内含子与基因表达调控.pdf

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秽掣掣鞠餐謦i罐i落内含子与基因表达调控鬟：：豢i。。憋ij事丁红梅，邵根宝，徐银学+气矗．．禹．描．高．．≯内含子的剪切机制内含子剪接对基因表达的影响—G)，进一步分析患者单核细胞发现有异常剪接物的释放。了12例血友病B患者FIX基因的全部8个外显子，剪接区及内含子对基因表达的调控作用摘要：近年来作为基因组主要成员的内含子其功能不断被发现。本文简要介绍了内含子的结构和类型、内含子在基因表达调控中的作用以及内含关键词：内含子；剪接；基因表达调控；突变中图分类号：Q78文献标识码：A文章编号：0529-5130(2006)03—0050—04绝大多数真核生物的基因是断裂基因，即由外显子(exon)和内含子(intron)组成。外显子是真核生物基因中编码蛋白质的序列，而内含子为非编码蛋白的序列，因其插于外显子之间又称插入序列。另一种说法是，内含子是隔断基因线性表达的序列。但最近研究发现，内含子是基因组中的一种重要元件，对内含子的功能提出了许多新的见解：如内含子在维持染色体的特定结构、基因的特定功能方面有重要作用；内含子在进化过程中通过“外显子改组”的作用在基因的进化中起作用；内含子还对基因的表达起调控作用。本文将就内含子的剪接机制、内含子剪接对基因表达的影响、内含子对基因表达的调控作用及内含子突变对基因表达效应的影响作一概述。内含子的剪接位点位于5’及3’末端，分别是高度保守的GT和AG二核苷酸序列。但最近发现了一种新类型的内含子，它在mRNA前体中存在的比例不到0．1％，其剪接位点高度保守的双核苷酸为AT和AC。根据内含子剪接机制的不同，可将其分为真核tRNA内含子、真核mRNA内含子和自我剪接内含子。1．1真核tRNA内含子真核tRNA内含子的剪接机制以酵母为例，首先核酸内切酶在内含子的两端切开，并将内含子释放出来，同时产生两个“tRNA”半分子，然后再通过RNA连接酶和磷酸酯酶并在ATP存在下，将两个“tRNA”半分子进行连接，产生成熟的tRNA分子。1．2真核mRNA内含子真核mRNA内含子的剪接部位分布在内含子的三个部位：5’端剪切点GT；3’端剪切点AG及靠近3’端含A序列的分支点。真核mRNA内含子的剪接由剪接体完成，剪接体是由核内小分子核糖核蛋白(snRNPs)、前体mRNA和其它相关蛋白质因子组装成的精密装置。U1snRNP识别内含子的5’末端序列，并互补结合；U2snRNP识别并结合于A序列的分支点；U5snRNP识别并结合于内含子3’末端剪接点；U4snRNP和U6snRNP参与剪接体中的剪接活动¨J。1．3自我剪接内含子自从发现原生动物四膜虫26SrRNA前体及L19RNA本身就具有自我剪接功能后，人们认识到某些RNA分子也可以是高活性的酶。在一定条件下，这些RNA通过碱基配对与底物RNA结合而催化底物在特异位点断裂因而被称之为核糖核酸内切酶(ribozyme)，又称核酶。动、植物细胞及细菌、真菌中都存在这一类酶，它们自身的RNA分子具有自我剪接(self-splicing)的功能。自我剪接内含子是指内含子的删除和外显子的连接由RNA自身催化完成。在没有蛋白质存在的情况下，RNA分子可通过自身的自我剪接反应将核苷酸间的内含子剪接掉，该过程除需要M92+、鸟苷酸外，不需要其它任何酶的参与，并且将相邻片断的5’端、3’端连接成为成熟的RNA。前体RNA剪接是真核细胞基因表达的关键阶段，如果细胞不进行加工和剪接，那些编码原初转录本的真核生物基因将不被表达。如剪接不精确(发生交换和调整)，便能产生携带新信息的mRNA分子。剪接的正确性依赖于正确的剪接点，剪接错误与疾病关系十分密切，约1／4的遗传病是由于基因突变改变了正常的剪接位点而造成的。一旦正常剪接位点发生突变，会造成邻近的隐蔽剪接位点活化，在成熟的mRNA分子中保留了一段内含子或去掉了一段外显子旧1。CD38蛋白对胸腺组织T淋巴细胞的发育起着关键的作用。最近有报道，在人类CD38缺乏会引起严重联合免疫缺陷症(severeimmunodeficiency)。Hidetoshi等¨1研究了患者的CD38基因，发现在2号内含子的剪接受体位点上发生了基因突变(IVS2．A王泳等Ho研究凝血因子Ⅸ(FIX)的基因突变，应用聚合酶链反应(PCR)和变性梯度凝胶电泳(DGGE)筛选技术，分析3’，5’端部分非编码区，结果发现4例新的基因突变，其中一例位于第3号内含子剪接位点(c—T)，该点突变可能通过影响其剪接位点，从而导致FIX基因拼接失常。自1977年发现内含子以来，内含子功能的研究一直受到Husbandry＆Veterinary(南京农业大学动物科技学院，江苏南京210095)子突变对基因表达效应的影响。1收稿日期：2005．07-02作者简介：丁红梅(1