RNA的选择性剪切-课件PPT
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基础分子生物学课件24RNA的剪切与加工
05 24RNA剪切与加工的研究前景
CHAPTER
深入研究剪切与加工的机制
深入研究24RNA剪切与加工的具体机制，包括剪切酶的种类、作用方式以及加工 过程中的修饰等，有助于深入了解RNA的调控过程。
探索不同剪切与加工方式对24RNA结构和功能的影响，有助于揭示RNA在细胞 中的多样性和复杂性。
探索剪切与加工在疾病中的作用
研究24RNA剪切与加工在各种疾病中的变化，有助于发现 疾病的分子标记和潜在的治疗靶点。
通过比较正常组织和病变组织的24RNA表达谱，可以深 入了解疾病的发病机制和病程发展，为疾病的诊断和治疗 提供新的思路。
发展新型的干预手段
基于对24RNA剪切与加工机制的理解 ，可以开发新型的干预手段，如设计 特定的剪切酶抑制剂或激活剂，以调 节24RNA的表达和功能。
剪切过程的基本步骤
01
02
03
识别
剪切酶首先识别RNA分子 中的特定位点，这通常依 赖于酶与RNA序列之间的 相互作用。
切割
在识别位点处，剪切酶通 过催化反应将RNA分子切 割成两部分。这个过程需 要消耗能量。
产物释放
切割后的两部分RNA分子 被释放，并进一步被加工 或降解。
剪切过程中的调控机制
在24RNA的加工过程中，泛素化修饰 可以影响RNA的稳定性和功能，参与 RNA降解和质量控制。
04 24RNA剪切与加工的影响因素
CHAPTER
遗传因素
基因突变
基因突变可以影响RNA剪切与加 工的过程，导致相关酶的异常表 达或活性改变，从而影响RNA的 剪切与加工。
染色体变异
染色体变异可以影响基因的表达 ，从而影响RNA的剪切与加工过 程。
甲基化修饰通常发生在特定的核苷酸位点上，如鸟嘌呤核苷酸（G）和腺 嘌呤核苷酸（A），这些位点上的甲基化可以影响RNA的二级结构和折 叠方式。
基础分子生物学课件Chapter24 RNA的剪切与加工
三类剪接反应按两步 酯交换作用进行: 首 先游离羟基进攻外显 子1和内含子结合处, 接着外显子1末端产 生的羟基进攻外显子 2与内含子结合处.
24.12 Alternative splicing involves differential use of splice junctions. 可变剪接使用不同的剪 接位点. • 某些外显子可能会由于某一对剪接位点的使 用与否而被包含或被剔除于RNA产物中.
酿酒酵母tRNA前体的5'和3'的切割是由核酸内切酶的不 同亚基催化的. 另一个亚基可能通过测量成熟tRNA结构 中的某个点的距离, 以此为参数决定切割位点的位置. AI碱基对同样很重要.
24.18 The 3′ends of polI and polIII transcripts are generated by termination. 终止反应产生聚 合酶I和聚合酶III转录物的3'端.
• RNA聚合酶I在18个碱基终止序列处终止转录.
• RNA聚合酶III在G-C富含序列中的poly(U)4序 列处终止转录.
当终止产生3' 端, RNA聚合 酶和RNA在 DNA的终止 子序列上被释 放.
当核酸内切 酶在RNA的 特定序列处 切割并产生3' 端时, RNA聚 合酶继ends of mRNAs are generated by cleavage and polyadenylation. mRNA的3'端由 切割和多聚腺苷酸化产生. • 序列AAUAAA是一种切割信号, 用于产生多聚 腺苷酸化的mRNA 3'端. • 特异性因子和核酸内切酶在AAUAAA下游切割 mRNA. • 特异性因子和poly(A)聚合酶在3'端连续添加约 200个A残基.
第5章 RNA剪接和加工
22
二类( 二类(group II)内含子的剪接 )
(核RNA内含子剪接体) RNA内含子剪接体) 内含子剪接体
II 类内含子的 类内含子的domain5和 和 domain6的结构,类似于 的结构, 的结构 和核RNA内含子剪接体中 和核 内含子剪接体中 U6-U2及U2-内含子配对形 及 内含子配对形 成的结构. 成的结构.
Thomas Cech, Nobel prize in 1989
17
一类内含子(Group I ) 一类内含子( 出现于低等真核生物四膜 虫核内编码rRNA的基因. rRNA的基因 虫核内编码rRNA的基因. 在真菌线粒体中很普遍. 在真菌线粒体中很普遍. 也存在于噬菌体T4 T4和细菌 也存在于噬菌体T4和细菌 中. 这类内含子具有自我剪接 这类内含子具有自我剪接 self(self-splicing / autosplicing)的能力. autosplicing)的能力. 35S RNA在体外可自发剪 在体外可自发剪 接,内含子剪下为线型, 内含子剪下为线型, 然后进一步环化. 然后进一步环化. 这一反应只需一种二价阳 离子和鸟苷酸( 离子和鸟苷酸(GNP); ); GNP必须具自由 必须具自由3'-OH. 必须具自由 .
9
分支位点A残基 分支位点 残基2'-OH攻 残基 攻 击5'位点 位点
上游外显子3'-OH攻击3' 上游外显子3'-OH攻击3' 攻击 位点
两步反应都通过酯基转移 (transesterification) ) 进行
10
(二)剪接体(spliceosome) 剪接体( )
剪接器含蛋白与核内小RNA,称为snRNA(核内小 ,称为 剪接器含蛋白与核内小 ( RNA,small nuclear RNA),大小为 ),大小为 , ),大小为100～300(高 ～ ( 等真核生物)或者100～>1000(yeast). 等真核生物)或者 ～ ( ) 以核蛋白形式存在.该核蛋白称为snRNPs. 以核蛋白形式存在.该核蛋白称为 scRNA(胞质内小RNA,small cytoplasmic (胞质内小 , RNA),其形成的核蛋白称为 ),其形成的核蛋白称为 ),其形成的核蛋白称为scRNPs. snoRNA(核仁小RNA,small nucleolus RNA): (核仁小 , ): 参与rRNA加工. 加工. 参与 加工
二类( 二类(group II)内含子的剪接 )
(核RNA内含子剪接体) RNA内含子剪接体) 内含子剪接体
II 类内含子的 类内含子的domain5和 和 domain6的结构,类似于 的结构, 的结构 和核RNA内含子剪接体中 和核 内含子剪接体中 U6-U2及U2-内含子配对形 及 内含子配对形 成的结构. 成的结构.
Thomas Cech, Nobel prize in 1989
17
一类内含子(Group I ) 一类内含子( 出现于低等真核生物四膜 虫核内编码rRNA的基因. rRNA的基因 虫核内编码rRNA的基因. 在真菌线粒体中很普遍. 在真菌线粒体中很普遍. 也存在于噬菌体T4 T4和细菌 也存在于噬菌体T4和细菌 中. 这类内含子具有自我剪接 这类内含子具有自我剪接 self(self-splicing / autosplicing)的能力. autosplicing)的能力. 35S RNA在体外可自发剪 在体外可自发剪 接,内含子剪下为线型, 内含子剪下为线型, 然后进一步环化. 然后进一步环化. 这一反应只需一种二价阳 离子和鸟苷酸( 离子和鸟苷酸(GNP); ); GNP必须具自由 必须具自由3'-OH. 必须具自由 .
9
分支位点A残基 分支位点 残基2'-OH攻 残基 攻 击5'位点 位点
上游外显子3'-OH攻击3' 上游外显子3'-OH攻击3' 攻击 位点
两步反应都通过酯基转移 (transesterification) ) 进行
10
(二)剪接体(spliceosome) 剪接体( )
剪接器含蛋白与核内小RNA,称为snRNA(核内小 ,称为 剪接器含蛋白与核内小 ( RNA,small nuclear RNA),大小为 ),大小为 , ),大小为100～300(高 ～ ( 等真核生物)或者100～>1000(yeast). 等真核生物)或者 ～ ( ) 以核蛋白形式存在.该核蛋白称为snRNPs. 以核蛋白形式存在.该核蛋白称为 scRNA(胞质内小RNA,small cytoplasmic (胞质内小 , RNA),其形成的核蛋白称为 ),其形成的核蛋白称为 ),其形成的核蛋白称为scRNPs. snoRNA(核仁小RNA,small nucleolus RNA): (核仁小 , ): 参与rRNA加工. 加工. 参与 加工
mrna选择性剪接的分子机制
mrna选择性剪接的分子机制mrna选择性剪接的分子机制：细胞核内前体mRNA的剪接的执行者是剪接小体，它能够在成熟mRNA出核和翻译之前识别剪接信号，移除不编码内含子，并将能够编码蛋白的外显子拼接在一起。
细胞核内前体mRNA的剪接需要经历2次转酯化反应化步骤去掉内含子才能将相邻的外显子拼接成成熟的mRNA。
在前体mRNA上有三个反应区域分别在5'剪接位点(5'SS)，3'剪接位点(3'SS)以及分枝位点（图1）。
除了这三个反应区域外，在多细胞生物体的内含子上还拥有保守性的多聚嘧啶束，它位于3'剪接位点以及分枝位点之间。
图1选择性剪接发生过程示意图选择性剪接由内含子5'剪接位G和U2个核昔酸点以及3'剪接位点A和G2个核昔酸介导。
分支点A 核昔酸非常保守的，一般位于3'剪接位点上游20-50个核营酸。
剪接反应的过程发生2次转酶化反应，这个过程中需要5个snRNPs复合物(Ul，U2,U4,U5,andU6)。
这些复合物能够聚集在前体mRNA 上形成大分子的聚合物剪接小体，核内最大的RNP复合物，能够识别这些反应位点并催化前体mRNA发生剪接。
剪接小体中主要的模块是snRNPs复合物。
剪接小体一般包含5种snRNPs：U1、U2、U4，U5和U6 snRNP。
每一个snRNP包含了单个snRNA和至少7种蛋白亚基。
这些snRNP和另外的非snRNP相关蛋白（例如SF1、U2AF和Prp19复合物）一步步有序的聚集在前体mRNA上依次形成前剪接小体E，A，B以及C复合物（图1）。
在这有序的过程中，这些snRNP以及非snRNP相关蛋白和反应位点之间发生复杂的结合与去结合过程，这些复杂的过程为核小体提供了多次检查的机会以保证它们结合的准确性从而提高位点选择的精确性。
在核小体组装之前，U1 snRNP占据5'剪接位点，而SF1结合在分枝位点，这2个过程是ATP依赖的并最终形成前剪接小体E复合物（图1）。
RNA基本操作技术ppt课件
免 疫 磁 珠 法 原 理
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
2、RNA的浓度
OD260 值 =1 ， 相 当 于 单 链 DNA 或 RNA 为 40μg/mL，寡核苷酸为20μg/mL。
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3、RNA的完整性
rRNA大小完整，而且28S rRNA和 18S rRNA亮度 接近2：1；mRNA分布均匀，则认为RNA质量较好。
3、取上层水相于一新的离心管，按每mlTrizol液加 0.5ml异丙醇的比例加入异丙醇，室温放置10分钟， 12000g离心10分钟
4、弃去上清液，按每ml Trizol液加入至少1ml的比例 加入75%乙醇，涡旋混匀，4℃下7500g离心5分钟
5、小心弃去上清液，然后室温或真空干燥5-10分钟， 注意不要干燥过分，否则会降低RNA的溶解度。然 后将RNA溶于水中，必要时可55℃-60℃水溶 10分 钟。RNA可进行mRNA分离，或贮存于70%乙醇并 保存于-70℃
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RNA的纯度、浓度与完整性
1、RNA的纯度
纯的RNA样品其OD260／OD280应介于1.8-2.0 之间。 1）若RNA样品OD260/OD280比值太小，说明有蛋 白质或酚的污染； 2）比值大于2.0时，可能被异硫氰酸胍等污染；
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2、RNA的浓度
OD260 值 =1 ， 相 当 于 单 链 DNA 或 RNA 为 40μg/mL，寡核苷酸为20μg/mL。
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3、RNA的完整性
rRNA大小完整，而且28S rRNA和 18S rRNA亮度 接近2：1；mRNA分布均匀，则认为RNA质量较好。
3、取上层水相于一新的离心管，按每mlTrizol液加 0.5ml异丙醇的比例加入异丙醇，室温放置10分钟， 12000g离心10分钟
4、弃去上清液，按每ml Trizol液加入至少1ml的比例 加入75%乙醇，涡旋混匀，4℃下7500g离心5分钟
5、小心弃去上清液，然后室温或真空干燥5-10分钟， 注意不要干燥过分，否则会降低RNA的溶解度。然 后将RNA溶于水中，必要时可55℃-60℃水溶 10分 钟。RNA可进行mRNA分离，或贮存于70%乙醇并 保存于-70℃
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RNA的纯度、浓度与完整性
1、RNA的纯度
纯的RNA样品其OD260／OD280应介于1.8-2.0 之间。 1）若RNA样品OD260/OD280比值太小，说明有蛋 白质或酚的污染； 2）比值大于2.0时，可能被异硫氰酸胍等污染；
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RNA转录后的剪切与加工
rna转录后的剪切与加 工
目录
• rna转录后的剪切 • rna加工 • rna剪切与加工的相互关系 • rna剪切与加工的异常表达与疾病
01
rna转录后的剪切
剪切的定义与重要性
剪切的定义
RNA转录后，通过特定的核酸酶将 RNA分子从转录起始位点至终止位点 之间的序列进行切割的过程。
剪切的重要性
剪切的过程
在剪切过程中，核酸酶首先识别RNA分子中的特定位点，然后进行切割，产生两 个新的RNA分子片段。这些片段可能进一步被加工或降解。
剪切的调控机制
剪切的调控机制包括多种因素，如基因的启动子、增强子、沉默子和miRNA等。这些因素可以影响 RNA聚合酶的活性，从而影响转录的起始和终止，进一步影响剪切过程。
高效、更灵敏的技术用于研究这些过程。
04
rna剪切与加工的异常表 达与疾病
剪切与加工异常的表达模式
异常剪切
在某些情况下，RNA剪切过程可能发生异常，导致产生异常的RNA剪切产物。这些异常的剪切产物可能导致基因 表达的异常，进一步影响细胞功能。
异常加工
RNA加工过程中，如甲基化、磷酸化等修饰过程发生异常，也可能导致RNA的功能异常。这些异常的RNA可能 无法正确地指导蛋白质的合成，或者可能产生有毒性的RNA。
剪切与加工异常与疾病的关系
遗传性疾病
一些遗传性疾病的发生与RNA剪切与加工的异常有关。例 如，一些遗传性神经性疾病可能与特定基因的异常剪切有 关。
癌症
癌症的发生也常常伴随着RNA剪切与加工的异常。一些癌 症可能由于特定基因的异常剪切或加工而导致其表达水平 的上调或下调。
感染性疾病
某些感染性疾病也可能影响RNA的剪切与加工。例如，某 些病毒可能通过干扰宿主细胞的RNA剪切与加工过程来影 响基因表达，从而促进病毒的复制。
目录
• rna转录后的剪切 • rna加工 • rna剪切与加工的相互关系 • rna剪切与加工的异常表达与疾病
01
rna转录后的剪切
剪切的定义与重要性
剪切的定义
RNA转录后，通过特定的核酸酶将 RNA分子从转录起始位点至终止位点 之间的序列进行切割的过程。
剪切的重要性
剪切的过程
在剪切过程中，核酸酶首先识别RNA分子中的特定位点，然后进行切割，产生两 个新的RNA分子片段。这些片段可能进一步被加工或降解。
剪切的调控机制
剪切的调控机制包括多种因素，如基因的启动子、增强子、沉默子和miRNA等。这些因素可以影响 RNA聚合酶的活性，从而影响转录的起始和终止，进一步影响剪切过程。
高效、更灵敏的技术用于研究这些过程。
04
rna剪切与加工的异常表 达与疾病
剪切与加工异常的表达模式
异常剪切
在某些情况下，RNA剪切过程可能发生异常，导致产生异常的RNA剪切产物。这些异常的剪切产物可能导致基因 表达的异常，进一步影响细胞功能。
异常加工
RNA加工过程中，如甲基化、磷酸化等修饰过程发生异常，也可能导致RNA的功能异常。这些异常的RNA可能 无法正确地指导蛋白质的合成，或者可能产生有毒性的RNA。
剪切与加工异常与疾病的关系
遗传性疾病
一些遗传性疾病的发生与RNA剪切与加工的异常有关。例 如，一些遗传性神经性疾病可能与特定基因的异常剪切有 关。
癌症
癌症的发生也常常伴随着RNA剪切与加工的异常。一些癌 症可能由于特定基因的异常剪切或加工而导致其表达水平 的上调或下调。
感染性疾病
某些感染性疾病也可能影响RNA的剪切与加工。例如，某 些病毒可能通过干扰宿主细胞的RNA剪切与加工过程来影 响基因表达，从而促进病毒的复制。
RNA的选择性剪切
细胞分化状态
不同分化状态的细胞可能会表现出不同的选择性剪切模式。
细胞刺激状态
某些刺激因素，如激素、生长因子等，可能会影响选择性剪切。
04 rna选择性剪切的功能和 作用
产生不同的蛋白质产物
不同的剪切方式可以产生不同的 mRNA，进而翻译成具有不同功能或 性质的蛋白质，增加了蛋白质的多样 性。
通过选择性剪切，某些基因可以产生 多种不同的蛋白质，以应对不同的生 理或环境条件。
在基因治疗和基因编辑中的应用
基因治疗策略优化
选择性剪切的深入研究有助于优化基因治疗 策略，提高基因治疗的针对性和有效性。
基因编辑精准修复
通过选择性剪切的调控，有助于实现基因编 辑的精准修复，降低脱靶效应和潜在风险。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
调控基因的表达
rna选择性剪切可以调控基因的表达水平，通过改变mRNA的种类和数量来影响蛋白质的合成。
在某些情况下，选择性剪切可以产生具有不同表达模式的mRNA，从而影响细胞或个体的发育和分化。
参与生物发育和分化
在生物发育过程中，选择性剪 切可以产生具有特定时空表达 模式的mRNA，从而调控发育
03
在选择性剪切过程中，特定的 剪切酶能够识别并结合到特定 的RNA分子位点上，进而进行 切割。
剪切后的RNA结构变化
01
剪切后的RNA结构会发生显著变化，包括长度、序 列和二级结构等方面。
02
剪切酶的切割位点不同会导致RNA片段的长度和序 列发生变化，进而影响其功能和稳定性。
03
剪切后的RNA结构变化还可能影响其与蛋白质的相 互作用，从而影响蛋白质的合成和功能。
过程。
在细胞分化的过程中，选择 性剪切可以产生具有特定功 能的蛋白质，从而影响细胞
不同分化状态的细胞可能会表现出不同的选择性剪切模式。
细胞刺激状态
某些刺激因素，如激素、生长因子等，可能会影响选择性剪切。
04 rna选择性剪切的功能和 作用
产生不同的蛋白质产物
不同的剪切方式可以产生不同的 mRNA，进而翻译成具有不同功能或 性质的蛋白质，增加了蛋白质的多样 性。
通过选择性剪切，某些基因可以产生 多种不同的蛋白质，以应对不同的生 理或环境条件。
在基因治疗和基因编辑中的应用
基因治疗策略优化
选择性剪切的深入研究有助于优化基因治疗 策略，提高基因治疗的针对性和有效性。
基因编辑精准修复
通过选择性剪切的调控，有助于实现基因编 辑的精准修复，降低脱靶效应和潜在风险。
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调控基因的表达
rna选择性剪切可以调控基因的表达水平，通过改变mRNA的种类和数量来影响蛋白质的合成。
在某些情况下，选择性剪切可以产生具有不同表达模式的mRNA，从而影响细胞或个体的发育和分化。
参与生物发育和分化
在生物发育过程中，选择性剪 切可以产生具有特定时空表达 模式的mRNA，从而调控发育
03
在选择性剪切过程中，特定的 剪切酶能够识别并结合到特定 的RNA分子位点上，进而进行 切割。
剪切后的RNA结构变化
01
剪切后的RNA结构会发生显著变化，包括长度、序 列和二级结构等方面。
02
剪切酶的切割位点不同会导致RNA片段的长度和序 列发生变化，进而影响其功能和稳定性。
03
剪切后的RNA结构变化还可能影响其与蛋白质的相 互作用，从而影响蛋白质的合成和功能。
过程。
在细胞分化的过程中，选择 性剪切可以产生具有特定功 能的蛋白质，从而影响细胞
RNA的剪接 ppt课件
③反应的本质不是转酯反应。
真核tRNA内含子的精确剪切是依赖对tRNA共同的二 级结构的识别，而不是内含子的保守序列。分子不同部分 的区域对于剪切是重要的，包括受体臂，D环，TψC环和 反密码子环。
PPT课件
27
加野生型酵母 细胞提取物
凝胶电泳
前体
tRNA 内含子
图 13- 酵母 tRNA 在体外的剪切
3’CCA-OH
PPT课件
14
修饰：氨基 酸臂上5′的 4-硫尿苷 （4tu）
D臂上的2 甲基鸟苷 （2mG）
TψC臂上的 假尿苷（ψ）
反密码子环 上的2异戊 腺苷（2ipA）
图13-3 tRNA 前体特殊碱基
PPT课件
15
三、原核生物mRNA前体的加工
少数多顺反子mRNA须通过核酸内切酶 切成较小的单位，然后再进行翻译，加工 的意义在于可对mRNA的翻译进行调控。
◆ rRNA基因和tRNA基因混合组成一个操纵子：
16SrRNA-tRNAIlo-tRNA Ala-23SrRNA-5SrRNA
-tRNAsp-tRNATrp
rrnA-rrnG
◆加工过程
特定位点进行甲基化，产生甲基化修饰成分
核酸酶：核酸内切酶：RNaseIII和RNaseE
核酸外切酶：
PPT课件
6
rRNA processing in prokaryotes
RNase III RNase III
PPT课件
7
PPT课件
8
二、原核生物tRNA的加工
(1) tRNA基因：约60个 多数：多顺反子 几个相同(不同)tRNA连在一起，成簇存在 与rRNA基因或蛋白基因相连，组成混合 转录单位 少数：单顺反子
真核tRNA内含子的精确剪切是依赖对tRNA共同的二 级结构的识别，而不是内含子的保守序列。分子不同部分 的区域对于剪切是重要的，包括受体臂，D环，TψC环和 反密码子环。
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27
加野生型酵母 细胞提取物
凝胶电泳
前体
tRNA 内含子
图 13- 酵母 tRNA 在体外的剪切
3’CCA-OH
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14
修饰：氨基 酸臂上5′的 4-硫尿苷 （4tu）
D臂上的2 甲基鸟苷 （2mG）
TψC臂上的 假尿苷（ψ）
反密码子环 上的2异戊 腺苷（2ipA）
图13-3 tRNA 前体特殊碱基
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15
三、原核生物mRNA前体的加工
少数多顺反子mRNA须通过核酸内切酶 切成较小的单位，然后再进行翻译，加工 的意义在于可对mRNA的翻译进行调控。
◆ rRNA基因和tRNA基因混合组成一个操纵子：
16SrRNA-tRNAIlo-tRNA Ala-23SrRNA-5SrRNA
-tRNAsp-tRNATrp
rrnA-rrnG
◆加工过程
特定位点进行甲基化，产生甲基化修饰成分
核酸酶：核酸内切酶：RNaseIII和RNaseE
核酸外切酶：
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6
rRNA processing in prokaryotes
RNase III RNase III
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7
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二、原核生物tRNA的加工
(1) tRNA基因：约60个 多数：多顺反子 几个相同(不同)tRNA连在一起，成簇存在 与rRNA基因或蛋白基因相连，组成混合 转录单位 少数：单顺反子
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RNA的选择性剪切
以NRDR 的选择性剪切为例
汕头大学医学院
1
概论
知识背景 RNA的剪切修饰 RNA的选择性剪切 NRDR
2
知识背景（1）
生物的复杂性与其基因组基因数量似 乎存在明显差异
物种间，脊椎动物的相对应的DNA序 列有着惊人的相似。
3
知识背景（2）
选择性剪切（alternative splicing）是物种进化重 要方式之一。
在很多情况下，有内含子的基因首先转录成 RNA 前体，之后内含子被去除，外显子被拼接 到一起。成熟的mRNA只含有外显子序列。 我 们把内含子的删除过程称为RNA的剪接
7
通过对mRNA序列与结构基因核苷酸序列的比较，我们可以确定外显子 与内含子的接合点。发现，在一个内含子的两端并不存在广泛的相似性或 互补性。然而，接点还是具有很好的保守性，尽管只是短短的一致序列。
4
RNA的剪切修饰
Genome
Transcriptome
Proteome
DNA
RNA
Protein
5
RNA的剪切修饰
Genome: 5’Intergenic
Gene
5’Exon GT Donor Site
Transcription of pre-mRNA
Intron
Exon Intron
AG Acceptor Site
13
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。
选择性剪接可以从一个基因产生多种蛋白，从而使蛋白质组 中蛋白质的数量超过基因组中基因的数量。其中，从影响基因的 数量和生物种类范围来看，选择性剪接是扩大蛋白质多样性的最 重要的机制
14
RNA的选择性剪切
二 单个基因选择性剪接的方式
1. 内含子的保留； 2. 可变外显子的保留或切除； 3. 3’和5’剪接位点的转移（shift）导致 外显子的增长或缩短。
3’ 3’ 3’ 3’
16
RNA的选择性剪切
三、选择生剪接的功能和生物学意义 1. 选择性剪接是在RNA水平调控基因表达的 机制之一。 2. 选择性剪接使生物表型具有多样性与复杂 性。
17
NRDR的选择性剪切
全反式维甲酸 (aRA) 通过与其在核内受体结合调节 基因的转录来发挥其重要的生理功能，包括正常胚 胎的发育，形态、神经系统的形成，成体动物的生 长，发育，繁殖等， 并通过调节组织及细胞的分化
第三阶段，索套随即脱离 分枝点，形成一个线性的删除 内含子，然后很快被降解。
9
RNA的剪切修饰
10
RNA的剪切修饰
11
RNA的选择性剪切ห้องสมุดไป่ตู้
一 概念
二
选择性剪切是指从一个mRNA前
体中通过不同的剪接方式（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。
三
选择性剪切不仅仅是mRNA剪
去内含子的过程，还包括不同外显子
已有不同组织的多种酶被认为参与这两步代谢过程。辅 酶 II 依 赖 性 视 黄 醇 脱 氢 酶 ( NADP-dependent retinol dehydrogenase/ reductase，NRDR)是由黄东阳教授 在兔肝细胞中纯化的一种新酶， NRDR普遍存在于哺乳 动物肝中，显示出较强的Retinol氧化与Retinal还原活 性。
GT AG
U1
U2
Intergenic
3’
Exon
3’
Splicing to mRNA
Transcriptome:
5’Exon Exon
Exon
3’
6
RNA的剪切修饰
过去人们一直认为，基因的遗传密码子是连续 不断地并列在一起，形成一条没有间隔的完整 的基因体。但以后通过对真核蛋白质编码基因 结构的分析发现，在它们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 基因分隔成不连续的若干区段。我们称这种编 码序列不连续的间断基因为断裂基因。
Neuropsin是一种主要在大脑海马区表达的丝 氨酸蛋白酶。该基因同学习和记忆的功能调节以 及大脑的发育相关。研究发现，小鼠仅表达 TypeI蛋白酶,检测的猕猴、滇金丝猴和长臂猿的 大脑中也只表达Type-I。在人的胚胎中，TypeI和 TypeII两种剪切方式都有表达，且丰度相似。在 成人脑中，TypeII蛋白酶成为优势表达的蛋白酶， TypeI仅有少量表达。研究发现TypeII只在人的大 脑中表达。
之间的组合过程
12
RNA的选择性剪切
1980年 Baltimore在小鼠 IgM 基因发现第一 个选择性剪接现象，不同外显子组合分别产 生膜型、分泌型IgM。
高通量的基因组测序和EST测序，使生物信 息学方法来研究选择性剪接成为可能。最近 研究结果显示，约35%－60%的人基因有选 择性剪接形式。
数字指示了特定的碱基在每个一致性位点存在的百分比。结果只在内 含子接点上有高一致性序列发现。这样，基因内含子序列就可以定义为： GT……AG
因为把内含子定义成从双核苷酸GT开始到双核苷酸AG结束，所以接点 经常被描述为遵守GT-AG法则，RNA中实际的序列为GU-AG法则。
GT-AG法则可以描述许多真核生物核基因中的剪接点。并不适用于线粒 体中的内含子，也不适用于酵母的tRNA基因
来促使一些恶性肿瘤向良性转变。临床上我国科学 家率先将aRA用于急性早幼粒细胞白血病的治疗并 取得了良好的疗效。aRA在体内是由维生素A也称视 黄醇(Retinol)经两步代谢而成，中间代谢产物为视 黄醛(Retinal)， 即
Retinol ↔ Retinal → aRA
18
NRDR的选择性剪切
8
RNA的剪切修饰
第一阶段，在内含子5′ 端剪接点形成一个切口，左边 的外显子以直线形式存在，右 边的内含子一外显子则开成索 套（这里内含子5′端和内含子 内一个碱基形成5′-2′键，这 个目标碱基为腺苷，被称为分 枝点）。
第二阶段，3′端剪接点的 剪切从索套形式中释放了内含 子，同时，右边的外显子和左 边的外显子连接起来。
15
RNA的选择性剪切
5’Exon GT
Intron GT
pre-mRENxAon Intron
AG
GT AG
5’ Exon
GT
GT
Intron
Exon Intron
AG
GT AG
5’Exon GT
Intron AG
GT AG
5’ Exon
GT
GT
Intron AG
GT AG
Exon Exon Exon Exon
以NRDR 的选择性剪切为例
汕头大学医学院
1
概论
知识背景 RNA的剪切修饰 RNA的选择性剪切 NRDR
2
知识背景（1）
生物的复杂性与其基因组基因数量似 乎存在明显差异
物种间，脊椎动物的相对应的DNA序 列有着惊人的相似。
3
知识背景（2）
选择性剪切（alternative splicing）是物种进化重 要方式之一。
在很多情况下，有内含子的基因首先转录成 RNA 前体，之后内含子被去除，外显子被拼接 到一起。成熟的mRNA只含有外显子序列。 我 们把内含子的删除过程称为RNA的剪接
7
通过对mRNA序列与结构基因核苷酸序列的比较，我们可以确定外显子 与内含子的接合点。发现，在一个内含子的两端并不存在广泛的相似性或 互补性。然而，接点还是具有很好的保守性，尽管只是短短的一致序列。
4
RNA的剪切修饰
Genome
Transcriptome
Proteome
DNA
RNA
Protein
5
RNA的剪切修饰
Genome: 5’Intergenic
Gene
5’Exon GT Donor Site
Transcription of pre-mRNA
Intron
Exon Intron
AG Acceptor Site
13
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。
选择性剪接可以从一个基因产生多种蛋白，从而使蛋白质组 中蛋白质的数量超过基因组中基因的数量。其中，从影响基因的 数量和生物种类范围来看，选择性剪接是扩大蛋白质多样性的最 重要的机制
14
RNA的选择性剪切
二 单个基因选择性剪接的方式
1. 内含子的保留； 2. 可变外显子的保留或切除； 3. 3’和5’剪接位点的转移（shift）导致 外显子的增长或缩短。
3’ 3’ 3’ 3’
16
RNA的选择性剪切
三、选择生剪接的功能和生物学意义 1. 选择性剪接是在RNA水平调控基因表达的 机制之一。 2. 选择性剪接使生物表型具有多样性与复杂 性。
17
NRDR的选择性剪切
全反式维甲酸 (aRA) 通过与其在核内受体结合调节 基因的转录来发挥其重要的生理功能，包括正常胚 胎的发育，形态、神经系统的形成，成体动物的生 长，发育，繁殖等， 并通过调节组织及细胞的分化
第三阶段，索套随即脱离 分枝点，形成一个线性的删除 内含子，然后很快被降解。
9
RNA的剪切修饰
10
RNA的剪切修饰
11
RNA的选择性剪切ห้องสมุดไป่ตู้
一 概念
二
选择性剪切是指从一个mRNA前
体中通过不同的剪接方式（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。
三
选择性剪切不仅仅是mRNA剪
去内含子的过程，还包括不同外显子
已有不同组织的多种酶被认为参与这两步代谢过程。辅 酶 II 依 赖 性 视 黄 醇 脱 氢 酶 ( NADP-dependent retinol dehydrogenase/ reductase，NRDR)是由黄东阳教授 在兔肝细胞中纯化的一种新酶， NRDR普遍存在于哺乳 动物肝中，显示出较强的Retinol氧化与Retinal还原活 性。
GT AG
U1
U2
Intergenic
3’
Exon
3’
Splicing to mRNA
Transcriptome:
5’Exon Exon
Exon
3’
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RNA的剪切修饰
过去人们一直认为，基因的遗传密码子是连续 不断地并列在一起，形成一条没有间隔的完整 的基因体。但以后通过对真核蛋白质编码基因 结构的分析发现，在它们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 基因分隔成不连续的若干区段。我们称这种编 码序列不连续的间断基因为断裂基因。
Neuropsin是一种主要在大脑海马区表达的丝 氨酸蛋白酶。该基因同学习和记忆的功能调节以 及大脑的发育相关。研究发现，小鼠仅表达 TypeI蛋白酶,检测的猕猴、滇金丝猴和长臂猿的 大脑中也只表达Type-I。在人的胚胎中，TypeI和 TypeII两种剪切方式都有表达，且丰度相似。在 成人脑中，TypeII蛋白酶成为优势表达的蛋白酶， TypeI仅有少量表达。研究发现TypeII只在人的大 脑中表达。
之间的组合过程
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RNA的选择性剪切
1980年 Baltimore在小鼠 IgM 基因发现第一 个选择性剪接现象，不同外显子组合分别产 生膜型、分泌型IgM。
高通量的基因组测序和EST测序，使生物信 息学方法来研究选择性剪接成为可能。最近 研究结果显示，约35%－60%的人基因有选 择性剪接形式。
数字指示了特定的碱基在每个一致性位点存在的百分比。结果只在内 含子接点上有高一致性序列发现。这样，基因内含子序列就可以定义为： GT……AG
因为把内含子定义成从双核苷酸GT开始到双核苷酸AG结束，所以接点 经常被描述为遵守GT-AG法则，RNA中实际的序列为GU-AG法则。
GT-AG法则可以描述许多真核生物核基因中的剪接点。并不适用于线粒 体中的内含子，也不适用于酵母的tRNA基因
来促使一些恶性肿瘤向良性转变。临床上我国科学 家率先将aRA用于急性早幼粒细胞白血病的治疗并 取得了良好的疗效。aRA在体内是由维生素A也称视 黄醇(Retinol)经两步代谢而成，中间代谢产物为视 黄醛(Retinal)， 即
Retinol ↔ Retinal → aRA
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NRDR的选择性剪切
8
RNA的剪切修饰
第一阶段，在内含子5′ 端剪接点形成一个切口，左边 的外显子以直线形式存在，右 边的内含子一外显子则开成索 套（这里内含子5′端和内含子 内一个碱基形成5′-2′键，这 个目标碱基为腺苷，被称为分 枝点）。
第二阶段，3′端剪接点的 剪切从索套形式中释放了内含 子，同时，右边的外显子和左 边的外显子连接起来。
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RNA的选择性剪切
5’Exon GT
Intron GT
pre-mRENxAon Intron
AG
GT AG
5’ Exon
GT
GT
Intron
Exon Intron
AG
GT AG
5’Exon GT
Intron AG
GT AG
5’ Exon
GT
GT
Intron AG
GT AG
Exon Exon Exon Exon