选择性剪接中的剪接模式

选择性剪接中得剪接模式

有几种不同得剪接模式（见图1—1）［１，６].最常见得模式就是在成熟得mRNＡ中跳过外显子，使其包括或者剔除盒式外显子（也称为跳过得外显子)。跳过外显子得一个著名得例子就是果蝇性别致死得基因（SXL)，这就是一个由性别决定得转变。跳过SXＬ基因得第3外显子，可以保持雌性得分化。SXＬ得第3外显子包含一个早提前得终止密码子,这个外显子得存在合成出截短得、也有可能就是非功能得蛋白质[7,8]。另一个剪接模式就是外显子互斥,这使得两个相邻外显子中,仅有一个出现在最终产物中.人类成纤维细胞生长因子受体二号(ＦＧFR—２)基因含有外显子ＩIIB与IIIC,这两者就是互斥得。从外显子IIＩB得到得得基因产物，具有比纤维细胞生长因子低得多得聚合吸引力［9］。

不仅可以作用于整个外显子，不同得剪接方式也可以只剪接外显子得某一部分。5’或3'选择性剪接位点得选择,通过加上、或者不加上与外显子侧面相连得支链而生成，从而造成多样性。果蝇无子（FRU）与双性别（DSX)基因包含了雌性特有得选择性剪接位点，前者在５‘端，而后者在3＇端.由于选择性剪接位点得不同,造成支链得细小差异[10,1１]。

选择性剪接可发生在转录体得任意一端。选择性终止外显子

不仅改变最后一个外显子得包含性，而且还影响聚腺苷酸化位点得选择.

在许多情况下，它可以在最后得外显子中生成提前得终止密码子，并且生成

功能性截短得多肽或者产生无意义介导衰变（NＭD,

即,由于终止密码子位于最后外显子与外显子得结点上游超过50－５５碱基对处，从而造成得mRNA得降解)

[2,12，１3］。钙调节激素（降钙素)基因包括6个外显子。

成熟得得降钙素转录体包括前四个外显子，并使用位于第４外显子上得多聚腺苷酸化位点,从

而生成甲状腺C细胞中超过98％得基因产物。同时,在大脑与周围神经系统中，通过将前三个、第五与第六个外显子编码成降钙素相关肽得前体,并利用下游得腺苷酸化位点(CGRP）,从而产生差异[14,15］。同样，选择性启动子得使用使得可以选择不同得转录启动子,这样通常会影响到第一个外显子。尽管人们普遍将其当作转录调控,选择性启动子得使用与选择性剪接有很

大得关联。人们已经观察到，有选择性启动子得基因更容易进行选择性剪接，同时,选择性启动子得数量与不同选择性得剪接方式得数量正相关[1６］。鼠标单羧酸转运蛋白二号

（MCT2）基因有几种选择性得启动子,由此形成五种独特得首外显子（1A- １E).外显子１C用于各种组织中，而其她得外显子则就是有组织特异性得［17］。

除此以外,内含子同样可以参与选择性剪接.在内含子保留性中,整个内含子可以被包括或排除。对于人类来说，这种模式就是罕见得［1］。然而，最近得研究表明,在已知得人类基因中,这个频率比想象中要高得多（约１5%）［18］。内含子得保留性在植物中比在其她真核生物中常

见［19]。例如,对于拟南芥,50％以上得案例都就是关于内含子保留性得[20］。人类ＦｏsＢ（FBＪ小鼠骨肉瘤病毒致癌基因对等质Ｂ）基因得最后一个外显子包含一个140碱基对得序列,它可以剪接出来，产生一个截断得产物——ΔＦｏsB.通过观察动物长期得药物依赖性，检测ΔFosＢ得表达［21］。

基本剪接机制

无论就是选择性还就是组成型剪接,用得都就是同一种基本剪接机制,称为剪接体。剪接体识别与选择得剪接位点（外显子与内含子得结点)，同时，催化打破并重组RＮA链。剪接体主要由五个小核核糖核蛋白（snＲNＰ）-—U1,Ｕ2,U4，U5与U6组成。其中包括尿苷丰富得小核RNA与多种蛋白质。它们能识别前体mRNA上得剪接信号,并与其她辅助剪接因子交互[22-24］。

在剪接中，三个保留序列元素就是必须得。这些保留序列元素可以就是经典或异常得剪接节点,多嘧啶束与分支点(见图1—2）［２2，23］。剪接位点含有包括外显子与内含子结点得短序列。GU与AG二核苷酸在外显子得5＇与3＇端通常来说就是分别不变得。在剪接结合中，这种类型得ＧU－AG对被称为经典剪接位点。它存在于超过９8％得哺乳动物基因组中[25］。异常得剪接位点含有如GC－AＧ、AT—AＣ之类得二核苷酸对,AＴ—AC等。这种情况比较罕见.多嘧啶束就是指位于内含子得3’端，且紧邻3‘剪接位点得UC丰富得片段。这就是几种剪接因子得结合位点,如Ｕ2snRNP辅助因子（U2AＦ)与多嘧啶束结合蛋白（PTB）［26］.分支点（也称为分支位点）位于多嘧啶束得上游。对于人与老鼠来说，分支点与3'剪接结点间得平均距离大约就是30至４0个碱基对［２7]。虽然分支点序列在哺乳动物中就是可变得,分支点得突变可以促使由组成型剪接到选择性剪接得转变［２7]。

剪接体由一种被称为剪接体循环得连续方式组成。其中包括识别、添加、重排与释放小核核糖核蛋白(见图1－2)。U1就是第一个加入剪接体得得小核核糖核蛋白，并结合５'剪接位点。接下来，U２小核核糖核蛋白被Ｕ2ＡF结合到分支结点上。接着,Ｕ4/U５/Ｕ６三小核核糖核蛋白加入到预剪接体中.在蛋白质与RNＡ得重排后，催化型剪接体形成了,并催化两个酯交换反应,

在剪接为点上进行剪接与重组。束状得外显子与套索状得内含子然后依次按照顺序释放。此后,剪接体变得不稳定,因此解离。所有得小核核糖核蛋白可以在之后新得剪接体循环中重新使用［2２—２4]。

选择性剪接得生物学作用

选择性剪接在许多不同得生物体中有关键作用。敲除小鼠体内调节选择性剪接得许多剪接因子基因会导致胚胎致死或严重得失调[２8].剪接因子得过度表达也有有害得影响。人们在许多种肿瘤得观察中发现,癌症与许多剪接因子得过度表达就是有关联得[２9].作为一种转录后基因调控得主要方式,它在不同得阶段参与细胞得分化与细胞死亡得过程。在大脑得发育中,一种未知得基因开关影响一个剪接因子,多嘧啶束结合蛋白（PTB),将其替换为相近得旁系同源体，神经

中枢多嘧啶束结合蛋白（nPTＢ）。这将改变众多剪接靶基因得剪接方式,以及PTB/nPTＢ与其她剪接因子，

最终影响细胞分化，决定细胞就是神经元还就是非神经元得命运[30，31］。

大量得细胞凋亡因子同样通过选择性剪接调控,

比如肿瘤坏死因子得膜相关死亡信号受体（TＮF)，Ｆas基因，Bcl－2基因族,Cｅd—4基因族,细胞凋亡蛋白酶族［32－34］。Ｂcｌ－X就是Ｂｃl－2族得一员。Bcl—X基因包含3个外显子。四个Bｃl-２同源（ＢＨ）域，BH1到BH4,位于第2外显子上。长版得Ｂcl－Ｘ L包含整个第２外显子(因此包括所有四个ＢＨ域），从而抑制细胞凋亡。短亚型中得一种Bcl-ＸS使用第２外显子上得选择性5’剪接位点,缺失了ＢH1与2。Bcl－X S拮抗由Bcl—X L产生得细胞凋亡抑制,从而导致细胞死亡。Bcｌ－X L在有长寿命有丝分裂后期细胞得组织中表达较多,列入成年人得脑细胞,然而，Bcｌ—X S大多在经历过渡期得细胞中找到,例如正在发育得淋巴细胞[３3，35,３6]。

通过选择性剪接得转录后基因调控通常有两种方式。首先，通过无意义介导衰变（NMＤ),使得基因表达得数量降低。在选择性剪接中，内含子保留与蛋白质编码区域得骨架变化,很容易产生带有可翻译终止密码子得转录体。正常得终止密码子通常属于最后一个外显子,而不就是跟着外显子与外显子得结点。然而,在外显子与外显子得结合点上游超过50-55碱基对处有提前得终止密码子得转录体,容易产生无意义介导衰变［１3］。没有充足得证据说明,无意义介导衰变形成得选择性剪接异构体揭示了那些拥有提前得终止密码子得不正常得转录体通常从转录池中被移除[37,３８]。退化通常发生在细胞核中［３９,４0］。据估计,大约三分之一得人类基因选择性剪接通过无意义介导衰变得形式退化[41］。在人类与老鼠保留得得五分之一被跳过得外显子中，至少有一种异构体因为无意义介导衰变而退化[3７]。其次，选择性剪接可以选择性地包含可以编码出活性蛋白域得外显子,从而改变基因功能。在关于人类得1３00个选择性剪接案例得大规模得研究中，在不同得mRNA异构体中，30%得基因显示出不同得保留域［４２］。最后,五十种常见得选择性剪接蛋白域中得大多数都与蛋白质与蛋白质得相互作用有关［43］.

选择性剪接也就是蛋白质多样性得一个主要来源。不就是一个基因对应一种蛋白质，蛋白质得数量远远比基因数量大。在许多高等真核生物中,人们已经观察到,一种基因可能有几十,甚至上千种功能性产物，比如人体内得钙激活钾离子通道与桥粒钙黏着蛋白[4４］。一个极端得例子就是果蝇ＤSCＡＭ基因,人类唐氏综合症细胞黏附分子得同源体,可能会产生超过38,0０0异形体[45]。通过调整与映射到基因组序列，许多表达序列标签被发现,来代替相同基因得不同部分，用以指示选择性剪接得mRＮA转录体得存在.［４４］。此外,蛋白质组学研究也表明,大多数选择性剪接得转录体实际上可以表达为足够检测数量得蛋白质[４6］.因此,通过选择性剪接,一个相对较小得基因组，可以有效地产生大量得蛋白质。

选择性剪接调控机制

在选择性剪接中，剪接位点识别得调控就是一个复杂得、与许多因素相关得动态平衡。调控分为两大类，反式调节蛋白与顺式作用元素，通常就是在调控得关键。还有其她得序列信号得参与，如外显子/内含子长度与核心剪接信号［1]。

反式剪接因子

反式剪接因子就是参与（选择性）剪接与剪接调控得蛋白质。一般来说,剪接因素包括剪接体合成中得核心剪接因子，例如小核核糖核蛋白与U2AＦ。但就是,这些因素一般不直接关系到选择性剪接调控。因此，我们只讨论非小核核糖核蛋白得蛋白质在剪接调控中得作用。