轉(zhuǎn)錄生成的產(chǎn)物稱為轉(zhuǎn)錄本(transcript),。未經(jīng)加工的初始轉(zhuǎn)錄本(primary transcript)往往活性或穩(wěn)定性不足,需要進(jìn)行加工修飾之后才能正常發(fā)揮作用,。RNA的加工修飾多種多樣,,以前統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)錄后加工。但現(xiàn)在看來,,很多加工其實(shí)并非在轉(zhuǎn)錄終止之后才會(huì)進(jìn)行,,而是伴隨轉(zhuǎn)錄過程進(jìn)行的,應(yīng)該稱為共轉(zhuǎn)錄加工(co‐transcriptional processing),。 例如,,真核生物mRNA的加帽(capping)過程,就發(fā)生在轉(zhuǎn)錄早期,,啟動(dòng)子近側(cè)暫停的時(shí)候,。只有完成加帽程序,RNAP II才能進(jìn)入生產(chǎn)性延伸,,所以有模型認(rèn)為加帽是一個(gè)檢查點(diǎn)(checkpoint),。 加帽過程需要多種酶參與,。首先是暫停的Pol II募集加帽酶(capping enzyme,,CE或RNGTT),這一過程還需要Pol II CTD的磷酸化,。高等動(dòng)物的CE具有RNA 5'-三磷酸酶(TPase)活性和鳥嘌呤基轉(zhuǎn)移酶(GTase)活性,,先切去轉(zhuǎn)錄本5’-末端磷酸,再添加鳥苷單磷酸,,形成基本帽結(jié)構(gòu)G(5')ppp(5')N,。 然后是一系列甲基化反應(yīng),。首先是RNA鳥嘌呤-N7甲基轉(zhuǎn)移酶(RNMT-RAM)催化鳥嘌呤的N-7甲基化,,其中RNMT是催化亞基,RAM是調(diào)節(jié)亞基,,起活化作用,。生成的m7G(5')ppp(5')N結(jié)構(gòu)稱為cap0,在形成帽結(jié)合復(fù)合物(CBC),、轉(zhuǎn)錄本剪接,、核輸出和翻譯起始等過程中起作用。 +1和+2位核苷酸的核糖2’位羥基也可以甲基化,,產(chǎn)物分別稱為cap1和cap2,。這兩個(gè)甲基化在不同生物中有所不同,,人類的mRNA都具有cap1結(jié)構(gòu),但只有一半的mRNA具有cap2結(jié)構(gòu),。cap1不僅與翻譯起始有關(guān),,在針對(duì)外源RNA的先天免疫系統(tǒng)中,還可作為自身RNA的標(biāo)志,。 真核mRNA的加工還有剪接、加尾和化學(xué)修飾等過程,。剪接(splicing)就是切除內(nèi)含子,,將外顯子連接起來的過程。剪接主要在轉(zhuǎn)錄延伸過程中進(jìn)行,,稱為共轉(zhuǎn)錄剪接(co-transcriptional splicing),。 剪接由六個(gè)連續(xù)步驟組成,需要多種蛋白參與,,還需要五種snRNA構(gòu)成的小核糖核蛋白(snRNP U1,,U2,U4,,U5和U6),。首先是U1結(jié)合到前mRNA的5'-剪接位點(diǎn),然后U2結(jié)合到分支點(diǎn),。第三步是U4、U5和U6與U1和U2結(jié)合,,組裝成前催化剪接體,。之后U1和U4離去,,復(fù)合物激活,。 第五步是U6和U2相互作用,,切開5'-剪接位點(diǎn)再與分支點(diǎn)相連,。這是一個(gè)轉(zhuǎn)酯反應(yīng),,使內(nèi)含子形成套索結(jié)構(gòu)。最后由U5將兩個(gè)外顯子連接,,結(jié)束剪接過程,。 真核生物的蛋白質(zhì)編碼基因往往具有多個(gè)外顯子,這些外顯子可以交替組合形成不同的mRNA,,稱為選擇性剪接或可變剪接(alternative splicing,,AS)。理查德·羅伯茨(Richard J. Roberts)和菲利普·A·夏普(Phillip A. Sharp)因斷裂基因和可變剪接方面的研究而分享1993年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),。 可變剪接有多種模式,,如外顯子跳過、外顯子互斥,、內(nèi)含子保留,、可變剪接位點(diǎn)等。這些模式可以是器官特異性的,、組織特異性的或細(xì)胞類型特異性的,。據(jù)研究,大腦具有最復(fù)雜的可變剪接模式,。 人類的蛋白質(zhì)編碼基因多數(shù)具有可變剪接,各種轉(zhuǎn)錄本在不同組織之間可能差異很大,。有研究表明,,超過40%的基因在單個(gè)組織中具有多種轉(zhuǎn)錄本。 可變剪接不僅可以增加蛋白質(zhì)多樣性,,而且對(duì)于調(diào)節(jié)基因表達(dá)也具有重要作用,。可變剪接與細(xì)胞分化,、器官發(fā)育等多種生理過程相關(guān),,可變剪接的失調(diào)涉及腫瘤等多種疾病,例如β-珠蛋白基因的兩種錯(cuò)誤剪接可以導(dǎo)致β-地中海貧血,。 |
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