可变剪接分析综述

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。

mRNA的剪接与可变剪接mRNA剪接是一种基因表达的重要调控机制，可以使同一个基因组产生多种不同类型的成熟mRNA，进而编码出多种不同功能的蛋白质。

这一过程是通过剪接酶和其他辅助蛋白质在转录后的nRNA分子上进行的，但是由于剪接位点的多样性和调控机制的复杂性，剪接过程往往是动态和可变的。

这种可变剪接（alternative splicing）现象在调控基因功能和多样性方面起着至关重要的作用。

一、剪接的定义和重要性mRNA剪接是指由mRNA分子中的阻塞肽（intron）和编码肽（exon）片段通过剪接酶的作用，选择性地将阻塞肽排除，只保留编码肽，从而形成成熟的mRNA分子。

这一过程在真核生物中普遍存在，可以使一条mRNA分子编码出多种不同蛋白质。

相比于原核生物中的转录后修饰方式，如靠核酸酶剪切等修改mRNA的方式来形成成熟mRNA，真核生物的剪接过程更为复杂且灵活。

剪接的重要性主要体现在以下几个方面：1. 增加基因的功能多样性：通过剪接，一个基因可以产生多个变种的mRNA，这些mRNA会编码出具有不同功能的蛋白质，进而扩大了基因的功能多样性。

2. 调控基因的表达水平：剪接过程中，不同的剪接位点选择会影响编码肽的长度和结构，这些差异可能会导致蛋白质的表达水平发生变化。

3. 调控基因的调控序列选择：剪接还可以通过排除或保留某些剪接位点，调控基因调控序列的选择，从而影响基因在特定细胞或组织中的表达模式。

二、可变剪接的机制和调控可变剪接是指剪接过程中，选择不同的剪接位点或剪接方式，导致同一基因在转录后形成多种不同的mRNA。

这一过程受到一系列的剪接调控因子的影响，包括剪接酶、转录调控因子和RNA结合蛋白等。

1. 剪接位点选择：可变剪接中，剪接酶会选择不同的剪接位点进行剪接，以保留或排除某些编码肽片段，从而形成不同的mRNA。

这些剪接位点的选择受到剪接序列和调控因子的影响。

2. 转录调控因子：转录调控因子可以通过结合剪接位点或剪接序列，调控剪接过程中剪接酶的活性和选择性。

我是如何做可变剪切我是如何做可变剪切理论篇⼀、什么是可变剪切⼆、可变剪切的类型分析篇⼀、搜官⽹⼆、逐个拆解当需要分析⼀个新的测序数据或者对⼀种数据做新的分析的时候（按我⼀脸懵逼的⼼情，我给它取了⼀个名字，“de novo'分析），⽹上教程很多，也有很多软件，我选择了SGSeq。

理论篇⼀、什么是可变剪切可变剪切⼜叫选择性剪切（Alternative splicing, AS），⽣物的基因序列包含了外显⼦（exon）和内含⼦（intron），两者相互间隔。

在mRNA前体的剪接过程中，参加剪接的外显⼦可以不按其线性次序剪接，内含⼦也可以不被切除⽽保留，即⼀个外显⼦或内含⼦是否出现在成熟mRNA中是可以选择的，这种剪接⽅式称为选择性剪接。

AS也是转录本复杂性的⼀个主要来源。

⼆、可变剪切的类型关于可变剪切的类型，有⼏种不同的说法，但都主要包含下⾯五种：1、外显⼦跳跃（Exon Skipping）2、内含⼦保留（Intron Retention）3、5'端可变剪接（Alternative 5' splice Site）4、3'端可变剪接（Alternative 3' splice Site）5、最后⼀个外显⼦可变剪接（Alternative Last Exon）6、第⼀个外显⼦可变剪接（Alternative First Exon）最后两个（5、6）可以概括为可变外显⼦（Alternative Exon），这张图的好处就是有表达量，可以很清晰地看出到底哪些地⽅转录了，哪些地⽅没有转录。

分析篇⼀、搜官⽹这⾥告诉了我们SGSeq是⽤来分析可变剪切的R package，输⼊是RNA-seq⽐对后的BAM file，下⾯是安装⽅法，以及PDF/HTML两种格式的manual和⼀个版本更新信息。

点开HTML/PDF其中的⼀种，即可看到详细的⽤法，共14个版块。

⼆、逐个拆解①转录本的特征和可变剪切事件，SGSeq分析步骤②下载调⽤SGSeq1. source('https:///biocLite.R')2. biocLite('SGSeq')3. library(SGSeq)4. si #SGSeq中的测试数据5. path <> system.file('extdata', package = 'SGSeq')6. si$file_bam <> file.path(path, 'bams', si$file_bam) #添加路径7. si #和前⾯的si不⼀样③注释信息：TxDb.Hsapiens.UCSC.hg19.knownGene1. biocLite('TxDb.Hsapiens.UCSC.hg19.knownGene')2. library(TxDb.Hsapiens.UCSC.hg19.knownGene)3. txdb <> TxDb.Hsapiens.UCSC.hg19.knownGene4. txdb <> keepSeqlevels(txdb, 'chr16')5. seqlevelsStyle(txdb) <> 'NCBI'⽤convertToTxFeatures函数转换类型对象1. txf_ucsc <> convertToTxFeatures(txdb)2. txf_ucsc <> txf_ucsc[txf_ucsc %over% gr]3. head(txf_ucsc)这⾥每个字母代表的剪切类型J (splice junction)I (internal exon)F (first/5′′-terminal exon)L (last/5′′-terminal exon)U (unspliced transcript)④再次转换1. sgf_ucsc <> convertToSGFeatures(txf_ucsc)2. head(sgf_ucsc)字母代表的含义J (splice junction)E (disjoint exon bin)D (splice donor site)A (splice acceptor site⑤根据注释的转录本信息转换成剪切信息1. sgfc_ucsc <> analyzeFeatures(si, features = txf_ucsc)2. sgfc_ucsc3. colData(sgfc_ucsc)4. rowRanges(sgfc_ucsc)5. head(counts(sgfc_ucsc))6. head(FPKM(sgfc_ucsc))7. df <> plotFeatures(sgfc_ucsc, geneID = 1)历经千⾟万苦，终于出来⼀张图！每⼀⾏表⽰⼀个bam file，每⼀列表⽰外显⼦的表达，表达程度⽤染⾊表⽰。

蛋白质表达中可变剪接机制的研究进展可变剪接是一种重要的转录后修饰过程，能够通过选择性使用内含子和剪接位点来产生不同的mRNA转录产物，从而增加基因的多样性。

在蛋白质表达调控中，可变剪接机制起着至关重要的作用。

近年来，关于可变剪接机制的研究进展取得了显著成果。

本文将对蛋白质表达中可变剪接机制的研究进展进行综述。

一、可变剪接的基本原理可变剪接是指在转录后成熟mRNA的剪接过程中，选择性使用不同的内含子和剪接位点，从而产生多个具有不同功能的蛋白质转录产物的一种现象。

可变剪接的基本原理包括：初级转录产物的前体mRNA经过剪接酶的作用，使得内含子被去除，外显子被保留，最终形成成熟的mRNA。

二、可变剪接的作用及意义可变剪接在生物学过程中发挥着重要的作用。

首先，可变剪接可以增加基因的多样性。

同一个基因通过可变剪接可以产生多个转录产物，从而实现不同组织和不同发育阶段的蛋白质表达差异。

此外，可变剪接还可以调节基因的表达水平，通过剪接的选择性使用不同的剪接位点，对基因的转录水平进行调控。

三、可变剪接机制的研究进展近年来，随着高通量测序技术的发展，可变剪接机制的研究取得了重要进展。

首先，在可变剪接调控的研究中，已经发现多种转录因子和RNA结合蛋白与可变剪接的发生密切相关。

转录因子能够结合到基因的启动子或者剪接位点附近的调控区域，调控剪接酶的招募和活性。

此外，已经发现了多种RNA结合蛋白能够通过结合预剪切复合体中的RNA分子，调控可变剪接的发生。

这些研究为揭示可变剪接机制的调控网络提供了重要线索。

另外，大量的测序数据的积累，为可变剪接机制的实时监测和分析提供了可能。

通过RNA测序技术，研究人员可以全面了解某个细胞或者组织中的可变剪接事件，进而对其进行分析和挖掘。

这些测序数据的分析，不仅有助于发现新的可变剪接事件，还可以揭示可变剪接在不同生理状态下的调控模式。

此外，生物信息学分析方法的发展，也为可变剪接机制的研究提供了便利。

外显子可变剪接的控制和功能分析外显子可变剪接是一种重要的生物学过程，它决定了基因表达的多样性和可变性。

在这种过程中，原本精准的RNA翻译变得更加复杂，因为同一基因可以通过剪接产生多个不同的转录本。

这些转录本具有不同的外显子组成，从而导致不同的蛋白质编码序列。

因此，外显子可变剪接对细胞功能和生理过程具有重要的影响。

控制外显子可变剪接的机制有许多，包括转录因子的结合、RNA切割复合物的招募和RNA结构阻碍。

其中，核糖核酸处理酶（hnRNP）是一种重要的RNA结构阻碍因子，它被认为是外显子可变剪接的主要调节器之一。

hnRNPs可以通过与RNA的不同部位结合来影响RNA的结构和可变剪接，因此具有重要的生物学功能。

hnRNPs具有相互竞争的关系，其中一些可以促进外显子含量的缩减，而其他一些则可以促进外显子含量的增加。

因此，不同组分的竞争，以及它们与其他RNA和蛋白质相互作用所形成的网络结构，是外显子可变剪接的主要调节机制之一。

在外显子可变剪接中，不同外显子的含量和组合对生物学过程具有不同的影响。

例如，一些转录本的细胞内稳定性可能较低，因而难以在细胞内累积。

其他转录本可能具有特定的功能域或修饰位点，因此对蛋白质功能具有重要的影响。

外显子可变剪接对以下生理过程具有重要的影响：免疫反应、细胞周期、细胞分化和发育、神经元功能和癌症等。

在免疫反应中，外显子可变剪接可以产生多种不同类型的T细胞和B细胞，每种类型都具有特定的功能和抗原识别特性。

在细胞周期中，外显子可变剪接可以影响几个关键的增殖和凋亡信号通路。

在细胞分化和发育中，外显子可变剪接可以促进细胞类型分化和组织发育。

在神经元功能中，外显子可变剪接可以调节神经元的活动和突触可塑性。

在癌症中，外显子可变剪接可以导致癌症细胞的增殖、转移和治疗抵抗。

总之，外显子可变剪接是一个复杂的生物学过程，它由多个调节因子和优选反应机制所控制。

深入了解这一过程的机理和功能，有助于识别新的调节因子和产生新的治疗方法，从而对广泛的生物学过程产生重要影响。

可变剪接的生物信息数据分析综述章天骄【摘要】前体mRNA的可变剪接是扩大真核生物蛋白质组多样性的重要基因调控机制.可变剪接的错误调节可以引起多种人类疾病.由于高通量技术的发展,生物信息学成为可变剪接研究的主要手段.本文总结了可变剪接在生物信息学领域的研究方法,同时也分析并预测了可变剪接的发展方向.%Alternative pre - mRNA splicing is an important gene regulation mechanism for expanding proteomic diversity in higher eukaryotes. The misregulation of alternative splicing underlies many human diseases. With the development of high - throughput technology, bioinformatics becomes to the main method in study of alternative splicing. This article summarizes the bioinformatics methods in alternative splicing research, as well as analyzes and predicts the direction of alternative splicing.【期刊名称】《生物信息学》【年(卷),期】2012(010)001【总页数】4页(P61-64)【关键词】可变剪接;高通量技术;生物信息学【作者】章天骄【作者单位】哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】Q811可变剪接是指一个前体mRNA通过不同的剪接方式(选择不同的剪接位点组合)产生不同mRNA剪接异构体的过程。

可变剪接的五种方式可变剪接（alternative splicing）是指在基因转录过程中，不同的外显子可以在剪接过程中以不同的方式组合，从而产生多种不同的mRNA转录本。

这种剪接方式的存在使得一个基因可以编码出多个不同的蛋白质产物，从而增加了基因的功能多样性。

可变剪接是真核生物基因表达调控的重要机制之一，也是功能基因组学研究的热点之一。

在本文中，我们将介绍可变剪接的五种方式。

第一种方式是外显子的跳跃剪接（exon skipping）。

在外显子的跳跃剪接中，某些外显子被剪接过程跳过，不参与mRNA的合成，从而产生缺失某些外显子的转录本。

这种剪接方式常见于许多基因，包括一些与遗传性疾病相关的基因。

外显子的跳跃剪接可以导致蛋白质结构的改变，从而影响其功能。

第二种方式是外显子互斥剪接（exon exclusion）。

在外显子互斥剪接中，两个或多个相邻的外显子中只有一个被选择性地剪接进入mRNA，而其他外显子则被排除在外。

这种剪接方式常见于许多基因，特别是在调控神经系统发育和功能方面起重要作用的基因。

外显子互斥剪接可以导致不同的外显子组合，从而产生多种不同的蛋白质产物。

第三种方式是内含子保留剪接（intron retention）。

在内含子保留剪接中，转录过程中的内含子没有被剪接去除，而是保留在mRNA中。

这种剪接方式相对较少见，但在某些基因中仍然起重要作用。

内含子保留剪接可能会导致蛋白质序列中插入额外的氨基酸，从而改变蛋白质的结构和功能。

第四种方式是选择性启动剪接（alternative promoter usage）。

在选择性启动剪接中，基因的不同启动子可以选择性地启动转录过程，从而产生不同的转录本。

这种剪接方式常见于一些复杂的基因，特别是在不同组织或不同发育阶段中具有组织特异性表达的基因。

选择性启动剪接可以导致不同的启动子产生不同的转录本，从而产生多个具有不同功能的蛋白质产物。

第五种方式是内含子扩增剪接（intron amplification）。

RNA可变剪接与发育调控研究近年来，RNA可变剪接成为了分子生物学领域内的热门研究方向之一。

RNA 可变剪接是指在转录过程中，RNA前体分子（pre-mRNA）中的某些区域被切除，而其他部分则被保留下来，从而产生不同的成熟mRNA。

这种剪接方式可以使得从同一基因产生出多种不同的蛋白质，这种多样性的产生被称为剪接异构体（splice isoforms）。

RNA可变剪接在生物学中扮演了一个非常重要的角色。

比如，它可以影响蛋白质的翻译、功能、定位等等，从而直接或间接地参与到细胞发育、组织形成以及疾病的发生等方面。

另外，研究人员利用RNA可变剪接可以有效地探究某些基因的功能机制，推动对生物学基础知识的深入了解。

发育调控也是RNA可变剪接广泛研究的领域之一。

通过对整个组织或特定细胞进行RNA可变剪接的调查，发现了许多与发育调控、细胞分化和组织重塑相关的关键因子，这不仅可以让我们进一步理解胚胎发育的过程，还可以提高我们治疗某些疾病的能力。

以下是一些RNA可变剪接在发育调控方面的研究案例：1. 白血病抑制因子Spen（SHARP）介导的可变剪接调控Spen是一个在多种细胞类型中高度表达的核转录因子，在胚胎发育和成体细胞中发挥着重要的调控作用。

研究表明，它作用于核糖核酸聚合酶II的调控，参与了RNA可变剪接的调控过程。

在小鼠发育过程中，Spen作为一个可变剪接的调节器，在特定的剪接位点上参与调节了许多基因的可变剪接。

此外，Spen还可以调节FOXP1的表达，进而使得咽喉细胞向鼻腔细胞转化。

2. 雄配子发育过程中的可变剪接雄配子发育需要许多基因与调控因子的相互作用，而胀大因子是其中一类重要的转录后调控因子。

最近的研究表明，胀大因子可以直接介导雄配子发育过程中的可变剪接。

在建立的体外修饰雄性生殖细胞培养模型中，研究人员发现胀大因子CPSF2与NUDT21可以在不同的RNA的两个可变剪接位点上调节可变剪接选择。

3. 神经元可变剪接和神经退行性疾病神经元是生命形式中最多变的细胞之一。