高等教育基因组学73基因表达转录后调控.pptx

基因表达的转录后调控真核生物前体mRNA剪接高等植物内含子的结构特性变位剪接RNA编辑真核生物前体mRNA剪接初始转录产物pre-mRNA，不均一核RNA(heterogeneousnucIearRNA，hnRNA)基因长度存在差异：RNA大小十分不均一，平均相对分子质量为2×107，比细胞质中成熟mRNA的平均相对分子质量1.5×106大十倍RNA合成至大约30个核苷酸时，5’末端加入甲基化鸟苷的“帽子”；转录终止时，3’末端加入100－200个腺苷酸，成为poly(A)尾经剪接去除内含子，成熟mRNA经核孔进人细胞质mRNA稳定性的调控原核生物mRNA的半衰期平均3min。高等真核生物迅速生长的细胞中mRNA的半衰期平均3h。高度分化的终端细胞中许多mRNA极其稳定，有的寿命长达数天。mRNA的3’端尾巴通过影响mRNA寿命来影响翻译效率。剪接反应：去除基因序列中的内含子，连接外显子，成为有功能的成熟mRNA的过程。剪接与三个特征序列相关联：5’剪接位点序列GU，3’剪接位点序列AG和分支点序列A两次连续的转酯基反应trans-esterificationreactions两次连续的转酯基反应trans-esterificationreactions第一步：分支点腺苷酸2’-OH亲核攻击5’剪接位点的磷酸基，此处裂解，产生套索中间物和5’外显子，套索通过2’-5’磷酸二酯键把内含子的5’末端与分支点的腺苷酸相连接第二步：第一步释放的游离5’外显子的3’-OH，亲核攻击3’剪接位点的磷酸基，从而释放套索内含子，并把外显子连结起来剪接体的组成与循环剪接体splicesome：剪接由RNA介导、各种蛋白质参与。参与剪接的RNA和蛋白质共同构成一个庞大的颗粒复合体。50－60S的核糖核蛋白颗粒主要组成单位：富含鸟苷酸的核内小核糖核蛋白UsnRNPs，由核内小分子RNA-snRNA和一些蛋白质组成剪接体在剪接过程中逐步组装起来，涉及到RNA－RNA、蛋白质－RNA、蛋白质－蛋白质相互作用核心：各种RNA－RNA相互作用形成动态骨架蛋白质促进RNA的重排使其保持稳定或失去稳定催化正确的识别、内含子切割和之后的外显子连接参与剪接的snRNP：U1、U2、U5和U4/U6，根据所含的snRNA来命名。U1、U2和U5snRNP都包含一个snRNA和几个(＜20)蛋白质；U4/U6snRNP则包含U4、U6snRNA和几个蛋白质初级剪接体：U1snRNP中的snRNA与5’剪切位点序列互补结合、U2snRNP中的snRNA与分支点序列互补结合U4/U6和U5snRNP以三聚体形式进入剪接体组装过程，与已形成的初级剪接体通过蛋白质－蛋白质相互作用，形成剪接体（60S的核糖核蛋白复合物）。配对的snRNA和前体mRNA之间出现重排，形成活性剪接体前体mRNA上各种UsnRNP的组装是一个有序的途径，并且需要其他非UsnRNP蛋白的暂时结合，这种剪接体组装和解体的途径称为剪接体循环剪接体中心的动态RNA骨架高等植物内含子的结构特性内含子加工的单子叶、双子叶植物差别单子叶来源的内含子，在双子叶植物细胞中表达时，不被加工或者低效加工。双子叶来源的内含子，在单子叶细胞中表达时，呈现正确、有效地加工哺乳动物来源的内含子能在单子叶植物中加工，但完全不能在双子叶植物内含子加工的种间差别不同的双子叶植物种也呈现出加工活性的差异玉米转座子En/Spm在不同双子叶植物种表达En-1编码的两个基因，tnpA和tnpD可通过选择性剪接产生。在天然寄主玉米中表达时tnpA转录物与和tnpD转录物的比例为100:1;在双子叶植物拟南芥中此比例与在玉米中相同;在马铃薯中表达时，tnpD转录物反而占优势。高等植物内含子的结构特点内含子的大小：比大多数哺乳动物内含子短得多，高等植物前体mRNA内含子在长度上差异较大，约2/3<150nt，大部分处在80-139nt的长度范围；内含子5’剪接位点：双核苷酸GU在所有天然的植物内含子中均是保守的，个别情况GU可以由GC代替。双子叶和单子叶植物有1％的GC频率拟南芥中含GC的频率为0.4％哺乳动物中无GC位点内含子3’剪接位点3’剪接位点AG在天然高等植物内含子中是恒定的，末端G缺失、替换或突变，会使3’剪接位点丧失功能植物3’剪接位点共有序列与哺乳动物相似，但共有序列包含的核苷酸更多。植物为UGYAG／GU，而哺乳动物为YAG／G分支点：大多数高等植物内含子中存在着与哺乳动物相应的分支点序列CURAY，酵母分支点序列UACUAAC是严格保守的高等植物前体mRNA内含子富含AU序列特别是双子叶植物，平均达70％。哺乳动物或单子叶植物内含子在双子叶植物中不被加工或低效加工的原因变位剪接变位剪接意义基因表达调节的常见机制，与基因的发育和组