mRNA可变剪接的调控

mRNA剪切机制简介mRNA专题细胞核内前体mRNA的剪接的执行者是剪接小体，它能够在成熟mRNA出核和翻译之前识别剪接信号，移除不编码内含子，并将能够编码蛋白的外显子拼接在一起。

细胞核内前体mRNA的剪接需要经历2次转酯化反应化步骤去掉内含子才能将相邻的外显子拼接成成熟的mRNA。

在前体mRNA上有三个反应区域分别在5'剪接位点(5'SS)，3'剪接位点(3'SS)以及分枝位点（图1）。

除了这三个反应区域外，在多细胞生物体的内含子上还拥有保守性的多聚嘧啶束，它位于3'剪接位点以及分枝位点之间。

图1选择性剪接发生过程示意图选择性剪接由内含子5'剪接位G和U2个核苷酸点以及3'剪接位点A和G 2个核苷酸介导。

分支点A核苷酸非常保守的，一般位于3'剪接位点上游20-50个核苷酸。

剪接反应的过程发生2次转酶化反应，这个过程中需要5个snRNPs复合物(Ul，U2,U4,U5,andU6)。

这些复合物能够聚集在前体mRNA上形成大分子的聚合物。

剪接小体，核内最大的RNP复合物，能够识别这些反应位点并催化前体mRNA发生剪接。

剪接小体中主要的模块是snRNPs复合物。

剪接小体一般包含5种snRNPs：U1、U2、U4，U5和U6 snRNP。

每一个snRNP包含了单个snRNA和至少7种蛋白亚基。

这些snRNP和另外的非snRNP相关蛋白（例如SF1、U2AF和Prp19复合物）一步步有序的聚集在前体mRNA上依次形成前剪接小体E，A，B以及C复合物（图1）。

在这有序的过程中，这些snRNP以及非snRNP相关蛋白和反应位点之间发生复杂的结合与去结合过程，这些复杂的过程为核小体提供了多次检查的机会以保证它们结合的准确性从而提高位点选择的精确性。

在核小体组装之前，U1 snRNP占据5'剪接位点，而SF1结合在分枝位点，这2个过程是ATP依赖的并最终形成前剪接小体E复合物（图1）。

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。

可变剪切调控因子可变剪切调控因子是指在基因表达调控中起到重要作用的一类因子，它们通过调控基因的剪切过程，即将前体RNA（pre-mRNA）中的内含子（intron）剪切除去，将外显子（exon）连接起来，从而产生成熟的mRNA。

这一过程被称为剪切调控，它可以影响基因的转录后处理过程，进而调节蛋白质的功能和表达水平。

可变剪切调控因子的存在使得一个基因可以产生多个不同的剪切变体，从而扩展了基因的功能和多样性。

通过选择性地剪切不同的外显子，可变剪切调控因子可以调节基因产物的功能、亚细胞定位、稳定性以及相互作用伙伴的结合等多个方面。

在真核生物中，可变剪切调控因子的识别和结合依赖于一系列的蛋白质和RNA分子。

其中，最为重要的是剪切调控因子本身，它们可以与前体RNA特定的剪切位点结合，并调控剪切酶的活性或特异性，从而决定剪切的位置和方式。

可变剪切调控因子的功能和调控机制非常复杂多样。

它们可以通过多种方式影响剪切过程。

一些可变剪切调控因子可以直接与前体RNA结合，通过改变剪切位点的可及性来影响剪切选择。

另一些可变剪切调控因子则通过与调控蛋白质相互作用，改变调控蛋白质对剪切位点的识别能力，从而影响剪切选择。

此外，可变剪切调控因子的调控还可以受到细胞内信号通路的调节。

例如，在细胞应激或发育过程中，信号分子可以通过激活或抑制可变剪切调控因子的表达或活性，从而引发特定的剪切变化。

最近的研究表明，可变剪切调控因子在多种生物学过程中都发挥着重要的作用。

例如，它们参与了胚胎发育、器官发育、神经系统发育和功能、免疫应答等过程。

此外，可变剪切调控因子的异常表达或突变与多种疾病的发生和发展密切相关。

例如，肿瘤的发生和转移、神经系统疾病、肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）等都与可变剪切调控因子的异常功能或表达失调有关。

总的来说，可变剪切调控因子在基因表达调控中具有重要的地位和作用。

通过调控剪切过程，它们可以扩展基因的功能和多样性，从而对细胞的生理过程和疾病的发生发展产生广泛的影响。

基因可变剪接的调控机制及其研究进展作者：苏握瑜，李丽娟，贺花，雷初朝，陈宏，黄永震来源：《畜牧兽医科学》 2018年第3期摘要：基因的可变剪接( alternative splicing AS)自从被发现以来，对于它的研究一直是一个热门，它是由一个RNA前体经过剪接体( spliceosome)和剪接因子(splicing factor)的相互作用，最终形成多种成熟的具有不同生物学和化学活性的功能RNA的过程。

它的出现让蛋白质的多样性的形成原因有了更为合理的解释并在基因表达调控中占据重要地位。

近年来对基因可变剪接的研究主要集中在它的调控机制以及在不同生物中的发生状况，旨通过这些研究来为人们利用可变剪接创造经济效益或者在人类疾病的治疗方面做出贡献奠定基础。

本文对近1 0年来猪(Sus scrofa)、牛(Bos taurus)、山羊(Capra hircus)、绵羊(Ovis aries)、鸡(GalLus gallus)、和鸭(Anas platyrhynchos)等主要畜禽的基因可变剪接研究进展进行综述，分别从基因可变剪接的调控机制及其在动物遗传育种中的研究进展2个方面进行论述，并对畜禽基因可变剪接的未来的研究工作进行了展望。

关键词：可变剪接；调控机制；不同动物；研究进展中图分类号：Q752 文献标识码：A doi：10. 3969/j. i ssn. 2096-3637. 2018. 03. 002O引言早在19世纪80年代就有关于基因可变剪接的记录”]，而随着测序技术的成熟，越来越多的基因被发现可以进行可变剪接，这使得人们不得不重新认识基因的表达的蛋白质的多样性的关联。

随着越来越多的生物物种中可变剪接被发现，它的作用也越来越重要，弄清它的调控机制成了至关重要的一步，这也是对可变剪接进行利用的前提。

研究发现顺式作用元件( Cis-acting element)和反式作用因子(Trans-acting element)的相互作用调控着可变剪接的发生，而随着研究的深入，越来越多的因素被牵扯其中。

可变剪接与蛋白质组多样性及其调节机制武春晓 2001级博士生专业：免疫学导师：马大龙教授前言可变剪接是指从一个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剪接异构体的过程。

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。

剪接过程受多种顺式作用序列和反式作用因子相互作用调节。

包括SR和hnRNP 家族蛋白在内的多种剪接因子参与这一调节过程。

转录机器（machine）也参与可变剪接的调节。

本文将讨论:一.可变剪接与蛋白质组多样性二. 可变剪接的调节机制。

.第一部分可变剪接与蛋白质组多样性5据预测，人类基因组可能有约35,000个基因，果蝇约14,000个，而简单的模式生物线虫约19,000个基因。

生物的复杂性与其基因组基因数量似乎存在明显差异。

原因在蛋白质组。

基因重排，RNA编辑，和可变剪接等机制可以从一个基因产生多种蛋白，从而使蛋白质组中蛋白质的数量超过基因组中基因的数量。

其中，从影响的基因数量和生物种类范围来看，可变剪接是扩大蛋白质多样性的最重要的机制1－4。

一、可变剪接的频率。

5,61. 5%。

从1977年Walter Gilbert提出可变剪接概念，1980年Baltimore在小鼠IgM基因发现第一个可变剪接产生膜型、分泌型IgM，至2001年，用经典分子生物学实验的方法研究，一共仅发现了数百种有可变剪接的基因。

并推测在高级真核细胞生物约5％的基因有可变剪接。

2. 35%－60%。

高通量的基因组测序和EST测序，使得生物信息学的方法研究可变剪接成为可能。

EST来源于完全加工的mRNA, 它们提供了一个广泛的mRNA多样性的样品库。

这种多样性可以用计算机分析。

最近两年，多个研究小组通过不同的生物信息学的方法，从整个人基因组的水平进行分析，结果一致显示约35%－60%的人基因有可变剪接形式。

而且，由于对大多数基因来说，每个基因只测了很少几EST甚至没有EST；EST不是全长的mRNA，多位于mRNA的5’和3’端；EST来源于有限的组织和发育阶段；很有可能存在有更多的可变剪接而在现在的EST库中没有显示。

RNA剪接的分子机制与免疫调节RNA剪接（RNA splicing）是真核生物中基因表达的重要调控机制之一。

通过剪接，内含子（intron）被剪除，编码区（exon）被连接，生成具有不同功能的mRNA分子。

这是一种高度精确的调控过程，其错误剪接会导致功能受损的蛋白质产生，甚至引发疾病。

此外，最近的研究表明RNA剪接在免疫调节中发挥着重要的作用。

本文将介绍RNA剪接的分子机制以及其在免疫调节中的功能。

一、RNA剪接的分子机制RNA剪接是在转录后的pre-mRNA分子上进行的一系列加工步骤。

首先，剪接位点（splice site）的序列特征将受到辅助因子（splicing factor）的识别。

辅助因子是一组蛋白质，包括剪接酶和调控剪接的调节因子。

它们会结合到剪接位点附近的序列上，形成剪接复合物。

然后，在剪接复合物的引导下，内含子被切除，外显子被连接，形成成熟的mRNA分子。

二、剪接因子和剪接调控剪接因子是调控剪接过程的关键蛋白质因子。

它们通过特定的结构域与RNA序列和其他蛋白质发生相互作用，从而影响剪接的准确性和选择性。

剪接因子的活性和调控受到多种信号通路的影响，包括细胞周期、细胞内信号传导和细胞外环境信号。

这些信号通过改变剪接因子的翻译或转录后修饰状态，进而影响剪接的选择。

三、RNA剪接与免疫调节最近的研究表明，RNA剪接在免疫调节中发挥着重要的作用。

一方面，通过剪接调控，免疫细胞可以产生不同类型的细胞因子，从而调节免疫反应的性质和程度。

例如，剪接变异可以导致溶酶体膜相关抗原（LAMP）的剪接产物转变，影响CD8+T细胞的活化和杀伤能力。

另一方面，RNA剪接也参与调控免疫细胞的分化和功能。

以B细胞为例，某些剪接变异导致免疫球蛋白的亚型选择不同，从而影响抗体的特异性和功能。

四、RNA剪接在免疫疾病中的作用RNA剪接异常与多种免疫相关疾病的发生和发展密切相关。

例如，系统性红斑狼疮（SLE）患者中存在多个与剪接相关的基因变异。

mrna lncrna基因表达调控原理mRNA和lncRNA是基因表达调控的重要角色。

下面是它们各自的基因表达调控原理：1. mRNA的基因表达调控原理：mRNA是蛋白质编码基因的转录产物。

mRNA的表达调控主要包括转录调控和转录后调控两个层次。

- 转录调控：转录调控主要通过调控转录因子的结合来控制基因转录活性。

转录因子是能够结合到DNA上启动子区域的蛋白质，它们能够激活或抑制基因的转录。

转录因子的结合能力受到多种因素的影响，如细胞内信号传导和环境因素等。

- 转录后调控：转录后调控指的是mRNA在转录过程后的调控过程，包括可变剪接、核糖体选择性和mRNA降解等。

可变剪接使得一个基因可以产生多个不同的转录本，从而扩展了基因的功能。

核糖体选择性是指选择性地翻译某些mRNA分子，使之产生蛋白质。

mRNA降解是指通过降低mRNA的稳定性来调控基因表达水平。

2. lncRNA的基因表达调控原理：lncRNA是长链非编码RNA，它们不被翻译成蛋白质，而是通过与DNA、RNA或蛋白质相互作用来调控基因表达。

- 转录调控：lncRNA可以作为转录因子来调控某些基因的转录活性。

它们可以与DNA相互作用并改变某些基因的表达水平。

- 转录后调控：lncRNA还可以通过与mRNA相互作用来调控转录后过程，包括可变剪接调控、mRNA稳定性调控和翻译调控等。

例如，某些lncRNA可以与mRNA形成RNA-RNA 复合物，从而影响可变剪接的进行。

此外，lncRNA还可以通过与蛋白质相互作用来调控基因表达，例如某些lncRNA可以与转录因子或翻译因子相互作用，从而影响基因的转录和翻译过程。

总之，mRNA和lncRNA通过转录调控和转录后调控等多种机制来调控基因表达。

它们的作用可以是促进基因表达，也可以是抑制基因表达。

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。