splicing [生物資訊實驗室]
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剪接是核糖核酸(RNA)核苷酸之間的一連串生化反應,並由小核核糖蛋白(snRNP)中的snRNA負責催化並作用。
也有一些類型不需外在催化物質,而是在特定二價金屬離子存在的 ...
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本頁目錄
定義
Splicingpathways(剪接途徑)
splicesome剪接體
self-splicing自剪接
tRNAsplicing
Evolution演化
Biochemicalmechanism化學反應過程
Alternativesplicing選擇性剪接
Splicingerrors剪接誤差
References
定義
Splicing是指在分子生物學中是指基因資訊在轉錄後的一種修飾,即將intron移除及合併exon。
就是把precursormessengerRNA(也稱primarytransript)變成mRNA的過程之一。
這也是真核生物與原核生物的區別之一。
這些成熟的mRNA會接著進行蛋白質生物合成中的translation,以產生蛋白質。
剪接是核糖核酸(RNA)核苷酸之間的一連串生化反應,並由小核核糖蛋白(snRNP)中的snRNA負責催化並作用。
也有一些類型不需外在催化物質,而是在特定二價金屬離子存在的情況下,以自我催化方式進行剪接,如第I型或第II型內含子(type-Iortype-IIintron)。
Splicingpathways(剪接途徑)
RNAsplicing可以有多種的方式。
剪接的型式以intron的結構及splicing所需的剪接因子而定。
而不論哪一種途徑,移除的內含子都會被拋棄。
splicesome剪接體
內含子經常存在於真核生物的蛋白質編碼基因(codinggene)中。
在內含子裡,需要有5'剪接位點(5'splicesite)、3'剪接位點(3'splicesite)及剪接分枝位點(branchpoint)來進行剪接。
剪接是由剪接體(spliceosome)來催化,它是以五個不同的小核核糖核酸(snRNs)以及不下於一百個蛋白質所組成的大型核糖核酸蛋白質複合物,稱為小核核糖蛋白(snRNP)。
snRNP的RNA會與內含子行雜交反應(hybridization),並且參與剪接的催化反應。
self-splicing自剪接
自剪接(self-splicing)出現在稀少的內含子組成核酸酶,核酸酶在只有RNA的情況下代替了剪接體的功能。
自剪接的內含子有兩種,稱為第I型及第Ⅱ型。
第I型及第Ⅱ型內含子以與剪接體類似的方式進行剪接,但不需要任何蛋白質。
這種相似性使人相信這些內含子與剪接體在演化過程上有著關連。
自剪接亦可能是非常古老,且可能出現在一個還未有蛋白質的核糖核酸世界。
雖然以下兩種剪接可以在沒有蛋白質的情況下進行,但依然會額外的使用5個RNA分子及超過50多個蛋白質,並水解多個三磷酸腺苷(ATP)分子。
使用ATP是要提高剪接mRNA的準確性,避免出現錯誤。
tRNAsplicing
tRNAsplicing是另一種較罕見的剪接方法,但是卻經常在tRNA出現。
它的splicing反應與splicesome或self-splicing接不同的生物化學過程。
核糖核酸酶切開RNA,而連接酶(RNAligase)則將外顯子接合。
這種剪接方式同樣不需要任何RNA分子來催化,而是一種全由蛋白質催化和作用的反應。
整個過程中並未有交酯化/轉酯化作用。
Evolution演化
在所有生物界或生物域中都有出現splicing,splicing的程度及類型在主要的生物門中都可以非常不同。
真核生物中RNA剪接好發生在mRNA及一些non-codeingRNA。
原核生物則很少splicing,但多是non-codeingRNA。
兩種生物最大的差異是原核生物沒有splicesome。
由於剪接體內含子並非在所有生物種中得到保存,有人便因此質疑剪接體演化的起始點。
現時有兩種建議的模式:內含子先天存在理論及內含子後天衍生理論。
ps.non-codeingRNA為不轉成蛋白質的RNA
Biochemicalmechanism化學反應過程
splicesome及self-splicesome涉及兩個步驟的生物化學過程。
兩個步驟均需要在RNA間進行轉酯化反應。
但是tRNA剪接則沒有交醋化/轉酯化過程。
splicesome及self-splicesome接交酯化反應的發生有特定的次序。
首先,一個在內含子的特定「剪接分枝位點」核苷酸會與這個intron的第一個核苷酸產生轉酯化反應,形成兩個RNA分子,一個是「內含子套索」另一個則是內含子前的exon。
第二,第一個外顯子最後的核苷酸會與第二個外顯子的首個核苷酸產生轉酯化反應,連接外顯子並釋放內含子套索。
Alternativesplicing選擇性剪接
Alternativesplicing是基因的一種表現方式。
真核生物的基因序列中,包含了intron與exon,兩者交互穿插,組成基因。
其中intron在基因轉錄成pre-mRNA後會被spliceosome移除,剩下的exon才是能夠存在於mRNA(之後再進一步轉譯成蛋白質)的片段。
而選擇性剪接便是利用這樣的特性,將同一基因中的exon以不同的組合方式來表現,使一個基因在不同時間、不同環境中能夠製造出不同的蛋白質,可增加生理狀況下系統的複雜性/適應性。
Splicingerrors剪接誤差
splicingsite的突變造成site失去功能。
這是因過早與終止密碼子的接觸、失去exon、或包含intron。
splicingsite附近的突變減少獨特性。
這可以是因拼接location的差異,引發插入或移除胺基酸,或通常是失去閱讀框架。
splicingsite的移位。
這是因包含或排除比預期更多的DNA,造成較長或較短的混合exon。
選擇性剪接作用蛋白的影響。
這些non-splicesome的RNA結合蛋白會影響splicesome對於剪接位點的選擇。
通常的作用是各式閱讀框架的改變。
References
英文wikihttp://en.wikipedia.org/wiki/RNA_splicing
中文wikihttp://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E5%89%AA%E6%8E%A5_(%E9%81%BA%E5%82%B3%E5%AD%B8)&variant=zh-tw
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