同。

  tRNA 中的剪接由三种酶催化,这些酶具有 ATP 水解的内在要求。

  tRNA 剪接过程发生在所有三个主要的血统中,即细菌、古生菌和真核生物,但细菌和高等生物的机制可能不同。

  在细菌中,tRNA 中的内含子是自剪接的。

  然而,在古生菌和真核生物中,tRNA 剪接反应分三个步骤进行,每个步骤都由不同的酶催化,每个酶在所有底物上都可以互换功能。

  在第一步中,pre-tRNA 在两个剪接位点被核酸内切酶切割,产生两个 tRNA 半分子和一个具有 5'-OH 和 3'-环状 PO4 末端的线性内含子。

  然后在 tRNA 连接酶存在下连接两个 RNA 半分子。

  最后,在烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD) 依赖性磷酸转移酶催化的过程中,剪接产生的 PO4 末端被转移到 NAD。

  RNA 剪接错误

  核前体mRNA的剪接是大多数后生动物基因表达所需的基本过程。然而,由于导致各种剪接相关疾病的突变,可能会发生剪接错误。

  大多数情况下,在选择性剪接中,错误的剪接会导致生物产品不起作用。

  剪接过程中的错误可能由于剪接位点的突变而发生,这会导致外显子丢失或包含破坏 RNA 序列功能的内含子。

  同样,剪接位点的位移也可能导致形成更长或更短的外显子,从而导致错误的产物。

  在植物等生物体中,与各种代谢途径相关的应激诱导的可变剪接可能会改变植物的正常功能。

  错误剪接的可能性在真核细胞中更多,这些细胞具有高水平的选择性剪接,其中包含已进化为对剪接体成分提供弱结合潜力的剪接位点

  剪接位点配对的准确性也受到转录准确性的限制,因为转录机器在每 10 3 –10 5 个核苷酸插入步骤中出错一次。

  RNA剪接应用

  有各种与早熟 RNA 剪接相关的生物学、医学应用,其中一些是:

  Pre-mRNA剪接是细胞代谢中的一个基本过程,在产生蛋白质多样性中起着至关重要的作用。多样性是由 RNA 序列中存在的外显子和内含子的数量和序列的变化带来的。

  RNA剪接还有助于调节细胞中的基因和蛋白质含量。

  RNA 序列的剪接有助于新的和改进的蛋白质的进化过程。

  各种异常剪接异构体充当癌症的标志物和癌症治疗的靶标。

  Pre-mRNA剪接是癌症病理学的关键,它调节癌症的三个功能方面:增殖、转移和细胞凋亡。

本文链接:https://www.zjby-biotech.com/news/hydt/744.html

注释:[本文仅供阅读]不代表企业及作者的立场,如侵权请联系删除,欢迎分享本文,转载请保留出处!

推荐服务

  • 分子实验

    分子实验平台为广大科研工作提供蛋白、RNA和DNA分子类分析及检测服务···

  • 细胞实验

    细胞实验平台为广大科研工作者提供原代细胞提取、鉴定和培养相关服务···

  • 病理实验

    动物实验平台为广大科研工作者提供动物寄养、疾病模型构建和体内验证···

  • 动物实验

    动物实验平台为广大科研工作者提供科研成果向产品转化的服务,转化方···

  • 精准医疗

    精准医疗平台为癌症患者提供肿瘤移植动物体内服务,模拟患者癌症发展···