基因组学 课件 7.3基因表达的转录后调控讲课教案.ppt

;真核生物前体mRNA剪接 高等植物内含子的结构特性 变位剪接 RNA编辑 ;剪接反应：去除基因序列中的内含子，连接外显子，成为有功能的成熟mRNA的过程。 剪接与三个特征序列相关联：5’剪接位点序列GU，3’剪接位点序列AG和分支点序列A 两次连续的转酯基反应 trans-esterification reactions ;两次连续的转酯基反应trans-esterification reactions 第一步：分支点腺苷酸2’-OH亲核攻击5’剪接位点的磷酸基，此处裂解，产生套索中间物和5’外显子，套索通过2’-5’磷酸二酯键把内含子的5’末端与分支点的腺苷酸相连接 第二步：第一步释放的游离5’外显子的3’-OH ，亲核攻击3’剪接位点的磷酸基，从而释放套索内含子，并把外显子连结起来 ;;剪接体的组成与循环 剪接体splicesome：剪接由RNA介导、各种蛋白质参与。参与剪接的RNA和蛋白质共同构成一个庞大的颗粒复合体。 50－60 S的核糖核蛋白颗粒 主要组成单位：富含鸟苷酸的核内小核糖核蛋白U sn RNPs，由核内小分子RNA-sn RNA和一些蛋白质组成 剪接体在剪接过程中逐步组装起来，涉及到RNA－RNA、蛋白质－RNA、蛋白质－蛋白质相互作用 核心：各种RNA－RNA相互作用形成动态骨架 蛋白质促进RNA的重排使其保持稳定或失去稳定 催化正确的识别、内含子切割和之后的外显子连接;参与剪接的sn RNP：U1、U2、U5和U4/U6，根据所含的sn RNA来命名。 U1、U2和U5 sn RNP都包含一个sn RNA和几个(＜20)蛋白质； U4/U6 sn RNP则包含U4、U6 sn RNA和几个蛋白质 初级剪接体：U1 sn RNP中的sn RNA与5’剪切位点序列互补结合、U2 sn RNP中的sn RNA与分支点序列互补结合 U4/U6和U5 sn RNP以三聚体形式进入剪接体组装过程，与已形成的初级剪接体通过蛋白质－蛋白质相互作用，形成剪接体（60S的核糖核蛋白复合物）。 配对的sn RNA和前体mRNA之间出现重排，形成活性剪接体 前体mRNA上各种U sn RNP的组装是一个有序的途径，并且需要其他非U sn RNP蛋白的暂时结合，这种剪接体组装和解体的途径称为剪接体循环 ;;剪接体中心的动态RNA骨架;高等植物内含子的结构特性;内含子加工的单子叶、双子叶植物差别 单子叶来源的内含子，在双子叶植物细胞中表达时，不被加工或者低效加工。 双子叶来源的内含子，在单子叶细胞中表达时，呈现正确、有效地加工 哺乳动物来源的内含子能在单子叶植物中加工，但完全不能在双子叶植物;内含子加工的种间差别 不同的双子叶植物种也呈现出加工活性的差异 玉米转座子En / Spm在不同双子叶植物种表达En-1编码的两个基因，tnpA和tnpD可通过选择性剪接产生。 在天然寄主玉米中表达时tnpA转录物与和tnpD转录物的比例为100 : 1; 在双子叶植物拟南芥中此比例与在玉米中相同; 在马铃薯中表达时， tnpD转录物反而占优势。;高等植物内含子的结构特点 内含子的大小：比大多数哺乳动物内含子短得多，高等植物前体mRNA内含子在长度上差异较大，约2/3<150nt，大部分处在80-139nt的长度范围； 内含子5’剪接位点：双核苷酸GU在所有天然的植物内含子中均是保守的，个别情况GU可以由GC代替。 双子叶和单子叶植物有1％的GC频率 拟南芥中含GC的频率为0.4％ 哺乳动物中无GC位点;;内含子3’剪接位点 3’剪接位点AG在天然高等植物内含子中是恒定的，末端G缺失、替换或突变，会使3’剪接位点丧失功能 植物3’剪接位点共有序列与哺乳动物相似，但共有序列包含的核苷酸更多。植物为UGYAG／GU，而哺乳动物为YAG／G 分支点：大多数高等植物内含子中存在着与哺乳动物相应的分支点序列CURAY，酵母分支点序列UACUAAC是严格保守的 ;;高等植物前体mRNA内含子富含AU序列 特别是双子叶植物，平均达70％。哺乳动物或单子叶植物内含子在双子叶植物中不被加工或低效加工的原因;变 位 剪 接;变位剪接意义 基因表达调节的常见机制，与基因的发育和组织特异性调控有关。 许多基因前体mRNA经不同剪接方式产生多种mRNA，翻译出不同功能的蛋白质。从单个转录本产生多达20 种不同的蛋白质。;变位剪接的基本类型 5’剪接位点变位：基因含有几个5’剪接位点或转录起始位点，利用相同3’剪接位点，而产生不同蛋白质； 3’剪接位点变位：5’末端只有一个转录起始位点，3’端有多个加poly(A)位点，产生不同3’外显子的蛋白质； 在不同外显子中进行剪接，形成