RNA加工与剪接

原始初级转录物如何被加帽、剪接和加尾，成为成熟的信使RNA——以及可变剪接如何扩展基因组的蛋白质输出。

Definition

RNA加工是指使初级转录物成熟的一系列修饰，主要包括5'帽的添加、通过剪接去除内含子以及3'切割和聚腺苷酸化；剪接是由剪接体进行的内含子的精确切除和外显子的连接。

Scope

本主题涵盖将真核生物初级转录物转化为功能性mRNA的共转录和转录后修饰：5'加帽、通过剪接体去除内含子和连接外显子，以及3'切割和聚腺苷酸化。它还涵盖了作为蛋白质多样性来源的可变剪接。非编码RNA的加工在此有所提及，但将在RNA生物学领域进一步阐述。

Core questions

• 为什么真核基因被内含子打断，以及这些内含子是如何被去除的？
• 哪些修饰保护并定义了mRNA的两端？
• 剪接体如何准确识别外显子-内含子边界？
• 可变剪接如何让一个基因编码多种蛋白质？

Key theories

断裂基因组织

真核生物蛋白质编码序列被内含子打断，这些内含子被转录但从成熟mRNA中去除，这一发现确立了基因及其最终转录物并非共线性。

可变剪接作为多样性生成器

通过连接来自同一初级转录物的不同外显子组合，可变剪接允许单个基因指定多种不同的蛋白质，极大地扩展了蛋白质组的复杂性。

Mechanisms

随着转录的进行，新生转录物会获得一个修饰的5'帽，该帽子保护转录物并有助于后续步骤。内含子由剪接体去除，剪接体是由小核核糖核蛋白组成的复合体，它识别剪接位点序列，将内含子两端拉近，并催化两次转酯化反应，将内含子以套索形式切除，并连接两侧的外显子。3'末端通过在聚腺苷酸化信号处切割，然后添加聚（A）尾来生成。对可变剪接位点的调控性使用可以从一个转录物产生不同的成熟mRNA。

Clinical relevance

破坏剪接位点或剪接因子的突变会导致多种遗传疾病，并且已针对其中一些疾病开发了剪接导向疗法；此处作为意义而非临床指导呈现。

History

1977年，Sharp和Roberts团队发现断裂基因，推翻了基因和mRNA共线性的假设，并开启了剪接研究；随后对剪接体和可变剪接进行了表征，这项工作获得了1993年诺贝尔生理学或医学奖的认可。

Key figures

• Phillip Sharp
• Richard Roberts

Seminal works

• berget1977
• lodish2016

Frequently asked questions

内含子和外显子有什么区别？

内含子是在剪接过程中从初级转录物中去除的插入序列；外显子是在成熟mRNA中保留并连接在一起的片段。

5'帽为什么重要？

它保护mRNA免受降解，并被负责输出和随后翻译信使的机制所识别。