RNA剪接与可变剪接

剪接是从前mRNA中去除内含子并将剩余的外显子连接成连续编码序列的过程。当同一前mRNA可以通过不止一种方式进行剪接时——即可变剪接——单个基因可以产生多种不同的mRNA和蛋白质，极大地扩展了基因组的编码能力，并提供了基因调控的一个主要层面。

Definition

RNA剪接是指在前mRNA中去除内含子并连接外显子以形成成熟编码序列的过程；可变剪接是指通过调控使用不同的剪接位点，使一个基因产生多种mRNA和蛋白质异构体。

Scope

本主题涵盖剪接体对前mRNA剪接的化学和机制、可变剪接的模式和调控、其对蛋白质组多样性的贡献，以及作为催化先例的自剪接内含子。它将剪接视为分子生物学中的一个调控和结构主题，属于参考教育性质，而非临床指导。

Core questions

• 剪接体如何识别外显子-内含子边界并催化内含子切除？
• 可变剪接如何让一个基因编码多种蛋白质？
• 哪些信号和调控蛋白控制着剪接位点的使用？
• 剪接错误和失调如何导致疾病？

Key concepts

• 内含子和外显子
• 剪接体（小核核糖核蛋白）
• 5'和3'剪接位点以及分支点
• 外显子跳跃和可变剪接位点选择
• 剪接调控蛋白（例如SR和hnRNP家族）
• 异构体多样性和蛋白质组扩展
• 自剪接内含子

Key theories

剪接中的催化RNA

发现I类内含子无需蛋白质即可自行切除，证实了RNA可以催化剪接的磷酸转移化学反应，预示了剪接体以RNA为中心的催化核心。

Mechanisms

大多数前mRNA剪接由剪接体（spliceosome）完成，剪接体是一个由小核核糖核蛋白和蛋白质组成的大型动态复合物，它在每个内含子上组装，识别5'剪接位点、分支点和3'剪接位点，并催化两次酯交换反应，将内含子以套索状切除并连接两侧的外显子。选择哪些位点并非固定不变：结合到增强子和沉默子序列的调控蛋白会偏向于剪接机制包含或跳过特定外显子，从而以细胞类型和发育阶段特异性的方式产生替代异构体。在脊椎动物基因组中，可变剪接普遍存在，是转录组和蛋白质组多样性的主要来源。剪接的化学过程在自剪接内含子中具有催化RNA的先例，它们无需剪接体即可自行切除。

Clinical relevance

破坏剪接位点或剪接调节因子的突变会导致或改变许多遗传疾病和癌症，而剪接调节分子已成为一种治疗策略。本条目将此生物学知识作为教育背景呈现，并非个体诊断或治疗的依据。

History

20世纪70年代后期发现基因被分割成外显子和内含子，这意味着存在一种去除内含子的机制，随后剪接体被鉴定为负责该过程的机器。认识到剪接可以以替代模式发生，使其从一个单纯的成熟步骤转变为一个核心调控机制，基因组范围的研究后来表明脊椎动物转录组如何广泛利用它。早期发现的自剪接内含子表明，其潜在的化学过程可以由RNA催化。

Key figures

• Phillip Sharp
• Richard Roberts
• Thomas Cech
• Adrian Krainer
• Benjamin Blencowe

Seminal works

• kruger-1982
• nilsen-2010
• barbosa-morais-2012

Frequently asked questions

剪接和可变剪接有什么区别？

剪接是去除内含子并连接外显子以形成成熟mRNA；可变剪接是指同一前mRNA以不止一种方式进行剪接，因此一个基因可以产生几种不同的mRNA和蛋白质异构体。

大多数前mRNA剪接是由什么机器完成的？

剪接体，一个由小核核糖核蛋白和相关蛋白质组成的大型复合物，它识别剪接位点并催化内含子切除。