硕士研究生课.pptx

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1、1关于关于mRNAmRNA分子的剪接分子的剪接过去人们一直认为，基因的遗传密码子连续不断地并列在一起，形成一条没有间隔的完整的基因体。结构分析发现，在真核蛋白质编码基因的核苷酸序列中间插入有与氨基酸编码无关的DNA间隔区，使一个基因的编码区被分隔成若干个不连续的区段。编码序列不连续的基因被称为断裂基因。断裂基因编码区中的不编码区段被称为内含子，而各个编码区段则被称为外显子。通常，有内含子的基因首先转录成mRNA 前体，之后内含子被剪除，与此同时各个外显子依次被拼接在一起。成熟的mRNA只含有如下三部分：1）外显子序列，2）5转录非翻译区，3）3转录非翻译区。mRNA前体分子中内含子的删除过程就

2、是mRNA分子的剪接。核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第1页/共21页2transcription and past-transcribed modification for albumin gene A B C D E F G L 1 2 3 4 5 6 75 47 185 51 129 118 143 156 1043gene-7.7kb5hnRNAtranscriptionAAA AAAm7G5ppp5 m2G5modificationmodified mRNAAAA AAA5lariat mRNAto form lariatm7G5ppp5 m2GAAA AAA5matu

3、re mRNAsplicingm7G5ppp5 m2G核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第2页/共21页3外显子与内含子之间剪切位点的特异性外显子与内含子之间剪切位点的特异性核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第3页/共21页4内含子两端剪切点序列具有高度一致性，即GTAG或GUAG；因此也曾有人把内含子定义成一段从双核苷酸GT(GU)开始到双核苷酸AG结束的特殊的核苷酸序列，通常把这一规律称为GT-AG法则或GU-AG法则。内含子两端剪切点左右毗邻序列的一致性并不高。GT(GU)-AG法则对许多真核生物核基因是适用的，然而有例外情况。GT(GU)-AG法则并不适用于线粒

4、体DNA编码基因内含子，同时也不适用于酵母tRNA基因内含子。核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第4页/共21页5IntergenicIntergenicGeneExon1Intron1Exon3Exon2Intron2pre-mRNAGUAGAGGUExonExonExonSplicing to mature mRNA555333Donor SiteAcceptor SiteU1U2Genome:Transcriptome:Process of mRNA Splicing核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第5页/共21页6mRNAmRNA剪接套索结构电子显微镜照片剪接

5、套索结构电子显微镜照片 哺乳动物哺乳动物mRNAmRNA剪接体电子显微镜照片剪接体电子显微镜照片25nm50nm25nm50nm颗粒状态，可能由一些被刚颗粒状态，可能由一些被刚性结构连接着的分立的区域构成，包括性结构连接着的分立的区域构成，包括U U1 1、U U2 2、U U4 4、U U5 5、U U6 6snRNAsnRNA和一些蛋白质。和一些蛋白质。核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第6页/共21页7AG.UCCAUACAUAPPPGmAUGAUGUPPPGmexon-1exon-2intron-1U1-snRNAU2-snRNApG-O-H.AGGUAUGUUACUACA

6、First transesterificationSecond transesterificationmRNA剪接体以及套索形成示意图剪接体以及套索形成示意图核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第7页/共21页8mRNA剪接三阶剪接三阶段段第第一一阶阶段段：在内含子5端剪切位点剪切，形成一个切口，使内含子与左侧外显子断离。左侧外显子以直线形式存在。内含子形成套索，在空间上拉近了左右两个外显子之间的距离（这里内含子的5端和内含子内一个碱基连接形成5-2键，这个目标碱基为腺苷A，被称为分枝点）。第第二二阶阶段段：在内含子3端剪切位点剪切，使内含子与右侧外显子断离，同时，左右两侧外显子连接

7、起来。第第三三阶阶段段：内含子脱离套索复合体，呈线性化状态。线性化内含子很快被降解。核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第8页/共21页9mRNAmRNA选择性剪接选择性剪接基本概念基本概念mRNA选择性剪接是指一个mRNA前体通过不同的剪接方式，即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。mRNA的选择性剪接是mRNA分子的原初转录本选择性地剪除内含子，连接外显子，变为各种不同形式的成熟mRNA分子的过程。核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第9页/共21页10两条重要信息：两条重要信息：首次发现RNA选择性剪接现象：1980年，Baltimore在研究

8、小鼠IgM 基因表达时，发现不同的外显子组合可以分别产生膜型和分泌型IgM。研究显示，约35%60%的人类基因在mRNA剪接时有选择性。核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第10页/共21页11主要相关技术：主要相关技术：RT-PCR琼脂糖电泳基因组DNA测序cDNA测序RNA酶保护分析生物信息学比对核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第11页/共21页12Hela、BEL7402和EC9706细胞系中发现可能存在NRDR(NADP-dependent retinol dehydrogenase/reductase)基因mRNA新的剪接亚型核酸实验研究技术进展核酸实验研究技

9、术进展3 3第12页/共21页13核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3 pre-mRNAGTAGAGGTGT35Analysis of mRNA alternative splicing sitesAGIntron-1Intron-2Intron-1Intron-1Intron-1Intron-1Intron-1GT AG 第13页/共21页14mRNA选择性剪接的类型 内含子5端剪切位点右移（right shift），导致外显子增长。内含子5端剪切位点左移（left shift），导致外显子缩短。内含子3端剪切位点右移（right shift），导致外显子缩短。内含子3端剪切位点左

10、移（left shift），导致外显子增长。内含子保留。外显子切除。核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第14页/共21页15pre-mRNAExon1Intron1Exon3Exon2Intron2GTAGAGGTGT35Exon1Intron1Exon3Exon2Intron2GTAGAGGTGT35Exon1Intron1Exon2GTAGAGGTAG35Type of mRNA alternative splicingExon1Exon2Intron1GTAGAGGTGT35AGAGExon1Intron1Exon3Exon2Intron2GTAGAGGTGT35AGGTAG

11、AG核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第15页/共21页16mRNA选择性剪接的主要生物学意义：vmRNA选择性剪接是基因表达调控重要机制之一。vmRNA选择性剪接是产生蛋白质组多样性的重要机制。mRNA选择性剪接使成熟mRNA更具多样性，因此扩大了蛋白质生物合成模板的数量，同时也使得同源蛋白质的表现型更丰富，增加了彼此间互为制约因素这一新的重要环节。vmRNA选择性剪接是物种进化的重要方式之一。核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第16页/共21页17mRNA选择性剪接是调节基因表达和产生蛋白质组多样性的重要机制选择性剪接是调节基因表达和产生蛋白质组多样性的重要机制核酸

12、实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第17页/共21页181.小鼠、猕猴、滇金丝猴和长臂猿的大脑中仅表达 Neuropsin Type I。2.在人胚胎脑中，Neuropsin Type I和Neuropsin Type II两种类型都有表达，由不同剪接方式导致。3.在人胚胎脑中，Neuropsin Type I和Neuropsin Type II两种类型丰度相似。4.在成人脑中，Neuropsin Type II成为优势表达的蛋白酶，Neuropsin Type I仅有少量表达。5.Neuropsin Type II可能只在人大脑中表达。实例实例1：Neuropsin基因基因mRNA的

13、的选择性剪接选择性剪接Neuropsin是一种主要在大脑海马区表达的丝氨酸蛋白酶。Neuropsin的功能主要同大脑的发育以及学习和记忆相关。研究发现：核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第18页/共21页19实例实例2：辅酶：辅酶II依赖性视黄醇脱氢酶依赖性视黄醇脱氢酶基因基因mRNA的选择性剪接的选择性剪接辅 酶 II依 赖 性 视 黄 醇 脱 氢 酶（NADP-dependent retinol dehydrogenase/reductase，NRDR）普遍存在于哺乳动物肝脏。人NRDR基因位于14q11.2，曾被命名为DHRS4，由3个外显子簇（clusters），共97634碱基组成。Cluster 1、Cluster 2和Cluster 3分别含有8、8和7个外显子。Cluster 1是人与哺乳动物共有的保守序列。NRDR基因mRNA由Cluster 1转录。研究发现，NRDR基因在人宫颈癌、肝癌、食管癌和黑色素瘤等许多肿瘤细胞中存在mRNA选择性剪接亚型。核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第19页/共21页20人DHRS4（NRDR）基因mRNA选择性剪接亚型构造特点 核酸实验研究技术进展核酸实验研究技术进展3 3第20页/共21页21感谢您的观看！第21页/共21页