RNA剪接和加工

都是通过酯基转移反应进行； 核RNA内含子和II类内含子的剪 接很相似； 靠近3’剪接位点的一A的2'-OH 攻击内含子5'末端，形成索套 （lariat）中间体。
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三、酵母tRNA的剪接
前面的剪接反应是依赖于一些短的保 守序列，转酯反应与连接反应同时进行。 在酵母tRNA的剪接过程中，采用了不同的机制， 链的断裂与连接是两个独立的反应。
剪接的第一步，是内含子5’ 端与上游外显子之间断裂； 5’端与内含子中靠近3’端的 一A 残基2’-OH 形成一索套 形中间产物; A 所在位点称 为分支位点（branch site）; 第二步，在3’位点切割，释 放出内含子，连接两个外 显子。
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（二）剪接体（spliceosome）
剪接器含蛋白与核内小RNA，称为snRNA（核内小RNA， small nuclear RNA），大小为100～300（高等真核生物） 或者100～>1000（yeast）.以核蛋白形式存在。该核蛋白称 为snRNP. snRNP与其它蛋白形成剪接体（spliceosome）。 参与剪接的snRNA都很保守，参与剪接的snRNA为U1, U2, U4, U5, U6。每个snRNP含一个snRNA和多个蛋白，其结 构核心都有一组8个蛋白。 除U6 外，都含有保守序列PuAU3-6GPu。 snRNA的功能：参与核蛋白复合体的结构构建；通过与靶位 点RNA或在snRNA之间的碱基配对来执行剪接功能。
第五节 RNA剪接和加工
大多数真核生物编码蛋白质的基因是不连 续基因，内含子与编码序列一起被转录。因此 mRNA的原初转录产物是分子量很大的前体，分 子大小极不均一。这些高分子量、不均一的核 内RNA称为核内不均一RNA（heterogeneous nuclear RNA, hnRNA)。 hnRNA 经加工和选择性拼接，产生有功能 的成熟的mRNA，释放到细胞质中。
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（二）RNA的3'末端修饰 mRNA 3'末端的产生
Pol I 和pol III 在特定的位点终止合成
30 Pol II无特定终止位点？
Pol II无特定终止位点， 3’-OH末端通过在特定位 点切割后加上poly(A)来 形成。
末端的AAUAAA序 列作为切割和添加 poly(A)的位点的信号。
↓
5′ 5′ GpppApNpNp... + pp + p
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2、甲基化
只在末端G的7位 甲基化的帽子称为帽 子0（cap 0），写作 m7GpppX； 若第二个核苷 酸2'-OH甲基化， 则称为帽子1 （cap 1），写作 m7GpppXm；
若第三个核苷 酸2’-OH甲基化，则 称为帽子2（cap 2），写作 m7GpppXmpYm。
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产生正确的末端结构需要核酸 内切酶（由CFI和CFII组成） 切割RNA； 特异组分（CPSF）识别 AAUAAA序列；
激发因子CstF，结合在切割 位点下游一富含G-U的序列。
poly(A)聚合酶（PAP）合成 poly(A)尾部；
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五、rRNA的加工
rRNA 的切割
真核rRNA 前体包括18S, 5.8S, 28S rRNA；
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tRNA 的剪接与成熟 （真核生物）
5’
3’ A C C
内切核酸酶
3’ A C 5’ C
Endonuclease
环化磷酸二酯酶
CPDase
N
2’
3’
P
OH
Kinase + GTP 激酶
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ห้องสมุดไป่ตู้
Ligase
3’ A C 5’ C
3’ A C 5’ C
腺嘌呤合成酶、
N
2’ 3’
Ligase + ATP
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反式剪接
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肌钙蛋白T基因的可变剪接
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二、 自我剪接的RNA
（Ⅰ类、Ⅱ类自剪接内含子）
I 类和 II 类内含子具有把自己从前体mRNA中剪 接出的能力。
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I类内含子（Group I ） 出现于低等真核生物 四膜虫核内编码rRNA的基 因。在真菌线粒体中也很 普遍。也存在于噬菌体T4 和细菌中。 这类内含子具有自我 剪接（self-splicing / autosplicing）的能力。
1
RNA剪接、 加工均发 生于核内
转录 末端修饰 剪接
翻译
2
RNA剪接
3
三类剪接系统: 高等真核生物中，外显子-内含子边界、位于内含 子内的短的保守序列，由一复杂的核蛋白组成的剪接 器复合体对其识别，并切除内含子。(核RNA剪接） 有两组不同的内含子可发生自我剪接。（自我剪 接RNA——Ⅰ类、Ⅱ类自剪接内含子） 酵母核前体tRNA内含子的切除。
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天冬-半胱-异亮---脯
由gRNA介导的U的插入
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除核前体tRNA外，RNA的剪接都通过酯基转移 （transesterification）反应切除。
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一、 核RNA的剪接
（一）核RNA剪接的模式
内含子两端没有长的同源或互补序列，但有极短的保 守的共有序列，左端（上游）为GT，右端（下游）为AG。 这一现象称为GT-AG规则。在RNA中则为GU-AG。
P
3’ A C 5’ C
p P
P
N 3’ A C 5’ C
2’ 3’
P
P
2’磷酸转移酶
2’ 3’
N
P
P
N
2’ 3’
P
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四、 RNA的末端修饰
（一）mRNA的5'端修饰 1、加帽 在磷酸酶的作用下， 将5 ′-端的磷酸基水解， 然后再加上鸟苷三磷酸， 形成GpppN的结构，再 对G进行甲基化。 新加的G以反方向与 5′连接，这一结构称为 帽子（cap）结构 5′ 5′ Gppp + pppApNpNp...
35S RNA在体外可自 发剪接，内含子剪下为线 型，然后进一步环化。 这一反应只需一种二价阳 离子和鸟苷酸（GNP）； GNP必须具自由3'-OH。
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反应过程：
GNP的3’-OH攻击 内含子5’端，形成 G-内含子和外显子 部分；
分离的外显子3’OH攻击下一个外 显子的5’端； 释放的内含子3’OH攻击自身5’端 15碱基处。 反应通过三步酯基转 移反应进行。
（IGS：内在指导序列）
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Ⅰ类自剪接内 含子转变为真正的 核酶
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II类内含子（group II） II 类内含子的结构域（domain）5和6的结构，类似于和
核RNA内含子剪接体中U6-U2及U2-内含子配对形成的结构。
(II 类内含子)
(核RNA内含子剪接体)
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三类内含子剪接模式的比较：
左端的位点也叫供体位点（donor site）或者5'，右端也叫受 体位点（acceptor site）或者3'。 5
原则上5 ′可以和任何3 ′ 位点进行剪接。
剪接位点是 通用的； 剪接器无组 织特异性。
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剪接存在索套（lariat） 结构，需三个序列： 5′剪接位点； 3 ′剪接位点； 分支点
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分支点结合蛋白：branch-point binding protein,BBP)9
剪接过程
E
A
B2
C1 B1 C2
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E 复合体 A 复合体
剪接体的 组装和剪 接过程
B1 复合体
B2 复合体
C1 复合体
C2 复合体
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U6与U4、U2通过碱基配对相互作用
由于U4 和U2 都是通过与 U6的同一段碱基序列互补 配对进行作用，因此 U6/U4 和 U6/U2 不能相容。
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载脂蛋白B（apolipoprotein B, apoB） 基因在动物肝脏和小肠中 的表达。
C U转变通过脱氨反 应进行，由脱氨酶催化。
4563pr
2153pr
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细胞色素氧化酶II蛋白的序列与其基因相比，发生 了移码（frameshift）。移码是通过在移码位点附近插 入4个U形成。
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线型L19 RNA可催化寡聚 胞苷酸（C5）延长
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I 类内含子的一般二级结构 具有9个配对区（双螺旋 区），其中P4、P7比较保 守；
P3、P4、P6、P7形成内含 子的“核心”，是可进行具 催化反应的最小区域； P1包括一段外显子与内含子 互补区，称为IGS（internal guide sequence）。
前体rRNA在高等真核生物 中为45S RNA，低等真核 生物（酵母）中为35S RNA。 成熟rRNA通过对前前体 rRNA的切割和修剪 （trimming）反应形成。 酵母中rRNA的一般加工过程
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细菌rRNA基因中还常包含有1～2个tRNA基因
The rrn operons contain genes for both rRNA and tRNA.
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脊椎动物rRNA有大量的 甲基化位点，位于保守 位置； 大多数snoRNA含有与 18S、28S RNA甲基化 位点互补的序列； 碱基配对形成的双螺旋 结构可为甲基化酶所识 别。
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酵母rRNA 中假尿苷的合成
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六、 RNA 编辑
RNA 编辑（RNA editing）是指在 RNA转录后改变遗传信息的加工。因此 翻译出来的蛋白质与根据基因序列所推 导出来的就会不同。 在哺乳动物细胞中，有时mRNA的 单个碱基可被替代，从而改变编码的蛋 白序列。在锥虫线粒体中，几个基因中 可被系统地添加或删除。