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选择性剪接中的剪接模式

选择性剪接中的剪接模式
选择性剪接中的剪接模式

选择性剪接中的剪接模式

有几种不同的剪接模式(见图1-1)[1,6]。最常见的模式是在成熟的mRNA中跳过外显子,使其包括或者剔除盒式外显子(也称为跳过的外显子)。跳过外显子的一个著名的例子是果蝇性别致死的基因(SXL),这是一个由性别决定的转变。跳过SXL基因的第3外显子,可以保持雌性的分化。SXL的第3外显子包含一个早提前的终止密码子,这个外显子的存在合成出截短的、也有可能是非功能的蛋白质[7,8]。另一个剪接模式是外显子互斥,这使得两个相邻外显子中,仅有一个出现在最终产物中。人类成纤维细胞生长因子受体二号(FGFR-2)基因含有外显子IIIB和IIIC,这两者是互斥的。从外显子IIIB得到的的基因产物,具有比纤维细胞生长因子低得多的聚合吸引力[9]。

不仅可以作用于整个外显子,不同的剪接方式也可以只剪接外显子的某一部分。5'或3'选择性剪接位点的选择,通过加上、或者不加上与外显子侧面相连的支链而生成,从而造成多样性。果蝇无子(FRU)和双性别(DSX)基因包含了雌性特有的选择性剪接位点,前者在5‘端,而后者在3'端。由于选择性剪接位点的不同,造成支链的细小差异[10,11]。

选择性剪接可发生在转录体的任意一端。选择性终止外显子

不仅改变最后一个外显子的包含性,而且还影响聚腺苷酸化位点的选择。

在许多情况下,它可以在最后的外显子中生成提前的终止密码子,并且生成

功能性截短的多肽或者产生无意义介导衰变(NMD,

即,由于终止密码子位于最后外显子与外显子的结点上游超过50-55碱基对处,从而造成的mRNA的降解)

[2,12,13]。钙调节激素(降钙素)基因包括6个外显子。

成熟的的降钙素转录体包括前四个外显子,并使用位于第4外显子上的多聚腺苷酸化位点,从而生成甲状腺C细胞中超过98%的基因产物。同时,在大脑和周围神经系统中,通过将前三个、第五和第六个外显子编码成降钙素相关肽的前体,并利用下游的腺苷酸化位点(CGRP),从而产生差异[14,15]。同样,选择性启动子的使用使得可以选择不同的转录启动子,这样通常会影响到第一个外显子。尽管人们普遍将其当作转录调控,选择性启动子的使用和选择性剪接有很大的关联。人们已经观察到,有选择性启动子的基因更容易进行选择性剪接,同时,选择性启动子的数量与不同选择性的剪接方式的数量正相关[16]。鼠标单羧酸转运蛋白二号(MCT2)基因有几种选择性的启动子,由此形成五种独特的首外显子(1A - 1E)。外显子1C用于各种组织中,而其他的外显子则是有组织特异性的[17]。

除此以外,内含子同样可以参与选择性剪接。在内含子保留性中,整个内含子可以被包括或排除。对于人类来说,这种模式是罕见的[1]。然而,最近的研究表明,在已知的人类基因中,这个频率比想象中要高得多(约15%)[18]。内含子的保留性在植物中比在其他真核生物中常见[19]。例如,对于拟南芥,50%以上的案例都是关于内含子保留性的[20]。人类FosB(FBJ 小鼠骨肉瘤病毒致癌基因对等质B)基因的最后一个外显子包含一个140碱基对的序列,它可以剪接出来,产生一个截断的产物——ΔFosB。通过观察动物长期的药物依赖性,检测ΔFosB的表达[21]。

基本剪接机制

无论是选择性还是组成型剪接,用的都是同一种基本剪接机制,称为剪接体。剪接体识别和选择的剪接位点(外显子和内含子的结点),同时,催化打破并重组RNA链。剪接体主要由五个小核核糖核蛋白(snRNP)——U1,U2,U4,U5和U6组成。其中包括尿苷丰富的小核RNA 和多种蛋白质。它们能识别前体mRNA上的剪接信号,并与其他辅助剪接因子交互[22-24]。

在剪接中,三个保留序列元素是必须的。这些保留序列元素可以是经典或异常的剪接节点,多嘧啶束和分支点(见图1-2)[22,23]。剪接位点含有包括外显子和内含子结点的短序列。GU 和AG二核苷酸在外显子的5'和3'端通常来说是分别不变的。在剪接结合中,这种类型的GU-AG对被称为经典剪接位点。它存在于超过98%的哺乳动物基因组中[25]。异常的剪接位点含有如GC-AG、AT-AC之类的二核苷酸对,AT-AC等。这种情况比较罕见。多嘧啶束是指位于内含子的3’端,且紧邻3‘剪接位点的UC丰富的片段。这是几种剪接因子的结合位点,如U2 snRNP 辅助因子(U2AF)和多嘧啶束结合蛋白(PTB)[26]。分支点(也称为分支位点)位于多嘧啶束的上游。对于人和老鼠来说,分支点和3'剪接结点间的平均距离大约是30至40个碱基对[27]。虽然分支点序列在哺乳动物中是可变的,分支点的突变可以促使由组成型剪接到选择性剪接的转变[27]。

剪接体由一种被称为剪接体循环的连续方式组成。其中包括识别、添加、重排和释放小核核糖核蛋白(见图1-2)。U1是第一个加入剪接体的的小核核糖核蛋白,并结合5'剪接位点。接下来,U2小核核糖核蛋白被U2AF结合到分支结点上。接着,U4/U5/U6三小核核糖核蛋白加入到预剪接体中。在蛋白质和RNA的重排后,催化型剪接体形成了,并催化两个酯交换反应,在剪接为点上进行剪接和重组。束状的外显子和套索状的内含子然后依次按照顺序释放。此后,剪接体变得不稳定,因此解离。所有的小核核糖核蛋白可以在之后新的剪接体循环中重新使用[22-24]。

选择性剪接的生物学作用

选择性剪接在许多不同的生物体中有关键作用。敲除小鼠体内调节选择性剪接的许多剪接因子基因会导致胚胎致死或严重的失调[28]。剪接因子的过度表达也有有害的影响。人们在许多种肿瘤的观察中发现,癌症和许多剪接因子的过度表达是有关联的[29]。作为一种转录后基因调控的主要方式,它在不同的阶段参与细胞的分化与细胞死亡的过程。在大脑的发育中,一种未

知的基因开关影响一个剪接因子,多嘧啶束结合蛋白(PTB),将其替换为相近的旁系同源

体,神经中枢多嘧啶束结合蛋白(nPTB)。这将改变众多剪接靶基因的剪接方式,以及

PTB/nPTB和其他剪接因子,

最终影响细胞分化,决定细胞是神经元还是非神经元的命运[30,31]。

大量的细胞凋亡因子同样通过选择性剪接调控,

比如肿瘤坏死因子的膜相关死亡信号受体(TNF),Fas基因,Bcl-2基因族,Ced-4基因族,细胞凋亡蛋白酶族[32-34]。Bcl-X是Bcl-2族的一员。Bcl-X基因包含3个外显子。四个Bcl-2同源(BH)域,BH1到BH4,位于第2外显子上。长版的Bcl-X L包含整个第2外显子(因此包括所有四个BH域),从而抑制细胞凋亡。短亚型中的一种Bcl-X S使用第2外显子上的选择性5'剪接位点,缺失了BH1和2。Bcl-X S拮抗由Bcl-X L产生的细胞凋亡抑制,从而导致细胞死亡。Bcl-X L在有长寿命有丝分裂后期细胞的组织中表达较多,列入成年人的脑细胞,然而,Bcl-X S 大多在经历过渡期的细胞中找到,例如正在发育的淋巴细胞[33,35,36]。

通过选择性剪接的转录后基因调控通常有两种方式。首先,通过无意义介导衰变(NMD),使得基因表达的数量降低。在选择性剪接中,内含子保留和蛋白质编码区域的骨架变化,很容易产生带有可翻译终止密码子的转录体。正常的终止密码子通常属于最后一个外显子,而不是跟着外显子和外显子的结点。然而,在外显子和外显子的结合点上游超过50-55碱基对处有提前的终止密码子的转录体,容易产生无意义介导衰变[13]。没有充足的证据说明,无意义介导衰变形成的选择性剪接异构体揭示了那些拥有提前的终止密码子的不正常的转录体通常从转录池中被移除[37,38]。退化通常发生在细胞核中[39,40]。据估计,大约三分之一的人类基因选择性剪接通过无意义介导衰变的形式退化[41]。在人类和老鼠保留的的五分之一被跳过的外显子中,至少有一种异构体因为无意义介导衰变而退化[37]。其次,选择性剪接可以选择性地包含可以编码出活性蛋白域的外显子,从而改变基因功能。在关于人类的1300个选择性剪接案例的大规模的研究中,在不同的mRNA异构体中,30%的基因显示出不同的保留域[42]。最后,五十种常见的选择性剪接蛋白域中的大多数都与蛋白质和蛋白质的相互作用有关[43]。

选择性剪接也是蛋白质多样性的一个主要来源。不是一个基因对应一种蛋白质,蛋白质的数量远远比基因数量大。在许多高等真核生物中,人们已经观察到,一种基因可能有几十,甚至上千种功能性产物,比如人体内的钙激活钾离子通道和桥粒钙黏着蛋白[44]。一个极端的例子是果蝇DSCAM基因,人类唐氏综合症细胞黏附分子的同源体,可能会产生超过38,000异形体[45]。通过调整和映射到基因组序列,许多表达序列标签被发现,来代替相同基因的不同部分,用以指示选择性剪接的mRNA转录体的存在。[44]。此外,蛋白质组学研究也表明,大多数选择性剪接的转录体实际上可以表达为足够检测数量的蛋白质[46]。因此,通过选择性剪接,一个相对较小的基因组,可以有效地产生大量的蛋白质。

选择性剪接调控机制

在选择性剪接中,剪接位点识别的调控是一个复杂的、和许多因素相关的动态平衡。调控分为两大类,反式调节蛋白与顺式作用元素,通常是在调控的关键。还有其他的序列信号的参与,如外显子/内含子长度和核心剪接信号[1]。

反式剪接因子

反式剪接因子是参与(选择性)剪接和剪接调控的蛋白质。一般来说,剪接因素包括剪接体合成中的核心剪接因子,例如小核核糖核蛋白和U2AF。但是,这些因素一般不直接关系到选择性剪接调控。因此,我们只讨论非小核核糖核蛋白的蛋白质在剪接调控中的作用。

剪接因子可分为三大类:富丝氨酸/精氨酸蛋白族,不均核糖核蛋白族和其他蛋白质[47]。富丝氨酸/精氨酸(SR)蛋白族是研究反式作用因子族的最好例子。它由一些可标记的保留剪接因子组成(见表4-2)。SR族成员通常有两个保留模型:在N末端有一到两个RNA的识别图案

(RRM),在C末端有带有可选性丝氨酸和精氨酸的富精氨酸/丝氨酸RS域。RRM决定RNA 结合的特异性。RS域将其他组件添加到基本剪接机制中,并域分支位点和5’剪接位点作用[48-50]。一般来说,在组成型和选择性剪接中,在前体mRNA上的SR蛋白质合成,促进外显子的包容。科学家已经提出了几种模型,用以解释SR蛋白作为剪接增强剂的机制[51,52]。第一种,SR蛋白的结合可以使得U1小核核糖核蛋白和U2AF结合到外显子定义中的5'和3'剪接位点的过程稳定。第二种,5'和3'剪接位点可以在早期的间接体形成中,通过SR蛋白质和U1小核核糖核蛋白和U2AF之间的蛋白质和蛋白质相互作用从而并列。第三种,SR蛋白质有助于促进U4/U5/U6三小核核糖核蛋白的形成。第四种,不均核糖核蛋白产生的对于剪接的抑制作用被SR蛋白质拮抗。

选择性剪接中的剪接模式

选择性剪接中得剪接模式 有几种不同得剪接模式(见图1—1)[1,6].最常见得模式就是在成熟得mRNA中跳过外显子,使其包括或者剔除盒式外显子(也称为跳过得外显子)。跳过外显子得一个著名得例子就是果蝇性别致死得基因(SXL),这就是一个由性别决定得转变。跳过SXL基因得第3外显子,可以保持雌性得分化。SXL得第3外显子包含一个早提前得终止密码子,这个外显子得存在合成出截短得、也有可能就是非功能得蛋白质[7,8]。另一个剪接模式就是外显子互斥,这使得两个相邻外显子中,仅有一个出现在最终产物中.人类成纤维细胞生长因子受体二号(FGFR—2)基因含有外显子IIIB与IIIC,这两者就是互斥得。从外显子IIIB得到得得基因产物,具有比纤维细胞生长因子低得多得聚合吸引力[9]。 不仅可以作用于整个外显子,不同得剪接方式也可以只剪接外显子得某一部分。5’或3'选择性剪接位点得选择,通过加上、或者不加上与外显子侧面相连得支链而生成,从而造成多样性。果蝇无子(FRU)与双性别(DSX)基因包含了雌性特有得选择性剪接位点,前者在5‘端,而后者在3'端.由于选择性剪接位点得不同,造成支链得细小差异[10,11]。 选择性剪接可发生在转录体得任意一端。选择性终止外显子 不仅改变最后一个外显子得包含性,而且还影响聚腺苷酸化位点得选择. 在许多情况下,它可以在最后得外显子中生成提前得终止密码子,并且生成 功能性截短得多肽或者产生无意义介导衰变(NMD,

即,由于终止密码子位于最后外显子与外显子得结点上游超过50-55碱基对处,从而造成得mRNA得降解) [2,12,13]。钙调节激素(降钙素)基因包括6个外显子。 成熟得得降钙素转录体包括前四个外显子,并使用位于第4外显子上得多聚腺苷酸化位点,从 而生成甲状腺C细胞中超过98%得基因产物。同时,在大脑与周围神经系统中,通过将前三个、第五与第六个外显子编码成降钙素相关肽得前体,并利用下游得腺苷酸化位点(CGRP),从而产生差异[14,15]。同样,选择性启动子得使用使得可以选择不同得转录启动子,这样通常会影响到第一个外显子。尽管人们普遍将其当作转录调控,选择性启动子得使用与选择性剪接有很 大得关联。人们已经观察到,有选择性启动子得基因更容易进行选择性剪接,同时,选择性启动子得数量与不同选择性得剪接方式得数量正相关[16]。鼠标单羧酸转运蛋白二号 (MCT2)基因有几种选择性得启动子,由此形成五种独特得首外显子(1A- 1E).外显子1C用于各种组织中,而其她得外显子则就是有组织特异性得[17]。 除此以外,内含子同样可以参与选择性剪接.在内含子保留性中,整个内含子可以被包括或排除。对于人类来说,这种模式就是罕见得[1]。然而,最近得研究表明,在已知得人类基因中,这个频率比想象中要高得多(约15%)[18]。内含子得保留性在植物中比在其她真核生物中常 见[19]。例如,对于拟南芥,50%以上得案例都就是关于内含子保留性得[20]。人类FosB(FBJ小鼠骨肉瘤病毒致癌基因对等质B)基因得最后一个外显子包含一个140碱基对得序列,它可以剪接出来,产生一个截断得产物——ΔFosB.通过观察动物长期得药物依赖性,检测ΔFosB得表达[21]。 基本剪接机制 无论就是选择性还就是组成型剪接,用得都就是同一种基本剪接机制,称为剪接体。剪接体识别与选择得剪接位点(外显子与内含子得结点),同时,催化打破并重组RNA链。剪接体主要由五个小核核糖核蛋白(snRNP)-—U1,U2,U4,U5与U6组成。其中包括尿苷丰富得小核RNA与多种蛋白质。它们能识别前体mRNA上得剪接信号,并与其她辅助剪接因子交互[22-24]。 在剪接中,三个保留序列元素就是必须得。这些保留序列元素可以就是经典或异常得剪接节点,多嘧啶束与分支点(见图1—2)[22,23]。剪接位点含有包括外显子与内含子结点得短序列。GU与AG二核苷酸在外显子得5'与3'端通常来说就是分别不变得。在剪接结合中,这种类型得GU-AG对被称为经典剪接位点。它存在于超过98%得哺乳动物基因组中[25]。异常得剪接位点含有如GC-AG、AT—AC之类得二核苷酸对,AT—AC等。这种情况比较罕见.多嘧啶束就是指位于内含子得3’端,且紧邻3‘剪接位点得UC丰富得片段。这就是几种剪接因子得结合位点,如U2snRNP辅助因子(U2AF)与多嘧啶束结合蛋白(PTB)[26].分支点(也称为分支位点)位于多嘧啶束得上游。对于人与老鼠来说,分支点与3'剪接结点间得平均距离大约就是30至40个碱基对[27]。虽然分支点序列在哺乳动物中就是可变得,分支点得突变可以促使由组成型剪接到选择性剪接得转变[27]。

可变剪接

可变剪接:有些基因的一个mRNA前体通过不同的剪接方式(选择不同的剪接位点)产生不同的mRNA剪接异构体,这一过程称为可变剪接(或选择性剪接,alternative splicing) 。可变剪接是调节基因表达和产生蛋白质组多样性的重要机制,是导致人类基因和蛋白质数量较大差异的重要原因。 基本内容 大多数真核基因转录产生的mRNA前体是按一种方式剪接产生出一种成熟mRNA分子,因而只翻译成一种蛋白质。但有些基因的一个mRNA前体通过不同的剪接方式(选择不同的剪接位点)产生不同的mRNA剪接异构体,这一过程称为可变剪接(或选择性剪接, alternative splicing)。由于RNA的可变剪接不牵涉到遗传信息的永久性改变.所以是真核基因表达调控中一种比较灵活的方式。可变剪接是调节基因表达和产生蛋白质组多样性的重要机制, 是导致人类基因和蛋白质数量较大差异的重要原因。 可变剪接形式的识别 真核细胞核内前体mRNA加工通过5’加帽、剪接(移除内含子)、3’末端切割加尾.从而形成成熟的mRNA.成熟的mRNA和hnRNP及其他蛋白质形成复合体输出核外再经过选择性降解参与翻译。这些步骤并不是简单的线性顺序.而是在转录物延伸期和转录同时发生的。从而形成一个大型的“生产链。 一般认为,可变剪接有5种基本形式:①内含子保留;②可变的5’端;③可变的3’端; ④外显子盒;⑤互斥外显子(一组外显子中只选其一)。也有分为7种形式的,加上可变的起始或末端外显子,而这两种形式更有可能是可变启动子、可变polyA位点造成的。可进行专门分析。 可变剪接的意义和作用 可变剪接被认为是导致蛋白质功能多样性的重要原因之一,它使一个基因可编码多个不同转录产物和蛋白产物。 可变剪接也是产生基因组规模与生物复杂性之间的矛盾根源之一。 已有实验研究表明,可变剪接在产生受体多样性、控制调节生长发育等方面起决定性作用。尤其表现在神经系统和免疫系统,这与该类系统的功能多样性和反应敏感性是密切相关的。许多遗传疾病都与剪接繁盛异常紧密相关据估计。导致疾病的变异中约15%会影响pre—mRNA的剪接。

4、选择性剪切

分子机制研究套路(四) 选择性剪切 课题:激酶A通过RNA结合蛋白B影响C的选择性剪切 1.概念介绍: 真核生物结构基因的DNA序列由编码序列和非编码序列两部分组成,编码序列是不连续的,被非编码序列分割开来,成为断裂基因(Split gene)。在结构基因中,编码序列称为外显子(Exon),是表达多肤链序列,非编码序列称为内含子(Intron),是不表达多肤链序列,又称插入序列。 真核生物DNA转录为前mKNA(Pre-mRNA)后经过mRNA的剪切,切去内含子,将有编码意义的外显子连接起来,转变为成熟mRNA。真核基因转录产生的mRNA前体,在细胞分化、发育阶段和生理状态下,可按不同的方式剪切产生出两种或者更多种mRNA,进而翻译出两种或多种蛋白质,此过程为选择性剪切或称可变剪切(Altemative Splicing)。选择性剪接的形式多样,最常见的主要是以下几种:1)外显子跳过,从而导致外显子保留或者不保留在成熟的mRNA中;2)外显子具有多个5’或者3’剪接位点,以此可能产生多种选择性剪切异构体;3)单个或者多个选择性剪接外显子可以位于组成型外显子(constitutive exon)中,以便选择性外显子可以有选择的保留或者不保留于成熟的mRNA中;4)内含子不剪切,内含子可以选择性保留在成熟mRNA中以便被翻译出来。mRNA这种选择性剪切是少量基因产生大量mRNA和蛋白质的重要机制,也使得机体仅少量基因就能对千变万化的复杂的生物性状进行调控成为可能。mRNA这种选择性剪切对扩充生物细胞遗传信息和增强生物细胞功能有着重要作用,并且大量研究证实,选择性剪切对基因表达的调节作用,在干细胞分化过程以及肿瘤的发生、发展过程中均发挥重要作用。 2.示意图:

选择性剪接中的剪接模式

选择性剪接中的剪接模式 有几种不同的剪接模式(见图1-1)[1,6]。最常见的模式是在成熟的mRNA中跳过外显子,使其包括或者剔除盒式外显子(也称为跳过的外显子)。跳过外显子的一个著名的例子是果蝇性别致死的基因(SXL),这是一个由性别决定的转变。跳过SXL基因的第3外显子,可以保持雌性的分化。SXL的第3外显子包含一个早提前的终止密码子,这个外显子的存在合成出截短的、也有可能是非功能的蛋白质[7,8]。另一个剪接模式是外显子互斥,这使得两个相邻外显子中,仅有一个出现在最终产物中。人类成纤维细胞生长因子受体二号(FGFR-2)基因含有外显子IIIB和IIIC,这两者是互斥的。从外显子IIIB得到的的基因产物,具有比纤维细胞生长因子低得多的聚合吸引力[9]。 不仅可以作用于整个外显子,不同的剪接方式也可以只剪接外显子的某一部分。5'或3'选择性剪接位点的选择,通过加上、或者不加上与外显子侧面相连的支链而生成,从而造成多样性。果蝇无子(FRU)和双性别(DSX)基因包含了雌性特有的选择性剪接位点,前者在5‘端,而后者在3'端。由于选择性剪接位点的不同,造成支链的细小差异[10,11]。 选择性剪接可发生在转录体的任意一端。选择性终止外显子 不仅改变最后一个外显子的包含性,而且还影响聚腺苷酸化位点的选择。 在许多情况下,它可以在最后的外显子中生成提前的终止密码子,并且生成 功能性截短的多肽或者产生无意义介导衰变(NMD,

即,由于终止密码子位于最后外显子与外显子的结点上游超过50-55碱基对处,从而造成的mRNA的降解) [2,12,13]。钙调节激素(降钙素)基因包括6个外显子。 成熟的的降钙素转录体包括前四个外显子,并使用位于第4外显子上的多聚腺苷酸化位点,从而生成甲状腺C细胞中超过98%的基因产物。同时,在大脑和周围神经系统中,通过将前三个、第五和第六个外显子编码成降钙素相关肽的前体,并利用下游的腺苷酸化位点(CGRP),从而产生差异[14,15]。同样,选择性启动子的使用使得可以选择不同的转录启动子,这样通常会影响到第一个外显子。尽管人们普遍将其当作转录调控,选择性启动子的使用和选择性剪接有很大的关联。人们已经观察到,有选择性启动子的基因更容易进行选择性剪接,同时,选择性启动子的数量与不同选择性的剪接方式的数量正相关[16]。鼠标单羧酸转运蛋白二号(MCT2)基因有几种选择性的启动子,由此形成五种独特的首外显子(1A - 1E)。外显子1C用于各种组织中,而其他的外显子则是有组织特异性的[17]。 除此以外,内含子同样可以参与选择性剪接。在内含子保留性中,整个内含子可以被包括或排除。对于人类来说,这种模式是罕见的[1]。然而,最近的研究表明,在已知的人类基因中,这个频率比想象中要高得多(约15%)[18]。内含子的保留性在植物中比在其他真核生物中常见[19]。例如,对于拟南芥,50%以上的案例都是关于内含子保留性的[20]。人类FosB(FBJ 小鼠骨肉瘤病毒致癌基因对等质B)基因的最后一个外显子包含一个140碱基对的序列,它可以剪接出来,产生一个截断的产物——ΔFosB。通过观察动物长期的药物依赖性,检测ΔFosB的表达[21]。 基本剪接机制 无论是选择性还是组成型剪接,用的都是同一种基本剪接机制,称为剪接体。剪接体识别和选择的剪接位点(外显子和内含子的结点),同时,催化打破并重组RNA链。剪接体主要由五个小核核糖核蛋白(snRNP)——U1,U2,U4,U5和U6组成。其中包括尿苷丰富的小核RNA 和多种蛋白质。它们能识别前体mRNA上的剪接信号,并与其他辅助剪接因子交互[22-24]。 在剪接中,三个保留序列元素是必须的。这些保留序列元素可以是经典或异常的剪接节点,多嘧啶束和分支点(见图1-2)[22,23]。剪接位点含有包括外显子和内含子结点的短序列。GU 和AG二核苷酸在外显子的5'和3'端通常来说是分别不变的。在剪接结合中,这种类型的GU-AG对被称为经典剪接位点。它存在于超过98%的哺乳动物基因组中[25]。异常的剪接位点含有如GC-AG、AT-AC之类的二核苷酸对,AT-AC等。这种情况比较罕见。多嘧啶束是指位于内含子的3’端,且紧邻3‘剪接位点的UC丰富的片段。这是几种剪接因子的结合位点,如U2 snRNP 辅助因子(U2AF)和多嘧啶束结合蛋白(PTB)[26]。分支点(也称为分支位点)位于多嘧啶束的上游。对于人和老鼠来说,分支点和3'剪接结点间的平均距离大约是30至40个碱基对[27]。虽然分支点序列在哺乳动物中是可变的,分支点的突变可以促使由组成型剪接到选择性剪接的转变[27]。

如何找到选择性剪接位点位置

如何找到选择性剪接位点位置? 2014-05-10 15:42:17 来源:浏览次数:92 网友评论 0 条 [如何找到选择性剪接位点位置?] 举例说明如下。一个mRNA片段在基因库的登录号为BG334944。首先,登录https://www.wendangku.net/doc/466653745.html,/Entrez/,在NCBI的Entrez界面找到这个EST的核苷酸序列。在页面上部的对话框中键入登录号BG3 [ncbi 选择性剪切剪切位点外显子基因组序列蛋白质] 举例说明如下。一个mRNA片段在基因库的登录号为BG334944。首先,登录http://www. https://www.wendangku.net/doc/466653745.html,/Entrez/,在NCBI的Entrez界面找到这个EST的核苷酸序列。在页面上部的对话框中键入登录号BG334944,下拉菜单中选择Nucleotide,点击Go。结果页面显示有关登录号BG334944的条目。为了在FASTA格式(一种生物学信息程序的常用格式)找到这个序列,在这个页面上把下拉菜单变成FASTA后点击Text,产生一个包含FASTA格式的序列的新页面,然后将序列拷贝下来。 为了确定这段序列在基因组中的位置,使用UCSC的BLAT工具。登录http://genome.ucs https://www.wendangku.net/doc/466653745.html,/,将你的网页浏览器指到UCSC基因组浏览器的主页开始搜索。在页面一侧的蓝色框里,从Organism下拉菜单中选择human,然后点击Blat。然后将从上面Entrez得到的FASTA格式的序列粘贴到BLAT搜索页面的大的文本框上。把Freeze下拉菜单变成Dec. 2001,将Query Type下拉菜单变成DNA,然后点击Submit。服务器将很快找出搜索结果:唯一与之匹配的是一段长为636bp的片段,位于9号染色体上,为正链。 为了得到更加详细的资料,在页面上条目的左边点击details链接,得到一个长的页面,界面包含三个部分:mRNA序列(上部),基因组序列(中部)以及和基因组序列相对应的mRNA 序列对齐比较。在序列对齐比较(alignment)图中,和cDNA及基因组序列匹配的碱基是用暗绿色的大写字母标记的。缺口用稍低的黑体字标记。淡蓝色稍高的碱基标记的是缺口两边序列对齐比较区域的结合部分,常常是剪接位点。 返回BLAT摘要页面搜索,点击browser。这将产生一个用图解说明特异性的mRNA序列在对应的基因组序列上的位置。标记Chromosome Band(染色体带)的路径提示mRNA位于9q34.11。询问序列本身出现在标记有Your Sequence from BLAT Search的直线上。页面上显示的序列是不连续的:相似的区域显示为垂直线,缺口显示为细的水平线,排列的方向由箭头的方向表示。被查询的EST的比对排列区域对应于已知基因的外显子立即显示在线条的下面(Known GENEs,在这里是RAB9P40)。在UCSC的搜索框内键入EST的名称BG334944,将会产生一个与上述点击browser相似的结果。这个例子的部分目的是阐述BLAT的用途。 大约图谱向下到一半的位置是标记着Human ESTs That Have Been SplICEd的路径(人类已经剪接的ESTs)。因为所有的ESTs都浓缩在一条线上,这个路径最初显示比较密集,所有的EST密集排列在一条直线上。点击该路径标记,可以看到这一区域内与基因组比对

mRNA选择性剪接的分子机制_cropped

mRNA选择性剪接的分子机制_cropped Molecular Mechanism of mRNA Alternative Splicing ZHANG Guo2Wei , SONG Huai2Dong , CHEN Zhu ( )S hanghai Institute of Hematology , Ruijin Hospital , S hanghai 200025 , China Abstract : Eukayotic pre2mRNAs are spliced to form mature mRNA. The pre2mRNAs alternative splicing greatly increases the di2 () versity of proteins and the complexity of genes expression. The recognition of splice sites can occur across intron intron definition () or across exon exon definition. There are many kinds of alternative splicing patterns ,including the choice of alternative splicing sites ,the choice of alternative splicing ends ,the alternative splicing of mutually exclusive exons ,and an intron can be excised from or retained in mRNA. The splice sites choice process is regulated by many kinds of cis2acting and trans2acting elements and is closely related with the basic splicing process. Some of the splicing factors in basic splicing process can regulate the alternative splicing. The alternative splicing is also a co2transcriptional process. Promoters can regulate alternative splicing and produce differ2 ent mRNA isoforms. Many molecular mechanisms of alternative splicing have been proposed ,and it was also found that the RNA ed2 iting and trans2splicing could also regulate alternative splicing. Key words : mRNA ; alternative splicing

选择性剪接与大肠癌关系的研究进展赵一军杨俊作者单位200233

选择性剪接与大肠癌关系的研究进展 赵一军杨俊 作者单位:200233 上海,上海交通大学附属上海市第六人民医院普外科 大肠癌(CRC)是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一,其发病率和死亡率呈逐年上升的趋势,中国大城市的大肠癌发生率已居恶性肿瘤的第2~3位。由于早期缺乏临床症状或症状不典型,大肠癌不易被早期发现,故患者预后较差。如果患者处于良性肿瘤或早期大肠癌阶段,及时实施手术将获得很好的疗效;反之,如果患者处于中晚期大肠癌阶段甚至发生器官转移,即使手术切除肿瘤后再施以辅助放射和化学治疗手段,仍难以获得较好的疗效。因此,如何提高大肠癌的早期诊断率,寻找敏感的生物学指标,发现新的药物作用靶点,提高患者生存率、降低死亡率,已成为近年来大肠癌研究的新热点。基因选择性剪接的相关研究为大肠癌的诊断和治疗提供了新思路。 1 选择性剪接概述 1977年,Chow等[1]首次对Pre-mRNA剪接进行报道。Pre-mRNA通过去除内含子、连接外显子形成成熟mRNA,包括组成性剪接(CS)和选择性剪接(AS)[2]。选择性剪接是指从一个Pre-mRNA中通过不同的剪接方式(选择不同的剪接位点组合)产生不同的mRNA剪接变异体的过程,而最终的蛋白产物会表现出不同或者是相互拮抗的功能和结构特性,或者在相同的细胞中由于表达水平的不同而导致表型不同。研究[3]结果过表明,95%的人类基因编码选择性剪接变异体亚型。选择性剪接是一种重要的转录后调控机制,可增加蛋白质的多样性和mRNA的稳定性,对细胞的分化、发育、生理功能和病理状态都有重要意义。Tazi等[4]的研究发现,选择性剪接与人类许多疾病,尤其是肿瘤的发生密切相关。目前,结肠癌、膀胱癌、前列腺癌、子宫癌、乳腺癌、肺癌等癌症选择性剪接变异体已见报道[5-8]。 2 选择性剪接的机制和调控 Pre-mRNA的选择性剪接发生在细胞核中,由剪接体执行,剪接体包括5个核小核糖核蛋白复合体(snRNPs)U1、U2、U4、U5和U6,以及100种以上非snRNPs的相关蛋白。剪接复合体的形成开始于U1snRNP 通过snRNA与mRNA间的特定碱基配对结合到5’剪接位点,同时,异质二聚体U2AF结合到多嘧啶区和3’剪接位点;U2snRNP通过碱基配对结合到分支点;由U4、U5和U6snRNA组成的三聚小核蛋白加入剪接体;U6snRNP通过结合到5’剪接位点取代U1,U1和U4则从剪接体中释放;mRNA的3’剪接位点被剪接掉,经过两个连续的转酯反应完成内含子的切除和外显子的连接[9-12]。 目前已发现多种Pre-mRNA选择性剪接形式。较常见的有以下几种[2]:①外显子遗漏,内部外显子可被选择性保留或切除。②内含子保留,内含子可被选择保留在成熟mRNA中。③外显子排斥,多个外显子可进行不同组合的选择性剪接。④在不同的5’或3’剪接位点进行选择性剪接。⑤对5’末端和3’末端进

剪接模式的选择性剪接.docx

剪接模式的选择性剪接 有几种不同的选择性剪接模式(见图1)[1,6]。最常见的模式,允许或者跳绳还要包含或排除盒式子(也称为跳过子)mRNAs成熟。一个著名的例子:还要跳跃sex-lethal(Sxl)基因,这是一个开关在性别决定。还要跳过的Sxl基因可以维持三女分化。这三Sxl还要包含一个pre-mature停止码,并将这一段真实而锥心刺骨,可能还要生产功能性蛋白[7,8]。另一个剪接模式是相互排斥的外显子,它允许只有一两个相邻的子被包括在最终产品。人类的成纤维细胞生长因子受体2(FGFR-2)基因包含用户和IIIc还要是相互排斥的。从用户的基因产物的还要低得多,有亲和力的纤维原细胞生长因素[9]。 而不是整个子,选择性剪接也可以从子剪接的一部分。选择替代5 '或3 '接头网站作为变量产生有或没有一个扩展还要侧翼。没有结果的(fru)和果蝇double-sex(dsx)基因剪接包含一个female-specific选择地点,

前者在5 '而后者在3 '结束。选择这些接头的地点可能会选择产生变异与小延伸[第十条、第十一条]。 选择性剪接可以发生两端的文本。替代终端子 不仅改变夹杂物的最后还要polyadenylation也会影响选址意见书。 在许多情况下,它可能导致过早停止码,或者在最后还要生产 截断多肽或导致nonsense-mediated功能衰退,退化(国家导弹防御系统 mRNAs终止密码子,超过50-55位于上游的最后exon-exon血压 结[2、12、13]。Calcium-regulating激素(降钙素基因共有六个外显子。 成熟的成绩单包含前四降子,利用现场polyadenylation还要4,代表> 98%的基因产品在甲状腺C细胞。与此同时,在脑和其他的周围神经系统、剪接变体前三个,第五名和第六个外显子编码calcitonin-related肽前体的网站,并利用一个下游的adenylation(CGRP怎样)[第十四条、第十五条]。同样的,可变启动子使用不同的发起人允许选择为第一个音标和通常影响还要。尽管它被普遍认为是转录调节、可变启动子用法广泛与选择性剪接。它已发现基因启动子更可能选择接受选择性剪接和编号替代发起人是正相关的变量选择和数字拼接[16]。monocarboxylate运输车老鼠2(MCT2基因启动子有几个选择,造成五独特的第一个外显子(1 a - 1 e)。中外显子1 c用于各种组织效率而另一些则是[17]。 最后,插入子也可以参与选择性剪接。在子潴留,完整的子可以包含或排除。它被认为是最珍贵的模式在人类[1]。然而,最近的研究显示,频率高得多的(大约15%)已知的人类基因[18]。内含子保留较常见植物比在其他真核生物(19)。例如,在拟南芥事件插入超过50%是保留[20]。最后还要人类FosB(FBJ鼠骨肉瘤病毒致癌基因homolog B基因序列包含一个140个基点,可拼接出生产产品ΔFosB截断。ΔFosB的表达中观察慢性药物成瘾动物[21]。 基底的拼接机械 两个方案与本构的拼接使用相同的基本机械,称为剪接体。剪接体的认识和选择接头地点(exon-intron路口)和催化RNA链的断裂和会合。剪接体的主要由五个小核ribonucleoproteins(snRNPs),U1,U2,U4,U5和未来群星U6小,包括uridine-rich小核子和多个蛋白质。他们可以识别转录剪接信号和相互作用或与其他辅助剪接因素分析[4]。 三个保存序列元素需要剪接。这些包括规范或非标准接头站点,尾端域和分支点(见图 1 - 2)[22,23)。结合站点包含exon-intron保存短序列生成过程。通常枪和银dinucleotides不变在5 ',3 '插入子的两端分别使用。这种类型的GU-AG拼接节点称为穿的鞋和存在于典型接头网

寻找mRNA的选择性剪接

生物技术通讯 LETTERSINBIOTECHNOLOGYVol.18No.4Jul.,2007文章编号:1009-0002(2007)04-0660-03综述 寻找mRNA的选择性剪接 钱晓龙,周建光 军事医学科学院生物工程研究所,北京100850 [摘要]在真核生物的基因中,mRNA选择性剪接现象十分普遍。mRNA选择性剪接导致一个基因多转录本的产生,被认为 是高等生物增加蛋白质多样性的主要机制,且已发现与许多人类疾病密切相关。发现这些转录本的选择性剪接位点、新的 外显子和外显子组合,乃至获得这些剪接变异体的完整克隆,对于基因功能的深入研究十分必要。简要介绍了几种在mRNA 水平探索选择性剪接的方法。 [关键词]选择性剪接;剪接变异体;表达序列标签;mRNA;RT-PCR [中图分类号]Q78[文献标识码]A SearchingformRNAAlternativeSplicing QIANXiao-long,ZHOUJian-guang BeijingInstituteofBiotechnology,Beijing100850,China [Abstract]mRNAalternativesplicingeventsarewidespreadineukaryoticgenome.Alternativesplicing,leadingtothe generationofmultipletranscriptsfromsinglegenes,isbelievedtobethemajormechanismexpandingproteindiversityin higherorganisms,andalsobeingcorrelatedwithmanyhumandiseases.Findingalternativesplicingsites,newexonsand exoncombinationsofthesetranscripts,andobtainingtheintegratedcloneofthemarenecessaryforfurtherresearchof genefunction.Onlyareferenceforreaders,severalmethodsaboutexploringalternativesplicingontranscriptionallevel wereintroducedbrieflyhere. [Keywords]alternativesplicing_splicingvariant_expressedsequencetags_mRNA_RT-PCR mRNA选择性剪接在真核细胞中普遍存在,Modrek等通过大规模的表达序列标签(expressedsequencetags,EST)分析发现,在人类基因组中有35%~59%的基因存在选择性剪接,而这仍可能是一个被明显低估的数值[1-2]。多篇中外文献报道了选择性剪接与人类的疾病密切相关。选择性剪接形式多样,包括:通过外显子上不同的5'或3'剪接位点进行选择性剪接;对5'端和3'端的选择性剪接;内部外显子可以被选择保留或切除;多个外显子可以进行不同组合的可变拼接;内含子可以被选择保留在mRNA中等[1,3,4]。且有些变异转录本的丰度异常低,这就给在组织特定阶段、生理或病理条件下,确定特异的变异转录本的种类、变异转录本的外显子组成(包括编码区的外显子和5'非翻译区和3'非翻译区的外显子、外显子的边界,以及获得完整的变异转录本的克隆)带来了一定的困难[5]。在此,我们简要介绍了一些研究mRNA选择性剪接的常规方法,以及国内外实验室针对常规方法的弊端和实际需求进行的一些技术创新和改良的尝试。 1常规研究剪接变异体的方法 1.1利用EST信息寻找剪接变异体 EST序列来自随机选取的cDNA克隆的末端序列,即一个EST对应于某一种mRNA的一个cDNA克隆的一段序列。Gen-Bank的EST数据库已收集了2690828条EST序列,其中来自人类的序列为1201142条,覆盖了人类基因的80%。通过对某一已知基因或已知序列在dbEST库中进行相似性检索,如果发现该片段存在高度同源的若干EST,但在近3'端或近5'端出现分差,表明它们各自代表不同的基因,趋同之处是它们有着部分的近似相同的碱基,因此功能上可能有协同性或相似性。应用已知的EST信息,可以进行“电子克隆”,又称芯片拼接。基本过程为:采用BLAST检索数据库中与已知EST同源或部分重叠的EST序列,以确定哪些代表己知基因,哪些代表已知EST序列。还可以多个EST序列电子延伸组装为重叠群(contig),即通过与已知的EST序列重叠区的配对延伸,组装成连续序列,以此序列为被检序列再进行BLAST检索,重复以上过程,直至没有更多的重叠EST检出、重叠群不能延伸为止[6]。 目前EST还存在一些缺陷,如只能覆盖部分基因,序列质量较差,存在嵌合现象,还有载体或内源性的污染等。选择性剪接变异体加剧了EST预测的困难性,确定一个全长转录本中剪接位点的组合十分困难。许多研究依赖EST的自成簇现象(self-clustering)组装选择性转录本,但是由于EST标签天然的易出错性,EST自成簇方法的准确性值得怀疑[7]。 1.2cDNA库的筛选 由mRNA逆转录产生的cDNA中含有基因组的大部分信息,但仅占总DNA量的3%。研究cDNA并建立cDNA文库可以 [收稿日期]2007-01-10 [作者简介]钱晓龙(1978-),男,硕士研究生 [通讯作者]周建光,(E-mail)zhou.jianguang@yahoo.com.cn 660

真核生物mRNA选择性剪接体检测方法研究进展

1可变剪接机制介绍 真核生物基因由多个序列长短不同的内含子和外显子组成,经过转录后生成前体mRNA。前体mRNA通过可变剪接过程,将其内含子去掉,外显子被选择性地组合、连接在一起,形成成熟的mRNA。通过这种机制基因可以表达出功能各异,甚至具有相互拮抗的功能和结构的蛋白质亚型[1]。例如,两个由bclx基因转录的mRNA利用不同的5’端剪接位点导致翻译出的蛋白有完全相反的功能,短的能启动凋亡,而长的则能抑制细胞死亡。而一个基因通过选择性剪接产生几种到几十种剪接体的现象也是很常见的。有些基 因甚至能够产生成千上万种剪接体。最突出的例子是果蝇的Dscam 基因,可以通过选择性剪接产生38,000多种剪接体[2]。选择性剪接有五种基本形式(图1):(1)内含子保留、(2)可变的5’端、(3)可变的3’端、(4)外显子盒、(5)互斥外显子(一组外显子中只选其一)。 自1977年Walter Gilbert 首先提出选择性剪接(Alternative splicing,AS)的概念,到1980年Baltimore在小鼠IgM基因发现第一个选择性剪接产生膜型、分泌型IgM到现在已经预测到约有60%的基因具有一种以上选择性剪接体[5,6,8]。从选择性剪接涉及的基因分布格局分析,选择性剪接多发生在参与信号传导和表达调节等复杂过程的基因上,如受体、信号传导通路(凋亡)、转录因子等。已经证明涉及到人类疾病的大量遗传突变被定位在可调节剪接的剪接信号或序列上。因此,对选择性剪接的深入研究对生物调节,疾病机制和药物筛选等方面都极其重要。目前对大多数基因的选择性剪接的认识还不是很清楚,而鉴定选择性剪接体是所有这些工作的基础。 2选择性剪接检测方法 2.1RT-PCR法 RT-PCR是一种比较简单的方法,通过PCR克隆全长基因,电泳检测产物的大小可以进行初步鉴定是否具有选择性剪接,还可以初步鉴定有几个剪接体,通过测序可以精确鉴定外显子的剪接情况。在早期应用这种方法进行基因的选择性剪接鉴定比较多。如许先国等用RT-PCR方法鉴定了9个新的RHD基因的可变剪接体[13]。 2.2表达标签序列测序和生物信息学 上个世纪九十年代建立起来的表达标签序列(EST)测定方法,加快了基因克隆和基因的外显子选择性剪接的鉴定进程。构建cDNA文库,通过随机挑选库中的克隆进行序列测定,可以获得成千上万了mRNA序列,对一个基因的ESTs 或mRNA 序列进行聚类,然后对基因的同一类序列之间进行比对,这其中可能具有相对较大的插入或删除,预测基因的各种选择性剪接形式。每个可能的选择性剪 真核生物mRNA选择性剪接体检测方法研究进展 张晓娜1,2,肖华胜1* (1.上海生物芯片有限公司/生物芯片上海国家研究中心,上海; 2.上海交通大学,上海。 Email: huasheng_xiao@shbiochip.com) 摘要选择性剪接是指从一个mRNA前体中通过不同的剪接方式(选择不同的剪接位点组合)产生不同的mRNA异构体的过程。它是一种在转录后RNA水平调控基因表达的重要机制,也是蛋白质组多样性的重要机制。选择性剪接的鉴定对不同的mRNA异构体的研究具有重要作用。本文简要综述了检测选择性剪接的主要方法:RT-PCR,生物信息学方,以及生物芯片的进展。 关键词 选择性剪接,外显子,芯片 8

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