RNA的修飾與加工課件

第六章RNA的修飾與加工第六章RNA的修飾與加工第一節(jié)細(xì)胞中RNA組分第二節(jié)mRNA的修飾與加工第三節(jié)非編碼RNA的修飾與加工第四節(jié)細(xì)胞中mRNA的定位與降解第一節(jié)細(xì)胞中RNA組分第一節(jié)細(xì)胞中RNA組分第一節(jié)細(xì)胞中RNA組分

非編碼RNA（non-codingRNA）核糖體RNA（rRNA):豐度最高（80%），參與組成核糖體轉(zhuǎn)移RNA（tRNA):攜帶氨基酸，識別mRNA中密碼子，參與蛋白質(zhì)的翻譯。

非編碼RNA（non-codingRNA）siRNA(smallinterferenceRNA):小干擾RNA，與靶RNA配對導(dǎo)致其降解。miRNA(microRNA):微小RNA，功能同siRNA.RNA干擾：由siRNA和miRNA等雙鏈RNA在轉(zhuǎn)錄后水平抑制靶基因表達(dá)的現(xiàn)象。siRNA(smallinterferenceRNA):

反義RNA

基因DNA序列兩條鏈均可轉(zhuǎn)錄，生成反義RNA，屬于非編碼RNA，參與基因的表達(dá)調(diào)控。反義RNA轉(zhuǎn)錄大腸桿菌的184nt-RNA基因沉默

XistRNA復(fù)制端粒酶RNARNA加工RNasePRNARNA修飾CDsnoRNARNA穩(wěn)定性

RyhBsRNAmRNA翻譯

轉(zhuǎn)錄大腸桿菌的184nt-RNA第二節(jié)mRNA修飾與加工前體RNA（pre-RNA）末端修飾（end-modification）剪切（splicing）剪切事件化學(xué)修飾編輯第二節(jié)mRNA修飾與加工前體RNA（pre-RNA）真核生物RNA的加工與修飾真核生物RNA的加工與修飾1.末端修飾（end-modification）

加帽與加尾：真核生物和古細(xì)菌的mRNA合成時，需在5’-端加帽及3’-端加上一段Poly(A)尾巴。5’-加帽：鳥苷酸3磷酸與RNA端部核苷酸3磷酸作用，產(chǎn)生5’-5‘對接的磷酸二酯鍵；鳥苷?；D(zhuǎn)移酶將一個甲基加到鳥嘌呤7位N原子上生成7-甲基鳥嘌呤，鳥嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶1.末端修飾（end-modification）加帽與RNA的修飾與加工課件加帽功能1）阻止mRNA的降解細(xì)胞內(nèi)存在許多RNA酶（RNase），它們可攻擊游離的RNA分子。RNA酶的降解從5’端起始，當(dāng)在mRNA的5’端加上m7GpppG帽子后，帶有3個連接磷酸的5'帽可阻止RNase切割。2）提高翻譯效率真核生物mRNA必須通過5’帽結(jié)合蛋白才能接觸核糖體,起始翻譯。缺少加帽的mRNA由于不能被5’帽結(jié)合蛋白識別，其翻譯效率比加帽mRNA低二十倍。加帽功能1）阻止mRNA的降解細(xì)胞內(nèi)存在許多RNA酶（RN加帽功能3）作為進(jìn)出細(xì)胞核的識別標(biāo)記凡由PolII轉(zhuǎn)錄的RNA均在5’端加帽，包括snRNA，這是RNA分子進(jìn)出細(xì)胞核的識別標(biāo)記。大多數(shù)snRNA轉(zhuǎn)錄后在細(xì)胞核中接收

5’端單甲基m7G加帽，然后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)與snRNP蛋白結(jié)合。在細(xì)胞質(zhì)中snRNA5’帽需再修飾成為三甲基帶帽結(jié)構(gòu)m2，2，7G，隨后重新返回細(xì)胞核參與mRNA

的剪接加工。U6snRNA由PolIII轉(zhuǎn)錄，在其5’端保留的三磷酸基團(tuán)無帽子結(jié)構(gòu)，因而不能輸出細(xì)胞核。某些突變型的被輸送到細(xì)胞質(zhì)中的snRNA由于不能合成三甲基帶帽結(jié)構(gòu)，不能返回細(xì)胞核。4）提高mRNA的剪接效率

5’帽結(jié)合蛋白涉及第一個內(nèi)含子剪接復(fù)合物的形成，直接影響mRNA的剪接效率。加帽功能3）作為進(jìn)出細(xì)胞核的識別標(biāo)記凡由PolII轉(zhuǎn)mRNA3‘’端多聚腺苷酸化切割多聚腺苷酸特異因子（CPSF）與AAUAA序列結(jié)合切割刺激因子（CstF）附著在富GU區(qū)中間有polyA聚合酶，核酸內(nèi)切酶（CF1/CF2),polyA結(jié)合蛋白mRNA3‘’端多聚腺苷酸化切割多聚腺苷酸特異因子（CPS加尾作用提高mRNA的穩(wěn)定性控制與提高mRNA翻譯效率有助于mRNA前體最后一個內(nèi)含子的剪切加尾作用提高翻譯效率提高翻譯效率2.剪切（splicing）內(nèi)含子與外顯子：

內(nèi)含子是阻斷基因線性表達(dá)的序列。DNA上的內(nèi)含子會被轉(zhuǎn)錄到前體RNA中，但RNA上的內(nèi)含子會在RNA離開細(xì)胞核進(jìn)行翻以前前被剪除。在成熟mRNA被保留下來的基因部分被稱為外顯子。2.剪切（splicing）內(nèi)含子與外顯子：內(nèi)含子的種類與分布內(nèi)含子類型分布------------------------------------------------------------------------------------

GUAG內(nèi)含子真核生物核前體mRNA

ATAC內(nèi)含子真核生物核前體mRNAI型（GroupI）真核生物核前體mRNA

細(xì)胞器RNAII型（GroupII）細(xì)胞器RNA

某些原核生物RNAIII型（GroupIII）細(xì)胞器RNA

孿生內(nèi)含子（Twintrons）細(xì)胞器RNA

前體tRNA內(nèi)含子真核生物核前體tRNA

古細(xì)菌內(nèi)含子不同RNA------------------------------------------------------------------------------------內(nèi)含子的種類與分布RNA的修飾與加工課件前體mRNA剪接中的兩次轉(zhuǎn)脂反應(yīng)前體mRNA剪接中的兩次轉(zhuǎn)脂反應(yīng)RNA的修飾與加工課件

異常的內(nèi)含子剪切1.外顯子跳躍（exonskipping）異常的內(nèi)含子剪切1.外顯子跳躍（exonskipping2.隱秘位點(diǎn)（crypticsplicesite）2.隱秘位點(diǎn)（crypticsplicesite）外顯子剪接增強(qiáng)子內(nèi)含子剪接沉默子SR蛋白外顯子剪接增強(qiáng)子RNA的修飾與加工課件兩種剪接方式兩種剪接方式果蠅性別決定基因系列可變剪接

3個基因成員：sxltradsx果蠅性別決定基因系列可變剪接3個基因成員：sxltra果蠅性別決定基因系列可變剪接果蠅性別決定基因系列可變剪接果蠅性別決定基因系列可變剪接果蠅性別決定基因系列可變剪接mRNA的可變剪切人類基因組基因僅為線蟲的1倍果蠅基因數(shù)比線蟲少6000個問題：人類與果蠅如何利用有限的基因構(gòu)建復(fù)雜的個體？？答案：mRNA可變剪切豐富了蛋白質(zhì)組的多樣性。mRNA的可變剪切人類基因組基因僅為線蟲的1倍

問題：如何分析mRNA可變剪接？？

收集EST（expressedsequencetags），分析mRNA編碼序列

將這些序列與人類mRNA庫進(jìn)行比較轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中至少有40%-60%發(fā)生可變剪接問題：如何分析mRNA可變剪接？？

果蠅DSCAM（唐氏綜合癥細(xì)胞粘附分子）基因神經(jīng)軸突導(dǎo)向受體（axonguidencereceptor）

10個免疫球蛋白（Ig）重復(fù)單位組成，其中第4,6,9個單位由可變剪接產(chǎn)生。外顯子4,6,9,17由許多序列相似的亞單位組成，分別有12,48,33和2種剪切方式，每個mRNA中，外顯子4,6,9,17只有一個亞單位入選。能產(chǎn)生幾種不同的蛋白質(zhì)？？？？

12*48*33*2=38016

果蠅DSCAM（唐氏綜合癥細(xì)胞粘附分子）基因

果蠅DSCAM基因產(chǎn)物的可變剪切果蠅DSCAM基因產(chǎn)物的可變生物mRNA可變剪接的比例生物mRNA可變剪接的比例mRNA可變剪接生物學(xué)意義：

可變剪接是在RNA水平調(diào)控基因表達(dá)的機(jī)制之一多樣性與復(fù)雜性

mRNA可變剪接生物學(xué)意義：轉(zhuǎn)錄與mRNA加工的偶聯(lián)轉(zhuǎn)錄與mRNA加工的偶聯(lián)第三節(jié)非編碼RNA的修飾與加工（一）rRNA與tRNA前體的加工（二）rRNA與tRNA化學(xué)修飾（三）mRNA的編輯（四）干擾RNA與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控第三節(jié)非編碼RNA的修飾與加工（一）rRNA與tRNA前體的（一）rRNA與tRNA前體的剪切加工細(xì)菌rRNA和tRNA前體剪切加工大腸桿菌rRNA和tRNA的加工（一）rRNA與tRNA前體的剪切加工細(xì)菌rRNA和tRNARNasePRNaseDRNaseE/F

大腸桿菌tRNA剪切加工RNasePRNaseDRNaseE/F

真核生物rRNA前體剪切

4種rRNA：

5sRNA（由PolIII轉(zhuǎn)錄，不經(jīng)過加工）

5.8s、18s、28srRNA（由PolI轉(zhuǎn)錄，內(nèi)含子剪接加工）

真核生物rRNA前體剪切rRNA加工過程snoRNA（smallnucleolarRNA）其與蛋白結(jié)合為snoRNP。功能：參與rRNA剪切，且參與線粒體RNA引物的加工。rRNA加工過程snoRNA（smallnucleolar組群I內(nèi)含子(GroupI)-核酶這是最早在單細(xì)胞原生生物的rRNA剪切加工中發(fā)現(xiàn)的內(nèi)含子切除現(xiàn)象,不依賴蛋白質(zhì)僅由rRNA分子自身催化的剪接反應(yīng),又稱為核酶.組群I內(nèi)含子(GroupI)-核酶這是最早在單組群II內(nèi)含子(GroupII)組群II內(nèi)含子(GroupII)主要出現(xiàn)在線粒體和葉綠體mRNA前體剪接中.GroupII內(nèi)含子剪接也不依賴蛋白質(zhì),主要由前體mRNA的構(gòu)型提供剪接活性,也屬于一類核酶.GroupII的內(nèi)含子二級結(jié)構(gòu)與UsnRNA的類似,因此推測后者由GroupII型進(jìn)化而來,UsnRNA提供了與前者類似的空間結(jié)構(gòu).組群II內(nèi)含子(GroupII)組群II內(nèi)含子(Group（二）rRNA與tRNA化學(xué)修飾1.rRNA的化學(xué)修飾

1）將甲基基團(tuán)加到核苷酸糖基的2’OH位，這是主要的修飾類型。

2）使尿苷酸轉(zhuǎn)變?yōu)榧倌蜍账幔ǘ﹔RNA與tRNA化學(xué)修飾1.rRNA的化學(xué)修飾snoRNA參與rRNA分子修飾真核生物snoRNA在RNA修飾過程中扮演了關(guān)鍵角色。

snoRNA長度在70~100個核苷酸之間，主要位于核仁區(qū)。這里既是rRNA合成的場所，也是其加工的場所。1)C/D盒

snoRNA負(fù)責(zé)2’-O-核糖甲基化

snoRNA中有一段稱為D盒（Dbox）的順序，它們總是位于互補(bǔ)區(qū)段下游5個堿基的位置處，與之配對的rRNA核苷酸將被修飾。這些snoRNA組成了C/D盒家族，負(fù)責(zé)2’-O-核糖甲基化。D盒是甲基化修飾酶識別的信號。2）H/ACA盒snoRNA負(fù)責(zé)假尿嘧啶修飾在發(fā)現(xiàn)C/D盒snoRNA之后，又找到另一個H/ACAsnoRNA家族，它們的作用是引導(dǎo)修飾酶將rRNA尿苷酸轉(zhuǎn)變?yōu)榧倌蜍账?。這些snoRNA雖然沒有D盒，但仍有保守的基序可與rRNA靶位形成堿基配對，并含有修飾酶識別的信號。snoRNA參與rRNA分子修飾真核生物snoRNA在RNA大多數(shù)snoRNA由內(nèi)含子編碼大多數(shù)snoRNA由內(nèi)含子編碼

（三）mRNA的編輯RNA編輯（RNAediting）：化學(xué)修飾mRNA會改變轉(zhuǎn)錄物的編碼性質(zhì)，使蛋白質(zhì)發(fā)生氨基酸順序的變化，這類修飾為RNA編輯。1)堿基修飾,如將CAA轉(zhuǎn)變?yōu)閁AA.2)泛編輯(pan-editing),在guideRNA指導(dǎo)下在mRNA分子內(nèi)插入若干U.3)插入編輯,在mRNA合成時插入堿基,改變讀框.4)多聚A編輯,在mtmRNA尾部加上一連串A,產(chǎn)生終止密碼.（三）mRNA的編輯RNA編1)堿基修飾,如將CAA轉(zhuǎn)變?yōu)閁AA.1)堿基修飾,如將CAA轉(zhuǎn)變?yōu)閁AA.2)泛編輯(pan-editing),在guideRNA指導(dǎo)下在mRNA分子內(nèi)插入若干U.2)泛編輯(pan-editing),在guide3)插入編輯,在mRNA合成時插入堿基,改變讀框.

3)插入編輯,在mRNA合成時插入堿基,改變讀框.

（四）干擾RNA與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控（四）干擾RNA與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控RNA的修飾與加工課件第四節(jié)細(xì)胞中mRNA的定位與降解

（一）mRNA的定位與機(jī)制（二）mRNA的降解第四節(jié)細(xì)胞中mRNA的定位與降解

（一）mRNA的定位與機(jī)制（一）mRNA的定位與機(jī)制1)mRNA的局限合成2)mRNA的局限保護(hù)性降解3)mRNA的擴(kuò)散:隨細(xì)胞骨架的組裝極性分布4)區(qū)域錨定（一）mRNA的定位與機(jī)制1)mRNA的局限合成

mRNA的局限合成（就近原則）

脯乳動物乙酰膽堿受體在肌原纖維神經(jīng)肌肉連接處，其基因的轉(zhuǎn)錄就在靠近連接處的細(xì)胞核中經(jīng)行，mRNA就近反應(yīng)。mRNA的局限合成（就近原則）mRNA的局限保護(hù)性降解

降解錯誤定位的mRNA，保證正確的場所保留正確的mRNA。mRNA的局限保護(hù)性降解mRNA的擴(kuò)散:

隨細(xì)胞骨架的組裝極性分布被動的轉(zhuǎn)移方法，隨著細(xì)胞骨架的極性分布運(yùn)動。mRNA的擴(kuò)散:

區(qū)域錨定

主動轉(zhuǎn)移，依靠細(xì)胞骨架上的馬達(dá)蛋白將mRNA轉(zhuǎn)移到指定的位置。

依賴于mRNA的順式原件和細(xì)胞中的反式因子區(qū)域錨定（二）mRNA的降解1)mRNA的降解是基因表達(dá)調(diào)控的重要內(nèi)容之一,mRNA的降解涉及正常mRNA和異常mRNA。2)真核細(xì)胞中有一定比例的異常mRNA，它們具有前移的終止密碼，可產(chǎn)生殘缺蛋。如人類細(xì)胞平均約20%的mRNA編碼殘缺蛋白質(zhì).有的

mRNA具有無終止密碼的3’-非翻譯區(qū),影響核糖體的利用效率.。3)細(xì)胞必需將不再需要的mRNA和異常的mRNA

及時清除，以保證細(xì)胞正常的功能。4)真核細(xì)胞有多種mRNA降解機(jī)制，針對不同的mRNA。（二）mRNA的降解1)mRNA的降解是基因表達(dá)調(diào)控的重要降解類型

正常mRNA:

具有正常編碼順序,但細(xì)胞內(nèi)已經(jīng)不再需要的mRNA.不同mRNA的半衰期有很大差別,從數(shù)分鐘到幾十分鐘.

非正常mRNA:1.無終止密碼mRNA;2.密碼子前移的mRNA,編碼殘缺蛋白質(zhì).非正常mRNA主要來源于:1)發(fā)生點(diǎn)突變的假基因;2)mRNA加工過程中發(fā)生差錯產(chǎn)生的mRNA,如缺少poly(A)的mRNA;3)可變剪接產(chǎn)生的非正常mRNA.降解類型正常mRNA:mRNA降解途徑1)依賴于3’-poly(A)脫腺苷酸和5’-脫帽的5’→3’降解路線,真核生物正常mRNA和部分非真常mRNA的降解采取這一路線,是主要的mRNA降解路線.2)依賴于3’-poly(A)脫腺苷酸和3’→5’降解路線,

采用exosome降解mRNA.3)內(nèi)切核酸酶降解路線.4)獨(dú)立于3’-poly(A)脫腺苷酸直接5’-脫帽的5’→3’降解路線,或稱質(zhì)量監(jiān)控路線.mRNA降解途徑1)依賴于3’-poly(A)脫腺苷酸和5’mRNA降解的四條路線Annu.Rev.Biochem.73:861-890,2004.mRNA降解的四條路線Annu.Rev.Biochem.思考題1.試闡述細(xì)胞中RNA中種類及其功能；2.真核生物中mRNA加工有哪些？試闡述其過程；3.mRNA5’加帽和3’加尾的機(jī)制及其生物學(xué)意義；4.什么是mRNA可變剪切，其生物學(xué)意義是什么？試舉例證明可變剪切的生物學(xué)意義；5.mRNA編譯的種類有哪些？6.mRNA降解有哪些途徑？試簡述其機(jī)制。思考題1.試闡述細(xì)胞中RNA中種類及其功能；第六章RNA的修飾與加工第六章RNA的修飾與加工第一節(jié)細(xì)胞中RNA組分第二節(jié)mRNA的修飾與加工第三節(jié)非編碼RNA的修飾與加工第四節(jié)細(xì)胞中mRNA的定位與降解第一節(jié)細(xì)胞中RNA組分第一節(jié)細(xì)胞中RNA組分第一節(jié)細(xì)胞中RNA組分

非編碼RNA（non-codingRNA）核糖體RNA（rRNA):豐度最高（80%），參與組成核糖體轉(zhuǎn)移RNA（tRNA):攜帶氨基酸，識別mRNA中密碼子，參與蛋白質(zhì)的翻譯。

非編碼RNA（non-codingRNA）siRNA(smallinterferenceRNA):小干擾RNA，與靶RNA配對導(dǎo)致其降解。miRNA(microRNA):微小RNA，功能同siRNA.RNA干擾：由siRNA和miRNA等雙鏈RNA在轉(zhuǎn)錄后水平抑制靶基因表達(dá)的現(xiàn)象。siRNA(smallinterferenceRNA):

反義RNA

基因DNA序列兩條鏈均可轉(zhuǎn)錄，生成反義RNA，屬于非編碼RNA，參與基因的表達(dá)調(diào)控。反義RNA轉(zhuǎn)錄大腸桿菌的184nt-RNA基因沉默

XistRNA復(fù)制端粒酶RNARNA加工RNasePRNARNA修飾CDsnoRNARNA穩(wěn)定性

RyhBsRNAmRNA翻譯

轉(zhuǎn)錄大腸桿菌的184nt-RNA第二節(jié)mRNA修飾與加工前體RNA（pre-RNA）末端修飾（end-modification）剪切（splicing）剪切事件化學(xué)修飾編輯第二節(jié)mRNA修飾與加工前體RNA（pre-RNA）真核生物RNA的加工與修飾真核生物RNA的加工與修飾1.末端修飾（end-modification）

加帽與加尾：真核生物和古細(xì)菌的mRNA合成時，需在5’-端加帽及3’-端加上一段Poly(A)尾巴。5’-加帽：鳥苷酸3磷酸與RNA端部核苷酸3磷酸作用，產(chǎn)生5’-5‘對接的磷酸二酯鍵；鳥苷?；D(zhuǎn)移酶將一個甲基加到鳥嘌呤7位N原子上生成7-甲基鳥嘌呤，鳥嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶1.末端修飾（end-modification）加帽與RNA的修飾與加工課件加帽功能1）阻止mRNA的降解細(xì)胞內(nèi)存在許多RNA酶（RNase），它們可攻擊游離的RNA分子。RNA酶的降解從5’端起始，當(dāng)在mRNA的5’端加上m7GpppG帽子后，帶有3個連接磷酸的5'帽可阻止RNase切割。2）提高翻譯效率真核生物mRNA必須通過5’帽結(jié)合蛋白才能接觸核糖體,起始翻譯。缺少加帽的mRNA由于不能被5’帽結(jié)合蛋白識別，其翻譯效率比加帽mRNA低二十倍。加帽功能1）阻止mRNA的降解細(xì)胞內(nèi)存在許多RNA酶（RN加帽功能3）作為進(jìn)出細(xì)胞核的識別標(biāo)記凡由PolII轉(zhuǎn)錄的RNA均在5’端加帽，包括snRNA，這是RNA分子進(jìn)出細(xì)胞核的識別標(biāo)記。大多數(shù)snRNA轉(zhuǎn)錄后在細(xì)胞核中接收

5’端單甲基m7G加帽，然后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)與snRNP蛋白結(jié)合。在細(xì)胞質(zhì)中snRNA5’帽需再修飾成為三甲基帶帽結(jié)構(gòu)m2，2，7G，隨后重新返回細(xì)胞核參與mRNA

的剪接加工。U6snRNA由PolIII轉(zhuǎn)錄，在其5’端保留的三磷酸基團(tuán)無帽子結(jié)構(gòu)，因而不能輸出細(xì)胞核。某些突變型的被輸送到細(xì)胞質(zhì)中的snRNA由于不能合成三甲基帶帽結(jié)構(gòu)，不能返回細(xì)胞核。4）提高mRNA的剪接效率

5’帽結(jié)合蛋白涉及第一個內(nèi)含子剪接復(fù)合物的形成，直接影響mRNA的剪接效率。加帽功能3）作為進(jìn)出細(xì)胞核的識別標(biāo)記凡由PolII轉(zhuǎn)mRNA3‘’端多聚腺苷酸化切割多聚腺苷酸特異因子（CPSF）與AAUAA序列結(jié)合切割刺激因子（CstF）附著在富GU區(qū)中間有polyA聚合酶，核酸內(nèi)切酶（CF1/CF2),polyA結(jié)合蛋白mRNA3‘’端多聚腺苷酸化切割多聚腺苷酸特異因子（CPS加尾作用提高mRNA的穩(wěn)定性控制與提高mRNA翻譯效率有助于mRNA前體最后一個內(nèi)含子的剪切加尾作用提高翻譯效率提高翻譯效率2.剪切（splicing）內(nèi)含子與外顯子：

內(nèi)含子是阻斷基因線性表達(dá)的序列。DNA上的內(nèi)含子會被轉(zhuǎn)錄到前體RNA中，但RNA上的內(nèi)含子會在RNA離開細(xì)胞核進(jìn)行翻以前前被剪除。在成熟mRNA被保留下來的基因部分被稱為外顯子。2.剪切（splicing）內(nèi)含子與外顯子：內(nèi)含子的種類與分布內(nèi)含子類型分布------------------------------------------------------------------------------------

GUAG內(nèi)含子真核生物核前體mRNA

ATAC內(nèi)含子真核生物核前體mRNAI型（GroupI）真核生物核前體mRNA

細(xì)胞器RNAII型（GroupII）細(xì)胞器RNA

某些原核生物RNAIII型（GroupIII）細(xì)胞器RNA

孿生內(nèi)含子（Twintrons）細(xì)胞器RNA

前體tRNA內(nèi)含子真核生物核前體tRNA

古細(xì)菌內(nèi)含子不同RNA------------------------------------------------------------------------------------內(nèi)含子的種類與分布RNA的修飾與加工課件前體mRNA剪接中的兩次轉(zhuǎn)脂反應(yīng)前體mRNA剪接中的兩次轉(zhuǎn)脂反應(yīng)RNA的修飾與加工課件

異常的內(nèi)含子剪切1.外顯子跳躍（exonskipping）異常的內(nèi)含子剪切1.外顯子跳躍（exonskipping2.隱秘位點(diǎn)（crypticsplicesite）2.隱秘位點(diǎn)（crypticsplicesite）外顯子剪接增強(qiáng)子內(nèi)含子剪接沉默子SR蛋白外顯子剪接增強(qiáng)子RNA的修飾與加工課件兩種剪接方式兩種剪接方式果蠅性別決定基因系列可變剪接

3個基因成員：sxltradsx果蠅性別決定基因系列可變剪接3個基因成員：sxltra果蠅性別決定基因系列可變剪接果蠅性別決定基因系列可變剪接果蠅性別決定基因系列可變剪接果蠅性別決定基因系列可變剪接mRNA的可變剪切人類基因組基因僅為線蟲的1倍果蠅基因數(shù)比線蟲少6000個問題：人類與果蠅如何利用有限的基因構(gòu)建復(fù)雜的個體？？答案：mRNA可變剪切豐富了蛋白質(zhì)組的多樣性。mRNA的可變剪切人類基因組基因僅為線蟲的1倍

問題：如何分析mRNA可變剪接？？

收集EST（expressedsequencetags），分析mRNA編碼序列

將這些序列與人類mRNA庫進(jìn)行比較轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中至少有40%-60%發(fā)生可變剪接問題：如何分析mRNA可變剪接？？

果蠅DSCAM（唐氏綜合癥細(xì)胞粘附分子）基因神經(jīng)軸突導(dǎo)向受體（axonguidencereceptor）

10個免疫球蛋白（Ig）重復(fù)單位組成，其中第4,6,9個單位由可變剪接產(chǎn)生。外顯子4,6,9,17由許多序列相似的亞單位組成，分別有12,48,33和2種剪切方式，每個mRNA中，外顯子4,6,9,17只有一個亞單位入選。能產(chǎn)生幾種不同的蛋白質(zhì)？？？？

12*48*33*2=38016

果蠅DSCAM（唐氏綜合癥細(xì)胞粘附分子）基因

果蠅DSCAM基因產(chǎn)物的可變剪切果蠅DSCAM基因產(chǎn)物的可變生物mRNA可變剪接的比例生物mRNA可變剪接的比例mRNA可變剪接生物學(xué)意義：

可變剪接是在RNA水平調(diào)控基因表達(dá)的機(jī)制之一多樣性與復(fù)雜性

mRNA可變剪接生物學(xué)意義：轉(zhuǎn)錄與mRNA加工的偶聯(lián)轉(zhuǎn)錄與mRNA加工的偶聯(lián)第三節(jié)非編碼RNA的修飾與加工（一）rRNA與tRNA前體的加工（二）rRNA與tRNA化學(xué)修飾（三）mRNA的編輯（四）干擾RNA與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控第三節(jié)非編碼RNA的修飾與加工（一）rRNA與tRNA前體的（一）rRNA與tRNA前體的剪切加工細(xì)菌rRNA和tRNA前體剪切加工大腸桿菌rRNA和tRNA的加工（一）rRNA與tRNA前體的剪切加工細(xì)菌rRNA和tRNARNasePRNaseDRNaseE/F

大腸桿菌tRNA剪切加工RNasePRNaseDRNaseE/F

真核生物rRNA前體剪切

4種rRNA：

5sRNA（由PolIII轉(zhuǎn)錄，不經(jīng)過加工）

5.8s、18s、28srRNA（由PolI轉(zhuǎn)錄，內(nèi)含子剪接加工）

真核生物rRNA前體剪切rRNA加工過程snoRNA（smallnucleolarRNA）其與蛋白結(jié)合為snoRNP。功能：參與rRNA剪切，且參與線粒體RNA引物的加工。rRNA加工過程snoRNA（smallnucleolar組群I內(nèi)含子(GroupI)-核酶這是最早在單細(xì)胞原生生物的rRNA剪切加工中發(fā)現(xiàn)的內(nèi)含子切除現(xiàn)象,不依賴蛋白質(zhì)僅由rRNA分子自身催化的剪接反應(yīng),又稱為核酶.組群I內(nèi)含子(GroupI)-核酶這是最早在單組群II內(nèi)含子(GroupII)組群II內(nèi)含子(GroupII)主要出現(xiàn)在線粒體和葉綠體mRNA前體剪接中.GroupII內(nèi)含子剪接也不依賴蛋白質(zhì),主要由前體mRNA的構(gòu)型提供剪接活性,也屬于一類核酶.GroupII的內(nèi)含子二級結(jié)構(gòu)與UsnRNA的類似,因此推測后者由GroupII型進(jìn)化而來,UsnRNA提供了與前者類似的空間結(jié)構(gòu).組群II內(nèi)含子(GroupII)組群II內(nèi)含子(Group（二）rRNA與tRNA化學(xué)修飾1.rRNA的化學(xué)修飾

1）將甲基基團(tuán)加到核苷酸糖基的2’OH位，這是主要的修飾類型。

2）使尿苷酸轉(zhuǎn)變?yōu)榧倌蜍账幔ǘ﹔RNA與tRNA化學(xué)修飾1.rRNA的化學(xué)修飾snoRNA參與rRNA分子修飾真核生物snoRNA在RNA修飾過程中扮演了關(guān)鍵角色。

snoRNA長度在70~100個核苷酸之間，主要位于核仁區(qū)。這里既是rRNA合成的場所，也是其加工的場所。1)C/D盒

snoRNA負(fù)責(zé)2’-O-核糖甲基化

snoRNA中有一段稱為D盒（Dbox）的順序，它們總是位于互補(bǔ)區(qū)段下游5個堿基的位置處，與之配對的rRNA核苷酸將被修飾。這些snoRNA組成了C/D盒家族，負(fù)責(zé)2’-O-核糖甲基化。D盒是甲基化修飾酶識別的信號。2）H/ACA盒snoRNA負(fù)責(zé)假尿嘧啶修飾在發(fā)現(xiàn)C/D盒snoRNA之后，又找到另一個H/ACAsnoRNA家族，它們的作用是引導(dǎo)修飾酶將rRNA尿苷酸轉(zhuǎn)變?yōu)榧倌蜍账?。這些snoRNA雖然沒有D盒，但仍有保守的基序可與rRNA靶位形成堿基配對，并含有修飾酶識別的信號。snoRNA參與rRNA分子修飾真核生物snoRNA在RNA大多數(shù)snoRNA由內(nèi)含子編碼大多數(shù)snoRNA由內(nèi)含子編碼

（三）mRNA的編輯RNA編輯（RNAediting）：化學(xué)修飾mRNA會改變轉(zhuǎn)錄物的編碼性質(zhì)，使蛋白質(zhì)發(fā)生氨基酸順序的變化，這類修飾為RNA編輯。1)堿基修飾,如將CAA轉(zhuǎn)變?yōu)閁AA.2)泛編輯(pan-editing),在guideRNA指導(dǎo)下在mRNA分子內(nèi)插入若干U.3)插入編輯,在mRNA合成時插入堿基,改變讀框.4)多聚A編輯,在mtmRNA尾部加上一連串A,產(chǎn)生終止密碼.（三）mRNA的編輯RNA編1)堿基修飾,如將CAA轉(zhuǎn)變?yōu)閁AA.1)堿基修飾,如將CAA轉(zhuǎn)變?yōu)閁AA.2)泛編輯(pan-editing),在guideRNA指導(dǎo)下在mRNA分子內(nèi)插入若干U.2)泛編輯(pan-editing),在guide3)插入編輯,在mRNA合成時插入堿基,改變讀框.

3)插入編輯,在mRNA合成時插入堿基,改變讀框.

（四）干擾RNA與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控（四）干擾RNA與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控RNA的修飾與加工課件第四節(jié)細(xì)胞中mRNA的定位與降解

（一）mRNA的定位與機(jī)制（二）mRNA的降解第四節(jié)細(xì)胞