Alternativesplicin12选择性剪切.docx

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Alternativesplicin12选择性剪切

Alternativesplicing选择性剪接

Alternativesplicingproducestwoproteinisoforms.

选择性剪接产生两种蛋白亚型。

Alternativesplicingisaregulatedprocessduringgeneexpressionthatresultsinasinglegenecodingformultipleproteins.Inthisprocess,particularexonsofagenemaybeincludedwithin,orexcludedfrom,thefinal,processedmessengerRNAproducedfromthatgene.[1]ConsequentlytheproteinstranslatedfromalternativelysplicedmRNAswillcontaindifferencesintheiraminoacidsequenceand,often,intheirbiologicalfunctions（seeFigure）.Notably,alternativesplicingallowsthehumangenometodirectthesynthesisofmanymoreproteinsthanwouldbeexpectedfromits20,000protein-codinggenes.Alternativesplicingissometimestermeddifferentialsplicing,butitdoesnotincreasegeneexpression.

选择性剪接是基因表达，其导致单基因编码多种蛋白质中一个调节的过程。

在此过程中，一个基因的特定外显子可被包括，或者由排除，从该基因产生的最终，处理信使RNA[1]。

因此，从选择性剪接的mRNA翻译将包含在它们的氨基酸序列和差的蛋白质，常，在它们的生物学功能（参见图）。

值得注意的是，选择性剪接允许人类基因组的直接更多蛋白质的合成比将从两万蛋白质编码基因可以预期的。

选择性剪接有时称为差别剪接，但它不增加基因表达。

Alternativesplicingoccursasanormalphenomenonineukaryotes,whereitgreatlyincreasesthebiodiversityofproteinsthatcanbeencodedbythegenome;[1]inhumans,~95%ofmultiexonicgenesarealternativelyspliced.[2]Therearenumerousmodesofalternativesplicingobserved,ofwhichthemostcommonisexonskipping.Inthismode,aparticularexonmaybeincludedinmRNAsundersomeconditionsorinparticulartissues,andomittedfromthemRNAinothers.[1]

可变剪接的发生是由于在真核生物正常现象，在那里它大大增加了可通过基因组编码的蛋白质的生物多样性;[1]在人类中，多外显子基因~95％的选择性剪接[2]有许多模式选择性剪接观察到的，其中最常见的是外显子跳跃。

在这种模式下，特定外显子可被包括在某些条件下的mRNA或在特定组织，而在其他由mRNA被删去。

[1]

TheproductionofalternativelysplicedmRNAsisregulatedbyasystemoftrans-actingproteinsthatbindtocis-actingsitesonthepre-mRNAitself.Suchproteinsincludesplicingactivatorsthatpromotetheusageofaparticularsplicesite,andsplicingrepressorsthatreducetheusageofaparticularsite.Mechanismsofalternativesplicingarehighlyvariable,andnewexamplesareconstantlybeingfound,particularlythroughtheuseofhigh-throughputtechniques.Researchershopetofullyelucidatetheregulatorysystemsinvolvedinsplicing,sothatalternativesplicingproductsfromagivengeneunderparticularconditionscouldbepredictedbya"splicingcode".[3][4]

生产可变剪接的mRNA是通过结合于在所述前mRNA本身顺式作用位点反式作用蛋白的系统控制。

这样的蛋白质包括能促进特定剪接位点的使用拼接活化剂，和拼接阻抑减少特定网站的使用情况。

可变剪接的机制是高度可变的，并且正在不断发现新的例子，特别是通过使用高通量技术。

研究人员希望充分阐明参与剪接的调节系统，因此从特定的条件下一个给定的基因，该基因剪接产物可以通过一个“剪接码”进行预测。

[3][4]

Abnormalvariationsinsplicingarealsoimplicatedindisease;alargeproportionofhumangeneticdisordersresultfromsplicingvariants.[3]Abnormalsplicingvariantsarealsothoughttocontributetothedevelopmentofcancer,[5][6][7]althoughsuchaberrantsplicingproductsare,undernormalconditions,usuallysafeguardedandeliminatedbyaposttranscriptionalqualitycontrolmechanism.[8]

在剪接异常变化也牵连的疾病;人类遗传性疾病的很大比例从剪接变体的结果。

[3]异常剪接变异体也被认为有助于癌症的发展，[5][6][7]尽管这种异常剪接的产品是，在正常情况下，通常通过转录后的质量控制机制，保障和消除。

[8]

Discovery发现

Alternativesplicingwasfirstobservedin1977.[9][10]Adenovirusesproducefiveprimarytranscriptsearlyinitsinfectiouscycle,priortoviralDNAreplication,andanadditionalonelater,afterDNAreplicationbegins.TheearlyprimarytranscriptscontinuetobeproducedafterDNAreplicationbegins.Theadditionalprimarytranscriptproducedlateininfectionislargeandcomesfrom5/6ofthe32kbadenovirusgenome.ThisismuchlargerthananyoftheindividualadenovirusmRNAspresentininfectedcells.ResearchersfoundthattheprimaryRNAtranscriptproducedbyadenovirustype2inthelatephasewassplicedinmanydifferentways,resultinginmRNAsencodingdifferentviralproteins.Inaddition,theprimarytranscriptcontainedmultiplepolyadenylationsites,givingdifferent3’endsfortheprocessedmRNAs.[11][12][13]

选择性剪接最早在1977年[10][10]腺病毒产生五个主要转录物在其感染周期的早期，前病毒DNA的复制，和后来另外1，DNA复制开始后观察。

早期的初级转录继续DNA复制开始后产生。

在感染后期所产生的额外初级转录大，来自32KB腺病毒基因组的5/6。

这比任何存在于被感染的细胞中的个别腺病毒mRNA的大得多。

研究人员发现，由2型腺病毒中的后期阶段所产生的初级RNA转录物在许多不同的方式被剪接，导致编码不同病毒蛋白的mRNA。

此外，初级转录物包含多个多聚腺苷酸化位点，从而为已处理的mRNA不同3'端。

[11][12][13]

In1981,thefirstexampleofalternativesplicinginatranscriptfromanormal,endogenousgenewascharacterized.[11]Thegeneencodingthethyroidhormonecalcitoninwasfoundtobealternativelysplicedinmammaliancells.Thepre-mRNAfromthisgenecontains6exons;thecalcitoninmRNAcontainsexons1–4,andterminatesafterapolyadenylationsiteinexon4.AnothermRNAisproducedfromthispre-mRNAbyskippingexon4,andincludesexons1–3,5,and6.ItencodesaproteinknownasCGRP（calcitoningenerelatedpeptide）.[14][15]Examplesofalternativesplicinginimmunoglobingenetranscriptsinmammalswerealsoobservedintheearly1980s.[11][16]

在1981年，从正常的，内源基因在转录物剪接的第一个例子进行了表征。

[11]编码甲状腺激素降钙素基因被发现在哺乳动物细胞中选择性剪接。

前mRNA从该基因含有6个外显子;降钙素的mRNA含有外显子1-4，和外显子4的另一个的mRNA从该前mRNA通过跳过外显子4产生的多聚腺苷酸化位点之后终止，并且包括外显子1-3，图5和6，它编码已知的蛋白质作为CGRP（降钙素基因相关肽）。

[14][15]在哺乳动物免疫球蛋白基因转录剪接的例子在80年代初期也观察到。

[11][16]

Sincethen,alternativesplicinghasbeenfoundtobeubiquitousineukaryotes.[1]The"record-holder"foralternativesplicingisaD.melanogastergenecalledDscam,whichcouldpotentiallyhave38,016splicevariants.[17]

自那时以来，可变剪接已被发现是在真核生物中普遍存在。

[1]“纪录保持”选择性剪接是称为唐氏综合症黏附分子果蝇基因，这可能有38016的剪接变体。

[17]

Modes模式

TraditionalclassificationofbasictypesofalternativeRNAsplicingevents.

基本类型的选择性RNA剪接事件的传统分类。

Fivebasicmodesofalternativesplicingaregenerallyrecognized.[1][2][3][18]

选择性剪接的五个基本模式普遍认可。

[1][2][3][18]

∙Exonskippingorcassetteexon:

inthiscase,anexonmaybesplicedoutoftheprimarytranscriptorretained.Thisisthemostcommonmodeinmammalianpre-mRNAs.[18]

∙外显子跳跃或盒外显子：

在这种情况下，外显子可被剪接出来的初级转录物或保留。

这是在哺乳动物预mRNA的最常见的方式。

[18]

∙Mutuallyexclusiveexons:

OneoftwoexonsisretainedinmRNAsaftersplicing,butnotboth.

∙互斥外显子：

一，二外显子保留在mRNA剪接后，但不能同时使用。

∙Alternativedonorsite:

Analternative5'splicejunction（donorsite）isused,changingthe3'boundaryoftheupstreamexon.

∙替代供体位点：

另一种5'剪接点（供体位点）时，变更的3'上游外显子的边界。

∙Alternativeacceptorsite:

Analternative3'splicejunction（acceptorsite）isused,changingthe5'boundaryofthedownstreamexon.

∙替代受体位：

另一种3'剪接点（受体位点）时，改变了5'下游的外显子的边界。

∙Intronretention:

Asequencemaybesplicedoutasanintronorsimplyretained.Thisisdistinguishedfromexonskippingbecausetheretainedsequenceisnotflankedbyintrons.Iftheretainedintronisinthecodingregion,theintronmustencodeaminoacidsinframewiththeneighboringexons,orastopcodonorashiftinthereadingframewillcausetheproteintobenon-functional.Thisistherarestmodeinmammals.[18]

∙内含子保留：

一个序列可以拼接出的内含子或者干脆保留。

这是外显子跳跃有所不同，因为保留顺序不被内含子两侧。

如果保留的内含子是在编码区，内含子必须编码在帧氨基酸与相邻外显子，或终止密码子或在读框移位将导致蛋白质是无功能的。

这是在哺乳动物中最稀有的模式[18]

Inadditiontotheseprimarymodesofalternativesplicing,therearetwoothermainmechanismsbywhichdifferentmRNAsmaybegeneratedfromthesamegene;multiplepromotersandmultiplepolyadenylationsites.Useofmultiplepromotersisproperlydescribedasatranscriptionalregulationmechanismratherthanalternativesplicing;bystartingtranscriptionatdifferentpoints,transcriptswithdifferent5'-mostexonscanbegenerated.Attheotherend,multiplepolyadenylationsitesprovidedifferent3'endpointsforthetranscript.BothofthesemechanismsarefoundincombinationwithalternativesplicingandprovideadditionalvarietyinmRNAsderivedfromagene.[1][3]

除了选择性剪接的这些主要模式，存在由该不同的mRNA可以由相同的基因来产生其他两个主要机制;多个推动者和多聚腺苷酸化位点。

多个促销员的使用恰当描述为转录调控机制，而不是选择性剪接;通过在不同的点开始转录，誊不同5'-大多数的外显子可以产生。

在另一端，多个多聚腺苷酸化位点提供用于转录不同3'端分。

这两种机制都在选择性剪接和衍生自基因的mRNA提供额外的各种组合中找到。

[1][3]

Schematiccutofffrom3splicingstructuresinthemurinehyaluronidasegene.Directionalityoftranscriptionfrom5'to3'isshownfromlefttoright.Exonsandintronsarenotdrawntoscale.

从3拼接结构在小鼠基因透明质酸示意图截止。

示从5'到3'的转录的方向性从左至右。

外显子和内含子是不按比例绘制。

Thesemodesdescribebasicsplicingmechanisms,butmaybeinadequatetodescribecomplexsplicingevents.Forinstance,thefiguretotherightshows3spliceformsfromthemousehyaluronidase3gene.Comparingtheexonicstructureshowninthefirstline（green）withtheoneinthesecondline（yellow）showsintronretention,whereasthecomparisonbetweenthesecondandthethirdspliceform（yellowvs.blue）exhibitsexonskipping.Amodelnomenclaturetouniquelydesignateallpossiblesplicingpatternshasrecentlybeenproposed.[18]

这些模式描述基本剪接机制，但可能不足以描述复杂剪接事件。

例如，右图显示从小鼠透明质酸酶3基因3spliceforms。

在第一行（绿色）中所示的外显子结构与所述一个第二线（黄色）对比示出内含子保留，而第二和第三spliceform（黄色与蓝色）之间的比较显示出显子跳跃。

模型命名为唯一指定所有可能的剪接模式最近被提出。

[18]

Alternativesplicingmechanisms选择性剪接机制

Generalsplicingmechanism一般剪接机制

Mainarticle:

RNAsplicing主要文章：

RNA剪接

SpliceosomeAcomplexdefinesthe5'and3'endsoftheintronbeforeremoval[3]

剪接体的复合物定义了内含子的5'和3'末端去除前[3]

Whenthepre-mRNAhasbeentranscribedfromtheDNA,itincludesseveralintronsandexons.（Innematodes,themeanis4–5exonsandintrons;inthefruitflyDrosophilatherecanbemorethan100intronsandexonsinonetranscribedpre-mRNA.）TheexonstoberetainedinthemRNAaredeterminedduringthesplicingprocess.Theregulationandselectionofsplicesitesaredonebytrans-actingsplicingactivatorandsplicingrepressorproteins.

当前mRNA已被从DNA转录，它包括几个内含子和外显子。

（在线虫，均值为4-5外显子和内含子;在果蝇可以有超过100个的内含子和外显子在预mRNA上转录。

）的mRNA被保留的外显子在剪接过程中确定。

剪接位点的调节和选择是由反式作用拼接活化剂和拼接阻遏蛋白完成。

Thetypicaleukaryoticnuclearintronhasconsensussequencesdefiningimportantregions.EachintronhasGUatits5'end.Nearthe3'endthereisabranchsite.ThenucleotideatthebranchpointisalwaysanA;theconsensusaroundthissequencevariessomewhat.InhumansthebranchconsensusisyUnAy.[19]Thebranchsiteisfollowedbyaseriesofpyrimidines,orpolypyrimidinetract,thenbyAGat