替代拼接:重要性和定义

在20世纪70年代发现的RNA剪接机制已经通过真核和原核系统的大量研究得到了很好的描述。^1，2，3.RNA剪接是一种生物化学过程，涉及从新生成的mRNA转录物中去除非编码序列(内含子)。在这篇文章中，我们描述了选择性剪接的机制，并进一步探讨了它在分子生物学中的作用。

什么是可选拼接?

选择性剪接是一种分子机制，可以在 翻译 ．这一过程可以通过将最近拼接的RNA转录本的编码序列(外显子)排列成不同的组合，从单个基因中产生多种mrna。由选择性剪接产生的mRNA转录本可以翻译成不同的氨基酸序列，产生具有不同功能的蛋白质异构体。调节选择性剪接的机制 由于它们在生物学中的空间和时间功能，在基因表达中发挥着重要作用。⁴

可选剪接的机制是什么?

在RNA剪接之前， RNA聚合酶II 产生前mrna转录本 转录基因序列 变成非编码内含子和蛋白质编码外显子的集合。当这些pre-mRNA序列经历本构剪接时，内含子的去除之后是外显子按其dna对应顺序的连接。选择性剪接通过将外显子的模式重新排列为可转换为不同蛋白质的编码序列的机制偏离了这一过程。

图1:可选剪接的概述。这一过程可以通过将最近拼接的RNA转录本的编码序列(外显子)排列成不同的组合，从单个基因中产生多种mrna。

从单个基因中产生不同蛋白质的结果来自rna结合蛋白(RBPs)和位于整个pre-mRNA转录本的剪接位点之间的相互作用 ． ⁵直接参与选择性剪接的主要RBP是剪接体，剪接体是由小核rna (snRNAs)和各种蛋白质组成的多单元复合体。一旦剪接体snrna沿着pre-mRNA结构识别剪接位点，该复合物中的剪接蛋白就可以相应地替换外显子并移除内含子。

最常见的替代拼接类型是什么?

图2:一些最常见的替代剪接类型的概述。

下面是最常见的可选剪接类型。

• 外显子跳跃该过程包括在翻译之前从mRNA结构中去除某些外显子及其邻近的内含子。
• 备用5 '或3 '拼接:选择性剪接也可以通过外显子在5 '或3 '剪接位点的连接来介导。
• 基因内区保留这种类型发生在基因的非编码部分保留在最终的mRNA转录中。

虽然上述每种类型的替代剪接彼此不同，但这些事件可以在pre-mRNA结构形成后同时发生。

为什么替代拼接很重要?

选择性剪接的机制有助于解释一个基因如何被编码成具有不同功能的众多蛋白质。这种复杂性有助于推动在整个生物学中观察到的细胞分化和多样性。

例如，肌肉蛋白titin有几种形式是由不同的剪接事件引起的 ．⁶在胎儿心脏发育过程中，通常会发生剪接事件肌带有替代外显子的mRNA转录物翻译成长而有弹性的蛋白质。在成人中，这些剪接事件被rbp改变，在剪接时破坏剪接体肌pre-mRNA。从这种替代过程中获得的肌肽蛋白的比例导致比胎儿时期更短的蛋白数量更多，这是健康成人心脏的重要品质。虽然像这样的例子展示了选择性剪接在生理上的重要性，但对生物化学家来说，对这种事件的描述仍然是一项持续的努力。

我们如何研究选择性剪接?

描述不同的剪接现象在体外，独特的RNA转录本可以测量逆转录聚合酶链反应(rt - pcr)方法．⁷一旦从生物源中提取总RNA，独特的RNA结构分别通过RT-PCR和定量PCR (qPCR)检测和定量。下一代序列技术的应用等RNA-Seq扩展了我们通过转录组学研究替代剪接事件的作用的能力。

尽管RNA剪接最初是在20世纪70年代发现的，但直到人类基因组计划确定大约有22000个蛋白质编码基因可转化为9万多种不同的蛋白质，人们才完全认识到替代剪接对人类的重要性．⁸这一全球项目的完成为后续研究项目的推进提供了基因组数据的基础，如DNA元素百科全书(ENCODE)和基因组数据库人类蛋白质组计划．

参考文献

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8. 国际人类基因组测序联盟。完成人类基因组的纯色序列。自然．431, 931-945(2004)。doi:10.1038 / nature03001