chapt08转录后的剪接与加工
- 格式:ppt
- 大小:5.89 MB
- 文档页数:120


rna转录后加工方式
RNA转录后加工(RNA post-transcriptional processing)是指在RNA分子合成之后,在细胞中对其进行修饰和修剪的过程。这些加工方式可以使原始RNA分子成熟,并使其具有功能性。
以下是几种常见的RNA转录后加工方式:
剪接(Splicing):在真核生物中,基因的转录产物(前体mRNA)经过剪接过程,去除其中的内含子(intron),保留外显子(exon),从而形成成熟的mRNA分子。剪接是通过剪接体(spliceosome)来完成的,其中包括snRNPs等辅助因子。
5'端修饰:RNA的5'端通常经过加上7-甲基鸟苷(7-methylguanosine)和三磷酸核苷酸链(PPP链)的修饰,形成5'甲基鸟苷帽(5' cap)。这个帽子在RNA稳定性、转运和翻译起重要作用。
3'端修饰:RNA的3'端通常经过加上聚腺苷酸(polyadenylation)的修饰。这个poly(A)尾巴有助于RNA的稳定性、转运和翻译,并参与转录终止的过程。
RNA编辑:在一些生物体中,RNA的序列可以通过RNA编辑(RNA editing)进行改变。这种编辑通常涉及碱基的替换、插入或删除,从而改变RNA的编码能力和功能。
RNA修饰:RNA分子可能会经历各种修饰,如甲基化、脱氨基、糖基化等。这些修饰可以增强RNA的稳定性、调节翻译和识别,以及影响RNA的功能。
RNA转录后加工是一个复杂而精确的过程,它可以使原始的转录产物转化为功能性的RNA分子。这些加工方式对于基因表达调控和细胞功能起着重要的作用。
转录后RNA加工在基因表达调控中的作用
在人类细胞中,转录后RNA加工是一项非常重要的过程,它决定了RNA是否能最终被翻译成蛋白质。RNA加工包括了剪接、剪切、去除内含子和poly(A)尾处理等多个过程。这些过程可以去除不必要的RNA,修饰RNA分子的稳定性、定位和功能等,从而在基因表达调控中起到极为关键的作用。
RNA剪接
RNA剪接是RNA加工的一个重要分支,通过剪接可以将RNA前体分子中的内含子去除掉,从而促进mRNA的形成。在剪接过程中,先由snRNP等辅助RNA蛋白辅助组装剪接酶,然后在RNA前体分子的精确识别和定位下进行剪接。在正常情况下,RNA前体分子的剪接是高度精确的,但在某些情况下,错误的剪接可能会导致某些疾病和癌症的发生。
RNA剪接通常分为五类,其中包括了acceptor位点、donor位点、branch位点、poly-pyrimidine三元序列和剪接增强子等多个元素。这些元素都相互作用,形成一个复杂的调控网络,从而实现了RNA剪接的高度精确和复杂性。
RNA剪切
RNA剪切是另外一个RNA加工的分支,它包括了一系列的过程,可以影响RNA的稳定性、生命周期和功能等。相比于RNA剪接,RNA剪切更加复杂多变,因为它可能会发生在RNA分子的各种位置。
在RNA剪切过程中,主要存在三种不同类型的剪切,分别是特异剪切、选择性剪切和组合剪切。特异剪切通常会有精确的位点被剪切,包括了接头剪切和凝集素剪切等多种类型。选择性剪切则会受到外部调节因子的影响,从而在特定条件下发生剪切。组合剪切则是特异剪切和选择性剪切的结合,通常会在多种条件下发生剪切。 RNA去除内含子
内含子是RNA前体分子中不需要的RNA片段,通过内含子去除过程,这些RNA也可以被去除并最终形成mRNA。内含子去除过程通常与RNA剪接紧密相连,同时又包括了许多独立的调控元素。RNA去除内含子同样也会被一系列RNA蛋白调控,从而形成一个复杂的调控框架。
第二节 RNA转录后的加工与修饰
不论原核或真核生物的rRNAs都是以更为复杂的初级转录本形式被合成的,然后再加工成为成熟的RNA分子。然而绝大多数原核生物转录和翻译是同时进行的,随着mRNA开始的DNA上合成,核蛋白体即附着在mRNA上并以其为模板进行蛋白质的合成,因此原核细胞的mRNA并无特殊的转录后加工过程,相反,真核生物转录和翻译在时间和空间上是分天的,刚转录出来的mRNA是分子很大的前体,即核内不均一RNA。hnRNA分子中大约只有10%的部分转变成成熟的mRNA,其余部分将在转录后的加工过程中被降解掉。
(一)mRNA的加工修饰
原核生物中转录生成的mRNA为多顺反子,即几个结构基因,利用共同的启动子和共同终止信号经转录生成一条mRNA,所以此mRNA分子编码几种不同的蛋白质。例如乳糖操纵子上的Z、Y及A基因,转录生成的mRNA可翻译生成三种酶,即半乳糖苷酶,透过酶和乙酰基转移酶。原核生物中没有核模,所以转录与翻译是连续进行的,往往转录还未完成,翻译已经开始了,因此原核生物中转录生成的mRNA没有特殊的转录后加工修饰过程。
真核生物转录生成的mRNA为单顺反子,即一个mRNA分子只为一种蛋白质分子编码。
真核生物mRNA的加工修饰,主要包括对5’端和3’端的修饰以及对中间部分进行剪接。
1.在5’端加帽
成熟的真核生物mRNA,其结构的5’端都有一个m7G-PPNmN结构,该结构被称为甲基鸟苷的帽子。如图17-9所示。鸟苷通过5’-5’焦磷酸键与初级转录物的5’端相连。当鸟苷上第7位碳原子被甲基化形成m7G-PPNmN时,此时形成的帽子被称为“帽0”,如果附m7G-PPNmN外,这个核糖的第“2”号碳上也甲基化,形成m7G-PPNm,称为“帽1”,如果5’末端N1和N2中的两个核糖均甲基化,成为m7G-PPNmPNm2,称为“帽2”。从真核生物帽子结构形成的复杂可以看出,生物进化程度越高,其帽子结构越复杂。
生物学中的转录后修饰
转录后修饰(Post-transcriptional modifications)指的是在RNA分子被转录出来后,通过加工、修饰等过程来调节RNA的功能或稳定性。在细胞中,RNA的转录和翻译是一个相互联系、相互调节的过程。许多RNA分子在转录后都会经过各种加工、修饰等过程,这些转录后修饰的过程在调节RNA功能、稳定性方面起着重要作用。下面我们就来详细了解一下生物学中常见的转录后修饰。
1. RNA剪接
RNA剪接是指在RNA分子转录成之后,将其中的内含子(Intron)切除掉,从而产生成熟的信息RNA(mRNA)的过程。RNA剪接可以使一个基因编码多种不同的蛋白质产物,也可以在快速响应的时候提高信使RNA的合成速度。RNA剪接是细胞内转录后修饰的主要方式之一。
2. RNA编辑
RNA编辑是指在RNA分子转录成后,将某些核苷酸(包括腺嘌呤、胸腺嘧啶等)进行化学修饰的过程。这些核苷酸的化学修饰可以改变RNA分子的信息内容,从而改变RNA的功能。RNA编辑可以增加RNA分子的多样性和调节RNA的功能。
3. RNA取代性剪接
RNA取代性剪接是指在RNA分子的剪接过程中,不是切除内含子,而是保留内含子,并选择性地剪接其他区域的外显子,从而生成不同的RNA分子,进而产生不同的蛋白质;或者是剪接出两个本来不连接的外显子形成一个全新的RNA分子,这样可以增加RNA分子的多样性和调节RNA的功能。
4. RNA亚基化
RNA亚基化是指在RNA分子转录成后,通过添加修饰基团改变RNA分子的化学性质。例如,capping(加帽)是添加一种甲基化的鸟嘌呤核苷酸到RNA的5'端,以增加RNA的稳定性;polyadenylation(polyA尾)是在RNA的3'端添加多个腺嘌呤核苷酸,以增加RNA的稳定性和延长RNA在细胞内的存续时间等。
5. RNA修饰
RNA修饰是指通过添加修饰基团、切除、或改变RNA分子中的某些核苷酸等方式,改变RNA分子的化学性质和稳定性。例如,RNA分子中的一些核苷酸可以在1630年至1990年间被砍掉,这种RNA修饰被称为反义RNA(tRNA)剪切。RNA修饰在细胞中发挥着重要的调节作用,例如在病毒感染过程中,病毒会寄生于细胞内,利用细胞自身的RNA修饰机制抑制宿主细胞的转录来保护自身免受免疫系统的攻击。