（本科）16第8章 转录物组组成与加工ppt课件.ppt

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1、课程主讲人：（本科）（本科）16-第第8章章 转录物组转录物组-组成与加组成与加工工ppt课件课件1 1）基因类别与）基因类别与RNARNA组成组成2 2）组织与发育特异性）组织与发育特异性3 3）多启动子利用）多启动子利用果蝇果蝇G G蛋白蛋白亚基亚基13F13F基因基因（ G13F ）含有）含有3个个不同的可用不同的可用启启动子动子(绿色箭头绿色箭头)，10个个不同的不同的转录终止位置转录终止位置(红色数字红色数字)，8种种可变可变剪接方式剪接方式(斜线斜线)。 果蝇神经细胞的果蝇神经细胞的RNA测序发现，测序发现， G13F 基因有基因有235235个不同的转录产物个不同的转录产物。Na

2、ture 512: 393399,2014Nature 512: 393399,20141 1）加帽）加帽2 2）加尾）加尾3 3）剪接）剪接4) 4) 基因组转录面积基因组转录面积目前已知所有目前已知所有Pol II RNAPol II RNA聚合酶转录物聚合酶转录物mRNA, U RNA mRNA, U RNA (snRNA,snoRNA), miRNA(snRNA,snoRNA), miRNA前体前体, siRNA, siRNA前体前体, piRNA, piRNA前体前体均有均有55加帽。加帽。mRNA 5加帽的功能主要表现在4个方面：1）阻止mRNA的降解， mRNA的5端加上 m7G

3、pppG帽子后， 带有3个连接磷酸 5帽结构可阻止 RNase切割；2）提高翻译效率，核 糖体结合mRNA需 借助加帽结构；3）进出细胞核的识别 标记；4）提高mRNA的剪接 效率。mRNA 3加尾的加尾的生物学功能：生物学功能：1）可保护）可保护mRNA的的 稳定性稳定性，防止降，防止降 解；解；2）提高提高mRNA翻译翻译 效率，效率，Poly (A)可可起始翻译起始翻译；3）影响影响mRNA前体前体 最后一个最后一个内含子内含子 的剪切的剪切；4）调控）调控 mRNA加加 尾的长短可用尾的长短可用 于于控制控制mRNA的的 翻翻译。译。真核生物真核生物mRNA的的3端含有三个涉及多聚腺苷

4、端含有三个涉及多聚腺苷酸化信号，酸化信号，AAUAAA，CA和和G（U）n区。区。eIF4F: eIF4E, 4A, 4GA)A)真核生物有真核生物有两种两种前体前体mRNAmRNA加工加工方式方式：GU-AG, GU-AG, AU-ACAU-AC; ;B)B)参与参与mRNAmRNA剪接加剪接加工工的的小分子小分子RNARNA可分可分4 4种类群种类群；C)C)参与参与mRNAmRNA剪接加剪接加工的工的snRNAsnRNA和和snoRNAsnoRNA转后加转后加工，有工，有两次加两次加帽帽，分别在细，分别在细胞核和细胞质胞核和细胞质Pre-mRNAPre-mRNA的剪接方式有两种，依赖的剪

5、接方式有两种，依赖U1U1和依赖和依赖U12U12的的剪接路线。剪接路线。 GU-AG GU-AG模式为模式为U1U1型型， AU-AC AU-AC模式为模式为U12U12型型，但其剪接步骤，但其剪接步骤基本一致基本一致。催化前体催化前体mRNA剪接的分子实际是剪接的分子实际是U 2 RNA。RNARNA聚合酶聚合酶（PolPol）通过）通过3 3个步骤完成基因的转录：起始，延伸与终止个步骤完成基因的转录：起始，延伸与终止。这。这3 3个步骤中，每一步都涉及个步骤中，每一步都涉及mRNAmRNA前体的加工。前体的加工。Pol IIPol II酶的酶的C-C-端域端域（CTDCTD）是一段）是一

6、段7 7数氨基酸重复序列，数氨基酸重复序列，磷酸化磷酸化后起始转录。在转录时后起始转录。在转录时CTDCTD可可装载加工因子装载加工因子，转录同时进行转录同时进行mRNAmRNA加工加工。A)A)外显子跨越外显子跨越：剪接抑制因子剪接抑制因子hnRNPhnRNP与与剪接沉默子剪接沉默子（ISSISS或或ESSESS）的结合）的结合阻止阻止U2-snRNP, U2AFU2-snRNP, U2AF和和U1-snRNPU1-snRNP组装成剪接体组装成剪接体, , 跨越外显子。跨越外显子。B)B)外显子入选外显子入选：增强因子增强因子SRSR与与剪接增强子剪接增强子（ISEISE或或ESEESE）的

7、结合）的结合促使促使U2AFU2AF和和U1-snRNPU1-snRNP组装成剪接体组装成剪接体，入选外显子。，入选外显子。SR：N端含序列专一性端含序列专一性RNA结合基序（结合基序（RRM），），C端含精氨酸（端含精氨酸（R）和）和丝氨酸（丝氨酸（S），组成组成RS结构域，涉及蛋白质之间的互作结构域，涉及蛋白质之间的互作组装剪接体组装剪接体。原肌球蛋白原肌球蛋白(tropomyosin, TM)是细肌丝中与肌动蛋白的结合蛋白，其编码是细肌丝中与肌动蛋白的结合蛋白，其编码基因含有基因含有12个外显子个外显子。图中所示为。图中所示为TM基因在基因在7种细胞种细胞中的中的可变剪接产可变剪接产物物

8、的外显子组成，说明基因的可变剪接产物在不同的组织细胞中可能的外显子组成，说明基因的可变剪接产物在不同的组织细胞中可能执行略有差异的功能。执行略有差异的功能。 Nucleic Acids Res. 30:3548-3557，2002每个成熟的每个成熟的mRNA，其外显子，其外显子4，6，9和和17都只有一个亚单都只有一个亚单位入选，位入选，全部可全部可能的能的mRNA为为1248332 = 38 016种种， 产生产生38 016个不同的个不同的蛋白质蛋白质。Cell 101: 671684, 2000将顺序表达标签将顺序表达标签（EST）和）和mRNA进行序列比对进行序列比对可以发现可以发现出

9、现同一基因是否存在多种转录产物，可估算不同生物出现同一基因是否存在多种转录产物，可估算不同生物mRNA发生可变剪接的比例。发生可变剪接的比例。 1) 有多少基因发生可变剪接有多少基因发生可变剪接? 2) 每个基因有多少可变剪接每个基因有多少可变剪接? 3) 不同的可变剪接产物是否都有功能不同的可变剪接产物是否都有功能? 4) 不同可变剪接产物之间的比例是如何控制的不同可变剪接产物之间的比例是如何控制的? 5) 可变剪接类型是否具有组织细胞专一性可变剪接类型是否具有组织细胞专一性? 6) 哪些因素控制可变剪接哪些因素控制可变剪接? 7) 可变剪接与表型之间的关系？可变剪接与表型之间的关系？ 8)

10、 可变剪接是否与遗传病有关可变剪接是否与遗传病有关? 9) 可变剪接的生物学意义可变剪接的生物学意义?真核生物基因组究竟有多少区域转录迄今仍然是一个待解之谜，人类真核生物基因组究竟有多少区域转录迄今仍然是一个待解之谜，人类21和和22号染色体的转录物组检测发现，有号染色体的转录物组检测发现，有49%的的mRNA转录产物在已注释转录产物在已注释的基因之外的基因之外(图中新转录物图中新转录物)。 Genome Research，14:331342，2004人类基因组约人类基因组约22 40022 400个编码蛋白质的基因个编码蛋白质的基因, , 占基因组序列占基因组序列2%2%。但。但Affymetrix tiling Affymetrix tiling microarrays microarrays的分析表明，人类基因组的分析表明，人类基因组 的转录面积的转录面积高于高于90%90%。人类基因组大面积转录提出了人类基因组大面积转录提出了新的问题新的问题： 1 1）是否存在大量的）是否存在大量的转录转录“噪音噪音”？ 2 2）大面积转录的）大面积转录的生物学意义生物学意义？ 2 2）这种复杂的转录）这种复杂的转录如何调控如何调控？ ScienceScience，20052005，3030：2242-22462242-2246，20052005