123.130.221.191：建立内容为“'''剪接'''（{{lang-en|Splicing}}，又称'''拼接'''），是一种基因重组技术，在分子生物学中是指基因资讯在转…”的新页面

2021-07-21T18:43:33Z

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'''剪接'''（{{lang-en|Splicing}}，又称'''拼接'''），是一种[[基因重组]]技术，在[[遗传学|分子生物学]]中是指[[基因]]资讯在[[转录]]后的一种修饰，即将[[内含子]]移除及合并[[外显子]]。是[[真核生物]]的[[信使RNA]]/信使RNA[[前体]]（precursor messenger [[RNA]]）变成成熟mRNA的过程之一。这也是真核生物与[[原核生物]]的区别之一（请参看顺反子）。这些成熟的mRNA会接着进行[[蛋白质生物合成]]中的[[翻译 (遗传学)|翻译]]，以产生[[蛋白质]]，称[[转译]]作用。剪接是[[核糖核酸]]（RNA）[[核苷酸]]之间的一连串[[生化反应]]，并由小[[核核]][[糖蛋白]](snRNP)中的snRNA负责[[催化]]并作用。也有一些类型不需外在催化物质，而是在特定二价[[金属离子]]存在的情况下，以自我催化方式进行剪接，如第I型或第II型内含子 (type-I or type-II intron)。 [[File:Pre-mRNA to mRNA_zh.png|right|thumbnail|450px|right|mRNA前体的外显子（exon）及内含子（intron）图解。]]

== 剪接途径 ==

'''RNA剪接'''可以有多种的方式。剪接的型式以内含子的结构及剪接所需的剪接因子而定。此外，RNA剪接还分为[[分子]]内 (intramolecular) 剪接 (''cis'' splicing) 以及分子间 (intermolecular) 剪接 (''trans'' splicing)。但不论哪一种途径，移除的内含子都会被抛弃。

=== [[剪接体]] ===

内含子经常存在于真核生物的蛋白质编码基因(coding gene)中。在内含子里，需要有 5' [[剪接位点]](5' splice site)、3' 剪接位点(3' splice site)及剪接分枝[[位点]](branch point)来进行剪接。剪接是由剪接体（''Spliceosome''）来催化，它是以五个不同的[[小核]]核糖核酸 (snRNs) 以及不下于一百个蛋白质所组成的大型核糖核酸[[蛋白质复合物]]，称为小核核糖蛋白(snRNP)。snRNP 的 RNA 会与内含子行[[杂交反应]](hybridization)，并且参与剪接的[[催化反应]]。

=== 自剪接 ===

{{TransHint|自剪接|self-splicing}}出现在稀少的内含子组成[[核酸酶]]，核酸酶在只有RNA的情况下代替了剪接体的功能。自剪接的内含子有两种，称为第Ｉ型及第Ⅱ型。第Ｉ型及第Ⅱ型内含子以与剪接体类似的方式进行剪接，但不需要任何蛋白质。这种相似性使人相信这些内含子与剪接体在[[演化]]过程上有着关连。自剪接亦可能是非常古老，且可能出现在一个还未有蛋白质的核糖核酸世界。虽然以下两种剪接可以在没有蛋白质的情况下进行，但依然会额外的使用5个RNA分子及超过50多个蛋白质，并水解多个[[三磷酸腺苷]]（[[ATP]]）分子。使用 ATP 是要提高剪接mRNA的准确性，避免出现错误。

以下两次[[交酯化|转酯化]]是第Ｉ型内含子自剪接的特征：
#游离[[鸟嘌呤]][[核苷酸]]（被包在内含子中）的3'[[羟基]]，或是核苷酸辅助因子（即[[鸟苷单磷酸]]（GMP）、[[二磷酸鸟苷|鸟苷二磷酸]]（GDP）、[[鸟苷三磷酸]]（GTP））攻击内含子的5'剪接位点。内含子并不形成套索结构，而该鸟粪苷则会从内含子中转移位置到内含子的5'位，从而成为第I型内含子的第一个核苷酸。
#内含子5'剪接位点上游外显子最后一个核苷酸的3'羟基变成亲核基，而第二次交酯化/转酯化会将两个外显子接合。

以下是第Ⅱ型内含子自剪接的特征（与第Ｉ型相同是两次交酯化）：
#内含子内特定[[腺苷]]的2'羟基攻击5'剪接位点，从而形成一个套索。
#5'[[外显子]]的3'羟基新亲核基于3'剪接位点引发第二次的交酯化/转酯化反应，从而将两个外显子接合。

=== 转运RNA剪接 ===

[[转运RNA]]（tRNA）剪接是另一种较罕见的剪接方法，但是却经常在 tRNA 出现。它的剪接反应涉及与剪接体或自剪接不同的[[生物化学]]过程。核糖核酸[[酶切]]开RNA，而[[连接酶]] (RNA ligase) 则将外显子接合。这种剪接方式同样不需要任何RNA分子来催化，而是一种全由蛋白质催化和作用的反应。整个过程中并未有交酯化/转酯化作用。

== 演化 ==

在所有[[界 (生物)|生物界]]或[[域 (生物)|生物域]]中都有出现剪接，剪接的幅度及类型在主要的[[门 (生物)|生物门]]中都可以非常不同。真核生物中RNA剪接好发于mRNA及一些[[非编码RNA]]。原核生物则很少剪接，但多是非编码RNA。两种生物最大的差异是原核生物没有剪接体剪接途径。

{| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" align="center" class="wikitable" |+'''拼接差异比较''' |- !||style="background:#efefef;"|真核生物||style="background:#efefef;"|原核生物 |- |剪接体||align="center"|+||align="center"|- |- |自剪接||align="center"|+||align="center"|+ |- |tRNA||align="center"|+||align="center"|+ |}

由于剪接体内含子并非在所有[[种 | 生物种]]中得到保存，有人便因此质疑剪接体演化的起始点。现时有两种建议的模式：内含子先天存在理论及内含子后天衍生理论。

== 生物化学过程 ==

[[File:Two-step Splicing Reaction_zh.png|thumb|400px|剪接的生物化学图解]] 剪接体剪接及自剪接涉及两个步骤的生物化学过程。两个步骤均需要在RNA间进行[[交酯化|转酯化]]反应。但是tRNA剪接则没有交醋化/转酯化过程。

剪接体及自剪接交酯化反应的发生有特定的次序。首先，一个在内含子的特定“剪接分枝位点”核苷酸会与这个内含子的第一个核苷酸产生[[交酯化|转酯化]]反应，形成两个RNA分子，一个是“内含子套索”另一个则是内含子前的外显子。第二，第一个外显子最后的核苷酸会与第二个外显子的首个核苷酸产生[[交酯化|转酯化]]反应，连接外显子并释放内含子套索。

== [[选择性剪接]] ==

:{{main|选择性剪接}}
在很多时候，剪接过程可以透过对同一个基因转录的相同pre-mRNA使用不同的剪接选择，产生不同的mRNA异构物(isoform)，最后产生多种相似却又独特的蛋白质，或是产生出稳定性低的mRNA产物以达到调节基因表现的目的。而由于选择性剪接的存在而使基因组可以产生比基因子量还多许多倍的基因产物。

Pre-mRNA的剪接也并不是完美的。据估计，人[[体细胞]]中有约70%的基因会进行选择性剪接。而其中又有三分之二以上的剪接产物 (spliced transcripts) 因为剪接过程的不够精确、或是形成未成熟的[[终止密码子]] (premature termination codon, PTC) 而造成该 RNA 的降解 (RAN degradation)<ref>{{Cite journal | author = Sorek R, Shamir R, Ast G | title = How prevalent is functional alternative splicing in the human genome? | journal = Trends Genet | year = 2004 | volume = 20 | issue = 2 | pages = 68-71 | id = PMID 14746986 }}</ref>。另有研究显示，剪接过程中的交酯化/转酯化反应在特定条件下是可逆的<ref>{{Cite journal | author = Tseng CK, Cheng SC | title = Both Catalytic Steps of Nuclear Pre-mRNA Splicing Are Reversible | journal = Science | year = 2008 | volume = 320 | issue = 5884 | pages = 2409-20 | id = PMID 18583613 }}</ref>。这对于剪接反应如何维持或调结其精确性提供了新的思路，并对如何治疗因剪接错误而起的人类疾病提供了新方向。

== 剪接的实验处理 ==

干扰 mRNA 剪接的实验可以透过将以[[吗啉基]]或[[肽核酸]]修饰之[[反义寡核苷酸]]结合在 snRNP 于 mRNA 上的[[结合位点]]、型成套索结的核苷酸分支点或剪接调控因子的结合位点上<ref>{{Cite journal | author = Bruno IG, Jin W, Cote GJ | title = Correction of aberrant FGFR1 alternative RNA splicing through targeting of intronic regulatory elements | journal = Hum Mol Genet | year = 2004 | volume = 13 | issue = 20 | pages = 2409-20 | id = PMID 15333583 }}</ref>来作出修改。<ref>{{Cite journal | author = Draper BW, Morcos PA, Kimmel CB | title = Inhibition of zebrafish fgf8 pre-mRNA splicing with morpholino oligos: A quantifiable method for gene knockdown | journal = Genesis | year = 2001 | volume = 30 | issue = 3 | pages = 154-6 | id = PMID 11477696 }}</ref><ref>{{Cite journal | author = Sazani P, Kang SH, Maier MA, Wei C, Dillman J, Summerton J, Manoharan M, Kole R | title = Nuclear antisense effects of neutral, anionic and cationic oligonucleotide analogs | journal = Nucleic Acids Res | year = 2001 | volume = 29 | issue = 19 | pages = 3965-74 | id = PMID 11574678 }}</ref>

另外，籍由影响剪接调控因子在[[细胞]]的正常表现，或是在[[试管]]反应中控制调控因子的相对浓度，甚至是剪接体的相对浓度都能达成对 mRNA 剪接干扰的目的。

== 剪接误差 ==

内含子或外显子的[[突变]]可以阻碍剪接及从而影响[[蛋白质合成]]。一般的误差包括：
*拼接位点的突变造成位点失去功能。这是因过早与终止[[密码子]]的接触、失去外显子、或包含内含子。
*拼接位点附近的突变减少独特性。这可以是因拼接位置的差异，引发插入或移除[[胺基酸]]，或通常是失去[[阅读框架]]。
*拼接位点的移位。这是因包含或排除比预期更多的[[DNA]]，造成较长或较短的混合外显子。
*选择性剪接作用蛋白的影响。这些非剪接体的核糖核酸结合蛋白会影响剪接体对于剪接位点的选择。通常的作用是各式[[阅读框架]]的改变。

== 内部连结 ==
*[[cDNA]]
*[[外显子]]
*[[内含子]]
*[[剪接体]]

== 参考 ==

<references />

{{Post transcriptional modification}}

[[Category:基因表现]] [[Category:剪接体]] [[Category:RNA剪接| ]]
==参考来源==
*[http://zh.wikipedia.org/wiki/RNA%E5%89%AA%E6%8E%A5 维基百科-RNA剪接]

RNA剪接 - 版本历史

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