可变剪接与蛋白质组多样性及其调节机制解读
可变剪接
可变剪接：有些基因的一个mRNA前体通过不同的剪接方式（选择不同的剪接位点）产生不同的mRNA剪接异构体，这一过程称为可变剪接(或选择性剪接，alternative splicing) 。
可变剪接是调节基因表达和产生蛋白质组多样性的重要机制，是导致人类基因和蛋白质数量较大差异的重要原因。
基本内容大多数真核基因转录产生的mRNA前体是按一种方式剪接产生出一种成熟mRNA分子，因而只翻译成一种蛋白质。
但有些基因的一个mRNA前体通过不同的剪接方式(选择不同的剪接位点)产生不同的mRNA剪接异构体，这一过程称为可变剪接(或选择性剪接, alternative splicing)。
由于RNA的可变剪接不牵涉到遗传信息的永久性改变．所以是真核基因表达调控中一种比较灵活的方式。
可变剪接是调节基因表达和产生蛋白质组多样性的重要机制, 是导致人类基因和蛋白质数量较大差异的重要原因。
可变剪接形式的识别真核细胞核内前体mRNA加工通过5’加帽、剪接(移除内含子)、3’末端切割加尾．从而形成成熟的mRNA．成熟的mRNA和hnRNP及其他蛋白质形成复合体输出核外再经过选择性降解参与翻译。
这些步骤并不是简单的线性顺序．而是在转录物延伸期和转录同时发生的。
从而形成一个大型的“生产链。
一般认为，可变剪接有5种基本形式：①内含子保留；②可变的5’端；③可变的3’端；④外显子盒；⑤互斥外显子(一组外显子中只选其一)。
也有分为7种形式的，加上可变的起始或末端外显子，而这两种形式更有可能是可变启动子、可变polyA位点造成的。
可进行专门分析。
可变剪接的意义和作用可变剪接被认为是导致蛋白质功能多样性的重要原因之一，它使一个基因可编码多个不同转录产物和蛋白产物。
可变剪接也是产生基因组规模与生物复杂性之间的矛盾根源之一。
已有实验研究表明，可变剪接在产生受体多样性、控制调节生长发育等方面起决定性作用。
尤其表现在神经系统和免疫系统，这与该类系统的功能多样性和反应敏感性是密切相关的。
可变剪接与蛋白质组多样性及其调节机制
可变剪接与蛋白质组多样性及其调节机制武春晓 2001级博士生专业：免疫学导师：马大龙教授前言可变剪接是指从一个mRNA前体中通过不同的剪接方式（选择不同的剪接位点组合）产生不同的mRNA剪接异构体的过程。
可变剪接是调节基因表达和产生蛋白质组多样性的重要机制。
剪接过程受多种顺式作用序列和反式作用因子相互作用调节。
包括SR和hnRNP 家族蛋白在内的多种剪接因子参与这一调节过程。
转录机器（machine）也参与可变剪接的调节。
本文将讨论:一.可变剪接与蛋白质组多样性二. 可变剪接的调节机制。
.第一部分可变剪接与蛋白质组多样性5据预测，人类基因组可能有约35,000个基因，果蝇约14,000个，而简单的模式生物线虫约19,000个基因。
生物的复杂性与其基因组基因数量似乎存在明显差异。
原因在蛋白质组。
基因重排，RNA编辑，和可变剪接等机制可以从一个基因产生多种蛋白，从而使蛋白质组中蛋白质的数量超过基因组中基因的数量。
其中，从影响的基因数量和生物种类范围来看，可变剪接是扩大蛋白质多样性的最重要的机制1－4。
一、可变剪接的频率。
5,61. 5%。
从1977年Walter Gilbert提出可变剪接概念，1980年Baltimore在小鼠IgM基因发现第一个可变剪接产生膜型、分泌型IgM，至2001年，用经典分子生物学实验的方法研究，一共仅发现了数百种有可变剪接的基因。
并推测在高级真核细胞生物约5％的基因有可变剪接。
2. 35%－60%。
高通量的基因组测序和EST测序，使得生物信息学的方法研究可变剪接成为可能。
EST来源于完全加工的mRNA, 它们提供了一个广泛的mRNA多样性的样品库。
这种多样性可以用计算机分析。
最近两年，多个研究小组通过不同的生物信息学的方法，从整个人基因组的水平进行分析，结果一致显示约35%－60%的人基因有可变剪接形式。
而且，由于对大多数基因来说，每个基因只测了很少几EST甚至没有EST；EST不是全长的mRNA，多位于mRNA的5’和3’端；EST来源于有限的组织和发育阶段；很有可能存在有更多的可变剪接而在现在的EST库中没有显示。
高考生物学二轮总复习课后习题 专题5 遗传的分子基础、变异与进化 (6)
专题五遗传的分子基础、变异与进化A组基础对点练考点1 遗传的分子基础1.(四川广安一模)科学研究发现,T2噬菌体侵染大肠杆菌后,大肠杆菌自身蛋白质的合成立即停止,转而合成噬菌体蛋白质。
下列叙述正确的是( )A.T2噬菌体和大肠杆菌主要的遗传物质都是DNAB.噬菌体蛋白质的合成需要大肠杆菌提供酶和能量C.噬菌体基因控制合成的蛋白质需内质网进行加工D.噬菌体蛋白质外壳会侵入大肠杆菌影响细菌代谢2.(山东联考二模)DNA复制过程中,尚未解开螺旋的亲代双链DNA同新合成的两条子代双链DNA的交界处称为复制叉。
研究发现,啤酒酵母中某种蛋白被加载到复制叉时,被招募并停滞在复制叉处的Mec1蛋白就会被激活并随复制叉向前移动,从而完成DNA的复制。
下列说法错误的是( )A.DNA一条链中的磷酸基团和脱氧核糖通过磷酸二酯键连接B.DNA解旋过程中解旋酶需在ATP供能驱动下断裂两条链间的氢键C.Mec1蛋白被激活后会与RNA聚合酶结合,进而完成DNA的复制过程D.抑制细胞中Mec1基因的表达,细胞可能会被阻滞在细胞分裂间期3.(浙江台州二模)唾液腺细胞合成淀粉酶的局部过程如图所示,图中①表示某种细胞器,②表示某种大分子化合物。
下列叙述错误的是( )A.图中的囊腔是内质网腔B.①识别②上的启动子,启动多肽合成C.多个①结合在②上合成同一种多肽,提高翻译效率D.图示过程需三种RNA参与,三种RNA都是基因转录产物4.(山东模拟)不同核酸类型的病毒完成遗传信息传递的具体方式不同。
下图为某“双链±RNA病毒”基因表达示意图。
这类病毒携带有RNA复制酶,在该酶的作用下,-RNA作为模板复制出新的+RNA。
合成的+RNA既可以翻译出病毒的蛋白质,又可以作为模板合成-RNA,最终形成“±RNA”。
已知逆转录病毒的核酸为“+RNA”。
下列说法正确的是( )B.与DNA的复制不同,±RNA的双链可能都是新合成的C.该病毒与逆转录病毒基因表达时都存在A—T、A—U的配对D.逆转录病毒与该病毒繁殖时均有+RNA到-RNA的过程5.DNA甲基化是指在甲基转移酶的催化下,DNA的CG二核苷酸中的胞嘧啶被选择性地添加甲基。
RNA-seq基础知识
RNA-seq基础知识1.RNA-Seq名词解释2.测序名词解释3.高通量测序常用名词解释4.转录组测序问题集锦RNA-Seq名词解释1.index 测序的标签，用于测定混合样本，通过每个样本添加的不同标签进行数据区分，鉴别测序样品。
2.碱基质量值（Quality Score或Q-score）是碱基识别（Base Calling）出错的概率的整数映射。
碱基质量值越高表明碱基识别越可靠，碱基测错的可能性越小。
3.Q30 碱基质量值为Q30代表碱基的精确度在99.9%。
4.FPKM（Fragments Per Kilobase of transcript per Millionfragments mapped）每1百万个map上的reads中map到外显子的每1K个碱基上的fragment个数。
计算公式为公式中，cDNAFragments 表示比对到某一转录本上的片段数目，即双端Reads数目；Mapped Reads(Millions)表示Mapped Reads总数，以10为单位；Transcript Length(kb)：转录本长度，以kb个碱基为单位。
5.FC（Fold Change）即差异表达倍数。
6.FDR（False Discovery Rate）即错误发现率，定义为在多重假设检验过程中，错误拒绝(拒绝真的原(零)假设)的个数占所有被拒绝的原假设个数的比例的期望值。
通过控制FDR来决定P值的阈值。
7.P值（P-value）即概率，反映某一事件发生的可能性大小。
统计学根据显著性检验方法所得到的P 值，一般以P<0.05为显著，P<0.01为非常显著，其含义是样本间的差异由抽样误差所致的概率小于0.05或0.01。
8.可变剪接（Alternative splicing）有些基因的一个mRNA前体通过不同的剪接方式（选择不同的剪接位点）产生不同的mRNA剪接异构体，这一过程称为可变剪接(或选择性剪接，alternative splicing)。
基因可变剪接的调控机制及其研究进展
基因可变剪接的调控机制及其研究进展作者：苏握瑜，李丽娟，贺花，雷初朝，陈宏，黄永震来源：《畜牧兽医科学》 2018年第3期摘要：基因的可变剪接( alternative splicing AS)自从被发现以来，对于它的研究一直是一个热门，它是由一个RNA前体经过剪接体( spliceosome)和剪接因子(splicing factor)的相互作用，最终形成多种成熟的具有不同生物学和化学活性的功能RNA的过程。
它的出现让蛋白质的多样性的形成原因有了更为合理的解释并在基因表达调控中占据重要地位。
近年来对基因可变剪接的研究主要集中在它的调控机制以及在不同生物中的发生状况，旨通过这些研究来为人们利用可变剪接创造经济效益或者在人类疾病的治疗方面做出贡献奠定基础。
本文对近1 0年来猪(Sus scrofa)、牛(Bos taurus)、山羊(Capra hircus)、绵羊(Ovis aries)、鸡(GalLus gallus)、和鸭(Anas platyrhynchos)等主要畜禽的基因可变剪接研究进展进行综述，分别从基因可变剪接的调控机制及其在动物遗传育种中的研究进展2个方面进行论述，并对畜禽基因可变剪接的未来的研究工作进行了展望。
关键词：可变剪接；调控机制；不同动物；研究进展中图分类号：Q752 文献标识码：A doi：10. 3969/j. i ssn. 2096-3637. 2018. 03. 002O引言早在19世纪80年代就有关于基因可变剪接的记录”]，而随着测序技术的成熟，越来越多的基因被发现可以进行可变剪接，这使得人们不得不重新认识基因的表达的蛋白质的多样性的关联。
随着越来越多的生物物种中可变剪接被发现，它的作用也越来越重要，弄清它的调控机制成了至关重要的一步，这也是对可变剪接进行利用的前提。
研究发现顺式作用元件( Cis-acting element)和反式作用因子(Trans-acting element)的相互作用调控着可变剪接的发生，而随着研究的深入，越来越多的因素被牵扯其中。
rna的可变剪接名词解释
rna的可变剪接名词解释在生物学领域中，RNA的可变剪接是一个重要的概念。
在这篇文章中，我们将对可变剪接进行详细的解释和探讨。
1. 什么是RNA的可变剪接？RNA可变剪接是指基因表达过程中，通过在RNA转录过程中选择性剪切外显子（exon）和内含子（intron），从而产生多种不同的mRNA亚型的过程。
这种剪接过程使得一个基因能够编码多种不同的蛋白质，增加了基因的功能和表达的多样性。
2. 可变剪接的机制可变剪接的机制涉及到多种蛋白质和核酸的相互作用。
在RNA转录过程中，剪接酶会识别内含子与外显子的边界，并切断两者之间的连接。
然后，外显子会被连起来，形成成熟的mRNA，而内含子则会被剪除。
这个剪接过程通常由剪接信号序列来指导，而这些信号序列存在于基因的DNA序列中。
3. 可变剪接的类型可变剪接有多种类型，包括：- 保留外显子：某些外显子可能会被选择性地保留在成熟的mRNA中，从而影响蛋白质的功能和结构。
- 选择性剪切：在剪接过程中，一些外显子或内含子可能会被选择性地剪除或保留，产生不同的mRNA亚型。
- 备用剪接位点：在剪接过程中，可发生在不同的剪接位点上，从而产生具有不同外显子组合的mRNA亚型。
4. 可变剪接的意义与功能RNA的可变剪接对于生物体具有重要的意义和功能，如下所示：- 增加蛋白质的多样性：通过可变剪接，单个基因可以产生多个mRNA亚型，从而编码多种不同的蛋白质。
这种多样性使得生物体能够在不同的条件下调节基因的表达和功能。
- 调节基因表达：可变剪接可以影响mRNA的稳定性和翻译效率，进而调节基因的表达水平。
- 调控生物过程：可变剪接在生物体的许多生物过程中发挥着重要的调控作用，包括细胞分化、发育、免疫应答等。
- 疾病与可变剪接：许多疾病与可变剪接异常相关，如某些癌症、神经系统疾病等。
研究可变剪接异常可以帮助我们更好地理解疾病的发生机制，并开发相应的治疗方法。
5. 可变剪接研究的进展近年来，随着高通量测序技术和生物信息学的快速发展，可变剪接研究取得了许多重要进展。
可变剪切对蛋白质表达的影响
可变剪切对蛋白质表达的影响蛋白质是生命中不可或缺的基本分子，它们在细胞中扮演着各种重要的功能角色。
蛋白质的表达过程需要依赖于基因组中的DNA序列，并通过mRNA的转录和翻译过程转化为蛋白质。
然而，除了这个基本的流程之外，许多蛋白质的表达还受到可变剪切的影响。
本文将探讨可变剪切在调控蛋白质表达中的作用。
一、可变剪切的定义和原理可变剪切是一种生物学过程，它使同一个基因可以产生多种不同的mRNA剪接异构体。
在可变剪切中，基因的转录产物（预mRNA）经过剪接修饰，去除其中的一些内含子（introns），保留下部分外显子（exons）。
剪接的方式可以使外显子的顺序发生变化，或者从预mRNA中去除或保留某些外显子。
可变剪切是一种高度调控的过程，它依赖于多种剪接因子的作用，并受到细胞内环境和外部刺激的调节。
通过可变剪切，一个基因可以产生多个不同的mRNA，这些mRNA进一步翻译为不同的蛋白质异构体，从而增加了蛋白质的多样性。
二、可变剪切对蛋白质功能的影响可变剪切的存在使得一个基因可以编码多种不同的蛋白质，这些蛋白质的结构和功能可能有所不同。
通过剪接，细胞可以在遗传水平上产生不同类型的蛋白质，以适应不同的环境和生理需求。
1. 蛋白质亚型的产生可变剪切对蛋白质的功能影响最直接的表现就是产生不同的蛋白质亚型。
同一个基因通过可变剪切可以产生多种外显子组合的mRNA，这些mRNA进一步翻译为不同的蛋白质。
这些蛋白质可能在结构和功能上存在差异，从而拥有不同的生物学功能。
2. 蛋白质的调控可变剪切对蛋白质的表达调控具有重要意义。
在不同的细胞类型和组织中，可变剪切程度可能会有所不同。
研究发现，在某些疾病的发生和发展中，可变剪切异常可能会导致蛋白质的异常表达。
因此，研究可变剪切的调控机制和其对蛋白质的调节作用，对于深入理解疾病的发生和预防具有重要意义。
三、可变剪切与疾病可变剪切异常与多种疾病的发生和发展相关联。
研究发现，可变剪切的异常可以导致蛋白质功能的改变，进而引发多种疾病的发生，如癌症、神经系统疾病、心血管疾病等。
蛋白质表达中可变剪接机制的研究进展
蛋白质表达中可变剪接机制的研究进展可变剪接是一种重要的转录后修饰过程，能够通过选择性使用内含子和剪接位点来产生不同的mRNA转录产物，从而增加基因的多样性。
在蛋白质表达调控中，可变剪接机制起着至关重要的作用。
近年来，关于可变剪接机制的研究进展取得了显著成果。
本文将对蛋白质表达中可变剪接机制的研究进展进行综述。
一、可变剪接的基本原理可变剪接是指在转录后成熟mRNA的剪接过程中，选择性使用不同的内含子和剪接位点，从而产生多个具有不同功能的蛋白质转录产物的一种现象。
可变剪接的基本原理包括：初级转录产物的前体mRNA经过剪接酶的作用，使得内含子被去除，外显子被保留，最终形成成熟的mRNA。
二、可变剪接的作用及意义可变剪接在生物学过程中发挥着重要的作用。
首先，可变剪接可以增加基因的多样性。
同一个基因通过可变剪接可以产生多个转录产物，从而实现不同组织和不同发育阶段的蛋白质表达差异。
此外，可变剪接还可以调节基因的表达水平，通过剪接的选择性使用不同的剪接位点，对基因的转录水平进行调控。
三、可变剪接机制的研究进展近年来，随着高通量测序技术的发展，可变剪接机制的研究取得了重要进展。
首先，在可变剪接调控的研究中，已经发现多种转录因子和RNA结合蛋白与可变剪接的发生密切相关。
转录因子能够结合到基因的启动子或者剪接位点附近的调控区域，调控剪接酶的招募和活性。
此外，已经发现了多种RNA结合蛋白能够通过结合预剪切复合体中的RNA分子，调控可变剪接的发生。
这些研究为揭示可变剪接机制的调控网络提供了重要线索。
另外，大量的测序数据的积累，为可变剪接机制的实时监测和分析提供了可能。
通过RNA测序技术，研究人员可以全面了解某个细胞或者组织中的可变剪接事件，进而对其进行分析和挖掘。
这些测序数据的分析，不仅有助于发现新的可变剪接事件，还可以揭示可变剪接在不同生理状态下的调控模式。
此外，生物信息学分析方法的发展，也为可变剪接机制的研究提供了便利。
可变剪接的生物信息数据分析综述
可变剪接的生物信息数据分析综述章天骄【摘要】前体mRNA的可变剪接是扩大真核生物蛋白质组多样性的重要基因调控机制.可变剪接的错误调节可以引起多种人类疾病.由于高通量技术的发展,生物信息学成为可变剪接研究的主要手段.本文总结了可变剪接在生物信息学领域的研究方法,同时也分析并预测了可变剪接的发展方向.%Alternative pre - mRNA splicing is an important gene regulation mechanism for expanding proteomic diversity in higher eukaryotes. The misregulation of alternative splicing underlies many human diseases. With the development of high - throughput technology, bioinformatics becomes to the main method in study of alternative splicing. This article summarizes the bioinformatics methods in alternative splicing research, as well as analyzes and predicts the direction of alternative splicing.【期刊名称】《生物信息学》【年(卷),期】2012(010)001【总页数】4页(P61-64)【关键词】可变剪接;高通量技术;生物信息学【作者】章天骄【作者单位】哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】Q811可变剪接是指一个前体mRNA通过不同的剪接方式(选择不同的剪接位点组合)产生不同mRNA剪接异构体的过程。
可变剪接的五种方式
可变剪接的五种方式可变剪接（alternative splicing）是指在基因转录过程中，不同的外显子可以在剪接过程中以不同的方式组合，从而产生多种不同的mRNA转录本。
这种剪接方式的存在使得一个基因可以编码出多个不同的蛋白质产物，从而增加了基因的功能多样性。
可变剪接是真核生物基因表达调控的重要机制之一，也是功能基因组学研究的热点之一。
在本文中，我们将介绍可变剪接的五种方式。
第一种方式是外显子的跳跃剪接（exon skipping）。
在外显子的跳跃剪接中，某些外显子被剪接过程跳过，不参与mRNA的合成，从而产生缺失某些外显子的转录本。
这种剪接方式常见于许多基因，包括一些与遗传性疾病相关的基因。
外显子的跳跃剪接可以导致蛋白质结构的改变，从而影响其功能。
第二种方式是外显子互斥剪接（exon exclusion）。
在外显子互斥剪接中，两个或多个相邻的外显子中只有一个被选择性地剪接进入mRNA，而其他外显子则被排除在外。
这种剪接方式常见于许多基因，特别是在调控神经系统发育和功能方面起重要作用的基因。
外显子互斥剪接可以导致不同的外显子组合，从而产生多种不同的蛋白质产物。
第三种方式是内含子保留剪接（intron retention）。
在内含子保留剪接中，转录过程中的内含子没有被剪接去除，而是保留在mRNA中。
这种剪接方式相对较少见，但在某些基因中仍然起重要作用。
内含子保留剪接可能会导致蛋白质序列中插入额外的氨基酸，从而改变蛋白质的结构和功能。
第四种方式是选择性启动剪接（alternative promoter usage）。
在选择性启动剪接中，基因的不同启动子可以选择性地启动转录过程，从而产生不同的转录本。
这种剪接方式常见于一些复杂的基因，特别是在不同组织或不同发育阶段中具有组织特异性表达的基因。
选择性启动剪接可以导致不同的启动子产生不同的转录本，从而产生多个具有不同功能的蛋白质产物。
第五种方式是内含子扩增剪接（intron amplification）。
遗传学名词解释
1.主缢痕（初级缢痕；着丝粒区）：染色较浅、向内凹陷成狭小区段的部位。
2.次缢痕（副缢痕）：除主缢痕外着色较浅的染色体缢缩区，不能弯曲，与核仁形成有关。
常在短臂出现，位置相对稳定。
3.随体：从次缢痕到臂末端的圆形或略呈长形的突出体。
4.端粒：真核生物染色体臂末端特化的着色较深部位。
由端粒DNA和端粒蛋白组成，高度保守。
作用：维持染色体稳定性5.Homologous chromosomes(同源染色体/P21): Chromosomes that pair (synapse联会) in meiosis and have the same genetic loci（基因座）and structure.6.Haploid(单倍体): a cell or organism(生物体) containing the set of chromosomes normally found in gametes(配子).7.Diploid(二倍体): a cell or organism with two complete sets of homologous chromosomes.8.染色体的核型(karyotype)：一个物种的一组染色体所具有的特定的染色体的大小、形态和数目。
9.分离定律Segregation：一对等位基因在杂合子中，各自保持其独立性，在配子形成时，彼此分开，随机地进入不同的配子.10.自由组合定律Principle of Independent Assortment：支配两对（或两对以上）不同性状的等位基因，在配子形成时，各等位基因独立分配，不同对的基因自由组合。
11. 完全显性：杂合子和显性纯合子的表型相同。
即AA与Aa表现相同。
12.不完全显性：杂合子的表型介于显性纯合子和隐性纯合子之间，又称半显性(semi-dominance)。
13.共显性：指一对等位基因之间，没有显、隐性的区别，在杂合时两种基因的作用都完全表现出来。
基因相关名词解释级NCBI序列案例
一、基因基因在结构上，分为编码区和非编码区两部分（其中非编码区对基因的表达主要起调控作用，如启动子等位于该区）。
真核生物基因的编码区是不连续的（真核生物结构基因，由若干个编码序列和非编码序列互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码序列再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因split gene），分为外显子（Exon）和内含子，其中外显子是可以最终实现表达的（表现在蛋白质的一级结构上），内含子则最终不能表达（所以真核生物基因表达过程中，转录产物——信使RNA不能直接进行翻译，而是要修剪掉内含子部分后才能去指导翻译）。
原核生物的基因也有编码区、非编码区,但是编码区内是连续的编码区列，无外显子、内含子的区分。
1.正义链：DNA上携带有编码蛋白质氨基酸信息的核苷酸序列的链称为正义链，又称编码链，与mRNA核苷酸序列相同(U代替T)。
另一条链核苷酸序列与正义链互补，按碱基配对规律能指引转录生成RNA单链,称为模板链、反义链。
2.编码区、开放阅读框、编码序列、CDS的区别和关系？①编码序列:真核细胞基因结构中的编码序列是位于编码区的核苷酸序列，也就是说，编码区包括全部编码序列（外显子）和一些非编码序列(内含子)，剩下的非编码序列存在于非编码区。
②CDS:CDS是编码序列（Coding sequence）的缩写。
DNA转录成mRNA，mRNA经剪接等加工后翻译出蛋白质，所谓CDS就是与蛋白质序列一一对应的DNA序列，且该序列中间不含其它非该蛋白质对应的序列，不考虑mRNA加工等过程中的序列变化。
总之，就是与蛋白质的密码子完全对应。
③ORF(开放阅读框):开放阅读框是从一个起始密码子开始到一个终止密码子结束的一段序列；不是所有读码框都能被表达出蛋白产物，或者能表达出占有优势或能产生生物学功能的蛋白。
比如当一个新基因被识别，其DNA序列被解读，有若干个开放阅读框，但人们仍旧无法搞清相应的蛋白序列是什么。
可变剪切与复杂疾病论文
可变剪切与复杂疾病摘要:大多数真核生物的基因都是断裂基因，断裂基因的转录产物需要通过剪接，去除插入部分（部分内含子），使编码区（外显子）连接起来成为连续序列。
剪接是真核生物转录调控的一个重要环节，是一个非常复杂的过程，如果剪接发生异常，则会引起一些疾病。
并且对剪接认识的加深，也为这类疾病的治疗提供了一些方法。
关键字：断裂基因，外显子，内含子，可变剪接，疾病。
1剪接概述剪接是真核生物表达调控的一个重要过程，它涉及到很多的调控因子，并且发生在特定的调控位点。
并不是所有的位点都可以发生剪接，而是只有在特定的剪接位点才会发生剪接，如果剪接发生在不正常的位点就会出现剪接异常。
1.1剪接位点的特点内含子切割位点有2个特点（1）内含子的两个末端并不存在同源或互补。
这就排除了存在二级结构的可能。
（2）连接点具有很短的保守序列，称为边界顺序。
其规律称为GT-AG法则（GT-AGrule)Chambon法则。
并且我们称左边的剪接位点称供体（donor）位点，右边的剪接位点称受体（acceptor）位点。
在不同的真核生物中，内含子的一致顺序有不少变化，动物中典型的剪接位置一致顺序组成为：5'AGGTAAGU--------------YNYURAY--Y10-20--YAG3'其中Y为U或C，N为任何核苷酸。
但是需要注意的一点是仅仅GT-AG边界顺序并不能保证内含子的正确剪切，因为在内含子中有不少相同的GU-AG顺序。
内含子中还有另一段识别剪接边界必不可少的序列称为分枝点，位于3‘-端剪接位的上游，具有特征性组成：-YNCURAY-，Y表示嘧啶（U或C），R表示嘌呤（A或G），A是剪接时参与形成分枝的特别位点。
紧接在分枝点的下游有一段多嘧啶序列，也是参与剪接事件蛋白接合的位置。
1.2剪接的类型剪接是基因表达调控的一个重要环节，由于内含子具有多种多样的结构，剪接机制也是多种多样的。
有些内含子可以催化自身剪接，而有些内含子需在剪接体作用下才能剪接。
可变剪接分析PPT课件
05
可变剪接的调控与干预
基因编辑技术
基因编辑技术是一种强大的工具，可用于直接修改基因序列，从而调控可变剪接事件。CRISPR-Cas9系 统是目前最常用的基因编辑技术，通过设计特定的sgRNA，可以精确定位并切割DNA，随后通过同源重 组或非同源末端连接修复机制进行基因敲除或基因修复。
加强数据解读和挖掘
针对数据解读难度大的问题，需要加强算法和计 算平台的建设，提高数据的解读能力和挖掘深度。
3
推进标准化和规范化
为了提高不同实验室之间的结果可比性，需要推 进可变剪接分析的标准化和规范化，制定相应的 标准和规范。
THANKS
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剪接因子的识别
剪接因子的组装
剪接因子能够识别内含子和外显子，确保 剪接反应的准确性。
在剪接反应开始前，多种剪接因子需要组 装成一个完整的剪接体。
剪接反应的进行
剪接产物的加工和修饰
在剪接因子的作用下，内含子被切除，外 显子被连接起来，形成一个完整的mRNA 分子。
在mRNA合成过程中，还需要进行后加工 和修饰，以确保mRNA的稳定性和翻译效 率。
可变剪接分析ppt课件
• 可变剪接概述 • 可变剪接的分子机制 • 可变剪接的研究方法 • 可变剪接与疾病 • 可变剪接的调控与干预 • 展望与未来研究方向
01
可变剪接概述
可变剪接的定义
总结词
可变剪接是一种基因表达的调控机制，通过选择性剪接，产生不同的转录本。
详细描述
可变剪接是指从一个多外显子基因中产生多个转录本的过程，这些转录本在剪 接方式、拼接位点等方面存在差异，从而产生不同的蛋白质或RNA分子。
03
可变剪接分析
Genome Browser 使用
Genome Browser提供一个与基因组比对 的程序blat, 用户可以提交序列用blat进行 基因组定位。
Blat 提交界面
可以从下拉菜单中选择不同基因组
Blat 结果
可以看到QUERY AY174119为用户提交序列，比 对得分为742, 提交序列全长774，其中4-755的序 列可以匹配在16号染色体正链区域（66377）， 有99.6%的匹配序列与提交序列完全相同。 “details”为比对的文本显示，“browser”为 在Genome Browser中查看结果
(1) 寻找潜在的启动子
Cold Spring Harbor的Michael Zhang 小组开发 的FirstEF程序针对第一外显子和启动子的预测， 其准确度在同类软件中较高，因此选用该程序对 我们序列进行预测。实际上在genome browser 中也包括firstexon 预测结果。 该软件网址/tools/FirstEF/
•外显子的跳越现象。3，4，5，6外显子均存在被 切除的现象。
•剪接位点的偏移。在同一外显子区域，外显子的 大小不同（对应方块的大小不同），可能是由于 内含子内存在多个相邻的剪接信号，导致不同的 剪接结果。
查看EST支持
Genome Browser 提供的一个重要资源 是EST在染色体上的定位信息，其基本 做法是把EST数据与基因组作比对后， 按照最好的匹配结果将EST唯一的定位 到基因组上。
1.3 可变剪接的调控
可变剪接的调控机制目前还不清楚。但 越来越多的研究表明，可变剪接的调控 是通过基因序列上的顺式作用元件和核 内反式作用分子的相互作用进行的。
可变剪接的调控
主要的顺式作用元件有：
测序相关名字注解
1、链特异性建库测序：(mRNA-Seq library(Strand-Specific) construction，ssRNA-Seq)可以确定转录本来自正链还是负链，以便更加准确的获得基因的结构以及基因表达信息，并且可以更好的发现新的基因；但链特异建库在read的随机性分布上略差，而其所得结果其他指标都是比较优秀的，其结果是准确可信的。
测序数据质量评估与预处理：质量控制Quality Control：FastQC、Fastx-toolkit 拼接Aligner：BWA，Bowtie, Tophat, SOAP2 Mapper：Tophat, Cufflinks基因定量Gene Quantification: Cufflinks, Avadis NGS质量改进Quality improvement:?Genome Analysis Toolkit(GATK)SNP: Unified Genotyper,Glfmultiple, SAMtools, Avadis NGSCNV: CNVnator Indel: Pindel, Dindel, Unified Genotyper, Avadis NGSMapping to a gene: Cufflinks, Rsamtools,?Genomic FeaturesQC分析：QUALITY CONTROL，检查表、层别法、柏拉图、因果图、散布图、直方图、管制图2、差异整合分析：Meta-analysis,对若干独立研究的统计结果进行综合差异的定量分析表达模式分析：分析基因如何表达的。
就是从DNA到蛋白质的过程，这个过程是如何进行的就是它的模式GO富集分析：可分为分子功能（Molecular Function），生物过程（biological process）和细胞组成（cellular component）三个部分。
蛋白质或者基因可以通过ID对应或者序列注释的方法找到与之对应的GO号，而GO号可对于到Term，即功能类别或者细胞定位。
可变剪接在糖料作物上的研究进展
㊀第45卷第3期2023年7月中国糖料Sugar Crops of China Vol.45,No.3Jul. 2023doi :10.13570/ki.scc.2023.03.003http ://收稿日期:2020-07-22基金项目:博士后研究人员落户黑龙江科研启动资助金 甜菜分子标记开发与重要性状相关标记的筛选 (LBH -Q 18108);2017年度黑龙江省省属高等学校基本科研业务费科技创新类重点项目 甜菜分子标记位点库的深度挖掘与候选SSR 标记开发 (KJCXZD 201713);财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系(糖料)项目 甜菜种质资源收集与评价 (CARS -170102)资助㊂第一作者:徐悦(1997-),女,江苏扬州人,在读硕士,研究方向为甜菜遗传育种与分子育种,E -mail :Joye 0103@ ㊂通信作者:王希(1984-),女,黑龙江黑河人,助理研究员,博士,研究方向为甜菜遗传育种与分子育种,E -mail :lagow @ ;赵春雷(1978-),男,黑龙江鸡东人,助理研究员,研究方向为糖料作物遗传育种,E -mail :zhaocl -1@ ㊂可变剪接在糖料作物上的研究进展徐㊀悦1,2,申子萌1,7,王㊀希3,4,5,6,赵春雷1,4,5(1.黑龙江大学现代农业与生态环境学院/中国农业科学院甜菜研究所,哈尔滨150080;2.上海信致医药科技有限公司,上海200000;3.陇东学院生命科学与技术学院,甘肃庆阳745000;4.黑龙江省普通高等学校甜菜遗传育种重点实验室/黑龙江省甜菜工程技术研究中心,哈尔滨150080;5.国家糖料改良中心/中国农业科学院北方糖料作物资源与利用重点开放实验室,哈尔滨150080;6.甘肃省高校陇东生物资源保护与利用省级重点实验室,甘肃庆阳745000;7.中资蓝天生态科技(北㊀㊀㊀京)有限公司,北京100083)摘㊀要:可变剪接在真核生物中普遍存在,是生物体产生多种蛋白质的一个重要机制㊂大量证据表明,可变剪接的复杂性与植物的发育㊁进化㊁适应性有关㊂可变剪接的相关研究为培育优质的作物品种提供了理论依据㊂文章主要综述了可变剪接的类型㊁研究方法以及糖料作物关于可变剪接的最新研究进展,并结合当前的研究形势对未来可变剪接的研究方向提出建议㊂研究发现,甘蔗㊁甜菜㊁甜叶菊糖料作物的可变剪接研究几乎都处于尝试阶段,今后在分子机制㊁规律㊁功能等方面还有大量的未知信息有待研究,可变剪接的研究可为提高糖料作物抗逆性㊁环境适应性㊁产糖量等方面提供帮助㊂关键词:糖料作物;甜菜;甘蔗;甜叶菊;可变剪接;研究进展中图分类号:S 566㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A 文章编号:1007-2624(2023)03-0021-06徐悦,申子萌,王希,等.可变剪接在糖料作物上的研究进展[J ].中国糖料,2023,45(3):21-26.XU Yue ,SHEN Zimeng ,WANG Xi ,et al.Research progress on alternative splicing in sugar crops [J ].Sugar Crops of China ,2023,45(3):21-26.0㊀引言可变剪接又称选择性剪接(Alternative Splicing ,AS ),是真核生物中常见的一种生物学事件,指在一个mRNA 前体中通过不同的剪接方式产生不同mRNA 异构体的过程㊂目前可变剪接已涉及到许多作物,如大豆[1]㊁水稻[2-3]㊁玉米[4-5]㊁高粱[6]㊁小麦[7]等㊂可变剪接的发生与很多生物学事件密切相关,在研究植物生理适应㊁生长发育㊁遗传转化等方面具有重要意义㊂可变剪接增加了蛋白质的多样性,调节植物70%基因的外显子[8-9],在植物的生长发育过程中发挥着重要作用,如诱导开花[10],响应非生物胁迫等[11-12]㊂德国马普研究所Markus Schmid 课题组鉴定了一种含有Like -Sm (LSM )结构域蛋白PORCUPINE (PCP ),发现它是植物在低温下正常发育所必需的,而PCP 是一个与可变剪接相关的因子,能够影响温度依赖可变剪接,进而从22中国糖料2023另一方面调控植物的发育[13]㊂这为我们研究植物发育调控方面提供了新思路㊂随着高通量测序技术的发展,越来越多的可变剪接事件在高等植物中被发现,但糖料作物的可变剪接目前鲜有报道,值得我们深入研究㊂1㊀可变剪接的类型可变剪接在动植物细胞中都有发生,可分为7种类型(见图1):内含子保留(Intron Retention,IR)㊁外显子跳跃(Exon Skipping,ES)㊁互斥外显子(Mutually Exclusive Exon,MEE)㊁5ᶄ端可变剪接(Alternative5 Splice Site,A5SS)㊁3ᶄ端可变剪接(Alternative3 Splice Site,A3SS)㊁首部外显子可变剪接(Alternative First Exon,AFE)㊁尾部外显子可变剪接(Alternative Last Exon,ALE)㊂植物中出现最多的类型是内含子保留,如拟南芥基因内含子保留事件的发生在总数中超过60%,水稻基因中内含子保留占可变剪接事件总数的46%,玉米基因中内含子保留事件约38%[14-17]㊂图1㊀可变剪接的类型Fig.1㊀Types of alternative splicing2㊀可变剪接的研究方法研究可变剪接的方法主要有3种:表达序列标签[18-20]㊁生物芯片法[21]㊁新一代测序法[22]㊂基于EST数据的研究方法,可以发现新的可变剪接位点,但准确程度要依赖EST序列数据的质量,还要对结果进行生物学的分析验证[23]㊂MODREK等[24]提出了EST数据预测可变剪接事件的局限性㊂SABLOK等[25]使用表达序列标签的方法,比较了苹果㊁葡萄㊁甜橙和草莓4种不同果树的可变剪接事件,分别鉴定到苹果有2039个可变剪接事件,葡萄2454个,甜橙1425个,草莓444个㊂基于芯片技术的研究方法主要有剪接连接点芯片技术和外显子芯片技术两种类型㊂利用外显子-外显子连接部分的片段作为探针而设计的芯片可以用来验证特定可变剪接的发生,并研究其表达特性,适合全基因组范围的研究[26]㊂基于新一代测序技术的研究方法具有定量更准确㊁可重复性更高㊁适用范围更广㊁分析更加可靠等优点,为基因组和转录组的深入硏究提供了可能[27-29]㊂全基因组测序的成本也随着新一代测序技术的发展而逐步降低㊂转录组高通量测序对于研究可变剪接及其调节来说是一个强有力的实验工具,但同时也必须要有特殊的分析方法和工具㊂RNA-Seq测序提供了深度的转录组数据,可以用于识别比对组之间差异的可变剪接事件㊂3㊀糖料作物可变剪接的研究进展在植物中,许多生理代谢事件和反应都与可变剪接有关㊂已有研究表明可变剪接响应生物/非生物胁迫[30-34],对植物的生长发育㊁生理代谢㊁外界逆境等[35-38]起到一定的调控作用㊂如XIAO等[39]研究发现甘蔗的一个丝/苏氨酸蛋白激酶基因SCBAK1会发生可变剪接,且与生物胁迫有关㊂制糖原料以甘蔗㊁甜菜为主,也包括甜叶菊㊁甜高粱等糖料作物㊂目前,糖料作物可变剪接的研究屈指可数(未查到甜高粱的可变剪32㊀第45卷,第3期徐㊀悦,等:可变剪接在糖料作物上的研究进展接相关研究文献),故需深入糖料作物可变剪接的研究,以期为糖料作物相关基因的可变剪接机制提供参考依据,为提高糖料作物抗逆性㊁环境适应性㊁产糖量等方面提供帮助㊂3.1㊀甜菜的可变剪接甜菜可变剪接的研究尚处于初级阶段,研究内容及成果并不显著,但已有证据表明甜菜中存在可变剪接事件,ZOU等[40]在鉴定出的甜菜差异表达基因中,发现了136个未注释的基因,其中有24个出现了可变剪接㊂LISSON等[41]将玉米AC/DS导入甜菜中,发现AC转座酶基因的内含子4有时会发生可变剪接,甜菜AC转录本的RT-PCR分析表明,可变剪接只发生在低比例的初级转录本中㊂研究表明甜菜可变剪接还与外界温度存在联系,ROTTHUES等[42]在研究甜菜贮藏根收获后调控基因表达时发现,收获后调控的非蛋白编码基因的可变剪接可能与温度有关,储存温度越高,剪接产物的数量就越高㊂3.2㊀甘蔗的可变剪接甘蔗是我国重要的糖料作物,可变剪接的报道相对较多㊂甘蔗也是研究糖分代谢的理想材料,但其生长过程中经常受到各种不利环境因素的侵害,因此克隆和鉴定甘蔗相关基因,提高甘蔗品质就显得尤为重要㊂DANTAS等[43]发现甘蔗的可变剪接与季节变化㊁环境温度密切相关,为了更好地理解生物钟相关基因与可变剪接的关系以及这种关系对作物的影响,他们将实验扩大到了田间㊂通过表达序列标签和新一代测序的方法,鉴定5个甘蔗生物钟基因ScLHY㊁ScPRR37㊁ScPRR73㊁ScPRR95和ScTOC1中的可变剪接事件,其中内含子保留是识别出的最常见的事件㊂为了检验温度是否是调节可变剪接的一个因素,将温度信息与log (AS/FS)值进行了关联,只有ScLHY基因可变剪接事件显示出显著的负相关,这表明ScLHY基因的可变剪接调控是具有温度依赖性的,这可能是允许甘蔗生物钟受温度连续动态调节的关键机制,这对进一步研究季节变化对生物钟基因表达的影响是十分必要的,对研究甘蔗的新陈代谢和产量具有重要意义㊂由于甘蔗基因组复杂㊁染色体数目多样㊁缺乏可参考的基因组,甘蔗可变剪接的研究和异构体水平表达变化的分析受到一定阻碍㊂BEDRE等[44]使用转录组作图的方法,确定了甘蔗的可变剪接模式以及可变剪接基因对黑穗病真菌侵染的反应,发现14%的甘蔗基因都经历了可变剪接㊂根据作图数据,在200DAI对照㊁200DAI胁迫㊁5DAI对照和5DAI胁迫条件下,分别发现11490,10699,11248和11406个可变剪接事件㊂5ᶄ端可变剪接和3ᶄ端可变剪接约占整个可变剪接事件的50%,其次是内含子保留和外显子丢失㊂该研究首次概述了复杂甘蔗基因组响应黑穗病侵染的全基因组可变剪接和转录后基因调控,为研究甘蔗黑穗病互作过程中的可变剪接提供了新的研究方向㊂现有报道表明糖料作物的可变剪接不仅与温度㊁抗病性有关,还与干旱衰老有关㊂GUO等[45]鉴定了甘蔗R2R3-MYB基因(ScMYB2)及其两种转录本形式(ScMYB2S1和ScMYB2S2),实时荧光定量PCR分析表明,在干旱胁迫下,ScMYB2S1在甘蔗中受到抑制,而ScMYB2S2在处理后期被诱导㊂将两个基因分别注入烟草叶片中,ScMYB2S1出现衰老症状,而ScMYB2S2没有出现衰老症状㊂进一步的研究表明, ScMYB2S1注射后,NTPR-1a㊁NtNYC1㊁NtCAT3和NtABRE4个衰老相关基因在烟草叶片中的表达水平显著升高,而对ScMYB2S2注射不敏感㊂此外,注射后还检测了丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)的含量,同样, ABA和ScMYB2S1诱导MDA和脯氨酸水平,而ScMYB2S2抑制MDA和脯氨酸水平㊂经研究猜测,通过可变剪接的这两个转录本可能参与了甘蔗叶片衰老信号通路,在甘蔗干旱诱导的衰老反应中起积极作用㊂转录因子基因ScMYB2的选择性剪接可能在甘蔗干旱衰老过程中的分子防御机制中起关键作用,为甘蔗逆境过程的进一步研究提供了信息㊂糖料作物中甘蔗可变剪接的研究相对较多㊁较深入,将为后续各方面的研究奠定基础㊂另外,还有一些研究从与甘蔗发生互作的生物中发现了可变剪接现象,但甘蔗中与之相应的应答机制还未见报道[46-48],这也有可能成为今后研究甘蔗可变剪接的一个重要方向㊂3.3㊀甜叶菊的可变剪接甜叶菊是90年代从国外引进的一种高甜度㊁低热量的甜味植物,从它的叶片中能够提取出甜度是蔗糖300倍的菊糖甙,而其热量仅为蔗糖的1/300㊂甜叶菊的可变剪接报道较少,WU[49]等利用农杆菌介导的稳42中国糖料2023定转化系统获得了200多株过表达UGT76G1特定亚型的转基因甜叶菊植株,通过对UGT76G1cDNA群体进行序列分析,表明至少在两个甜叶菊栽培品种中就存在一系列剪接变体,可变剪接可能有助于影响植物产生功能性UGT76G1转录本的能力,并可能在植物中产生酶变体㊂4 展望与总结可变剪接是生物多样性的重要成因之一,最初被认为是偶然的生物学事件而未得到广泛的研究,近几年随着新一代测序技术的发展,越来越多的剪接体被发现,可变剪接在环境胁迫㊁发育调节㊁抗病性[50-52]等方面取得了一些新的成果,但目前植物群体可变剪接的研究远没有动物群体和医学方面深入,研究方向也较为松散㊂此外,对植物可变剪接相关基因的功能也知之甚少,这将是今后植物可变剪接研究的一个重要方向㊂糖料作物可变剪接的研究整体尚处于初步阶段,仅甘蔗方面的报道相对较多,但也未形成较系统的结论,甜菜㊁甜叶菊以及其他的糖料作物的研究几乎都处于尝试阶段㊂现有研究表明糖料作物中存在着可变剪接现象,但研究内容还不够广泛,仅限非生物逆境方面,在分子机制㊁规律㊁功能等方面还有大量的未知信息有待研究㊂参考文献1SHEN Y ZHOU Z WANG Z et al.Global dissection of alternative splicing in paleopolyploid soybean J .Plant Cell 2014263996-1008.2LIU J CHEN X LIANG X et al.Alternative Splicing of Rice WRKY62and WRKY76Transcription Factor Genes in Pathogen Defense J .Plant Physiol 201617121427-1442.3YU J MIAO J ZHANG Z et al.Alternative splicing of OsLG3b controls grain length and yield in japonica rice J .Plant Biotechnol J 20181691667-1678.4THATCHER S R DANILEVSKAYA O N MENG X et al.Genome-Wide Analysis of Alternative Splicing during Development and Drought Stress in Maize J .Plant Physiol 20161701586-599.5TIAN L ZHAO X LIU H et al.Alternative splicing of ZmCCA1mediates drought response in tropical maize J .PLoS One 2019141e0211623.6RANWEZ V SERRA A POT D et al.Domestication reduces alternative splicing expression variations in sorghum J .PLoS One 2017129e0183454.7ZHANG H MAO R WANG Y et al.Transcriptome-wide alternative splicing modulation during plant-pathogen interactions in wheat J .Plant Sci 2019288110160.8ZHANG R CALIXTO C P G MARQUEZ Y et al.A high quality Arabidopsis transcriptome for accurate transcript-level analysis of alternative splicing J .Nucleic Acids Res 20174595061-5073.9CHOMALA S FENG G CHAVARRO C et al.Genome-wide identification of evolutionarily conserved alternative splicing events in flowering plants J .Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 2015333.10SLOTTE T HUANG H R HOLM K et al.Splicing variation at a FLOWERING LOCUS C homeolog is associated with flowering time variation in the tetraploid Capsella bursa-pastoris J .Genetics 20091831337-345.11MASTRANGELO A M MARONE D LAIDÒG et al.Alternative splicing Enhancing ability to cope with stress via transcriptome plasticity J .Plant Science 201218540-49.12STAIGER D BROWN J W S.Alternative splicing at the intersection of biological timing development and stress responses J .The Plant Cell 201325103640-3656.13GIOVANNA C NICOLAS D SILVIO C et al.PORCUPINE regulates development in response to temperature through alternative splicing J .Nature plants 201848534-539.14ZHANG G GUO G HU X et al.Deep RNA sequencing at single base-pair resolution reveals high complexity of the rice transcriptome J .Genome Res 2010205646-654.15THATCHER S R ZHOU W LEONARD A et al.Genome-wide analysis of alternative splicing in Zea mays landscape and genetic regulation J .Plant Cell 20142693472-3487.52㊀第45卷,第3期徐㊀悦,等:可变剪接在糖料作物上的研究进展16FILICHKIN S A CUMBIE J S DHARMAWARDHANA P et al.Environmental stresses modulate abundance and timing of alternatively spliced circadian transcripts in Arabidopsis J .Mol Plant 201582207-227.17MIN X J POWELL B BRAESSLER J et al.Genome-wide cataloging and analysis of alternatively spliced genes in cereal crops J .BMC Genomics 2015161721.18李稚锋王正志张成岗.真核基因可变剪接研究现状与展望 J .生物信息学20042235-38.19林鲁萍马飞王义权.基因选择性剪接的生物信息学研究概况 J .遗传2005276145-150.20WANG L XI Y YU J et al.A statistical method for the detection of alternative splicing using RNA-seq J .PLoS One 201051e8529.21LE K MITSOURAS K ROY M et al.Detecting tissue-specific regulation of alternative splicing as a qualitative change in microarray data J 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基因剪切和可变剪接在基因调节中的作用
基因剪切和可变剪接在基因调节中的作用在人类的大脑中，有着至少100亿个神经元细胞。
每个神经元都有上万个突触，每个突触都是由多个蛋白质组成的。
这些蛋白质都是由基因产生的。
神经元的功能和多达数十万甚至更多的蛋白质组成的复杂网络结构密切相关。
基因剪切和可变剪接在这个复杂网络中起着重要的作用。
基因剪切是指将基因组内的前体RNA剪切成多个剪切体以编码不同的蛋白质。
前体RNA是由原始RNA转录而来，其中包含了不需要的序列。
全体剪辑过程由snRNA和snRNP复合物调节。
snRNA是一个小分子RNA，它的作用是识别外显子和内含子两段RNA，再将不需要的内含子序列剪除。
snRNP是snRNA与特定蛋白质的化合物。
剪除后的外显子通过互补的通过RNA翻译成蛋白质的CDS（编码区）。
可变剪接指的是前体RNA中的某个外显子可能会剪除掉，或与相邻外显子连接，也可能是发布外显子保留下来。
由于不同的外显子的组合方式，同时可能产生不同的蛋白质，这就是可变剪接。
可变剪接本质上是指引导基因表达的重要策略，根据不同的需求，相同的基因可以产生多种不同的蛋白质。
在人类基因组中，基因的平均片段长度为8.6kb，但根据剪切变量的数量，大多数基因在可变剪接事件中平均产生多达12个外显子。
换句话说，可变剪接是生物体在抗病、发展和成熟过程中重要的调节机制，它使得单个基因可以发挥多种功能并且扮演多个角色。
可变剪接的实例有很多。
在小鼠胚胎发育的早期，a发生一种可变剪接事件。
当细胞感受到胚胎发育信号时，a外显子会被插入进去，从而改变转录物的表达。
另一方面，也有一种可变剪接事件仅仅涉及一个外显子，而且只是通过不同的剪辑事件来产生三种不同的转录本是神经元中的五氢色胺受体，这使得神经元可以根据需要上下调节发放到外部别的神经元中的信号成分。
另一种比较有趣的可变剪接现象涉及到了蚊子的性别，不同的可变剪接事件可以产生不同的雄性性别决定因子。
此外，可变剪接还可以被使用来定义不同细胞类型之间的差异。
可变剪接的表观遗传学调控机制及其在脂肪代谢中的作用研究进展
可变剪接的表观遗传学调控机制及其在脂肪代谢中的作用研究进展骞鑫1，马海明1，何俊1，徐康2，张跃博1*（1.湖南农业大学动物科学技术学院，湖南长沙 410128；2.中国科学院亚热带农业生态研究所，湖南长沙 410125）摘 要：可变剪接是指从1个mRNA前体中通过不同的剪接方式产生不同的mRNA剪接异构体，并使得最终的蛋白产物表现出不同或者相互拮抗的功能和结构特性的过程。
基因通过可变剪接在组织发育和疾病中起着至关重要的作用，是高等真核生物蛋白质多样性的主要来源之一。
剪接过程受多种因素调控，其中表观遗传学现象是可变剪接过程中重要的影响因素，多项研究表明多种表观遗传学现象对于可变剪接存在调控作用。
可变剪接对于脂肪细胞的分化以及脂质的代谢也起到不可或缺的作用。
本文综述了表观遗传学修饰对可变剪接的调控及其在脂肪代谢调控中的研究进展，以期为可变剪接的进一步研究提供参考依据。
关键词：可变剪接；表观遗传学；调控机制；脂肪代谢中图分类号：S813 文献标识码：A DOI编号：10.19556/j.0258-7033.20201103-02mRNA的转录后加工是基因表达必需一个基本的生物学过程，在高等真核生物中蛋白质多样性很大程度上是由Pre-mRNA可变剪接引起的，约90%的人类基因经历此过程，基因通过可变剪接等表达调控机制控制着细胞的增殖、分化、凋亡等生物学进程，剪接的异常会引起蛋白质的功能异常甚至导致疾病的发生[1-2]，所涉及的详细机制则需要进一步的研究。
表观遗传修饰是在不改变DNA序列的基础上参与基因组的调控，即可以直接作用在DNA或RNA上，也可以作用在与DNA 结合的蛋白上，对表观遗传学修饰的研究将大大提高对基因表达调控的理解[3-4]，越来越多的研究证明DNA甲基化、RNA编辑以及非编码RNA等表观遗传学修饰在可变剪接的启动以及剪接位点的识别中起到重要作用，这提示着表观遗传学在pre-mRNA剪接中的重要意义[5]。
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可变剪接与蛋白质组多样性及其调节机制武春晓 2001级博士生专业：免疫学导师：马大龙教授前言可变剪接是指从一个mRNA 前体中通过不同的剪接方式（选择不同的剪接位点组合）产生不同的mRNA 剪接异构体的过程。
可变剪接是调节基因表达和产生蛋白质组多样性的重要机制。
剪接过程受多种顺式作用序列和反式作用因子相互作用调节。
包括SR 和hnRNP 家族蛋白在内的多种剪接因子参与这一调节过程。
转录机器（machine ）也参与可变剪接的调节。
本文将讨论:一. 可变剪接与蛋白质组多样性二. 可变剪接的调节机制。
.第一部分可变剪接与蛋白质组多样性5据预测，人类基因组可能有约35,000个基因，果蝇约14,000个，而简单的模式生物线虫约19,000个基因。
生物的复杂性与其基因组基因数量似乎存在明显差异。
原因在蛋白质组。
基因重排，RNA 编辑，和可变剪接等机制可以从一个基因产生多种蛋白，从而使蛋白质组中蛋白质的数量超过基因组中基因的数量。
其中，从影响的基因数量和生物种类范围来－看，可变剪接是扩大蛋白质多样性的最重要的机制14。
一、可变剪接的频率。
5,61. 5%。
从1977年Walter Gilbert提出可变剪接概念，1980年Baltimore 在小鼠IgM 基因发现第一个可变剪接产生膜型、分泌型IgM ，至2001年，用经典分子生物学实验的方法研究，一共仅发现了数百种有可变剪接的基因。
并推测在高级真核细胞生物约5％的基因有可变剪接。
2. 35%－60%。
高通量的基因组测序和EST 测序，使得生物信息学的方法研究可变剪接成为可能。
EST 来源于完全加工的mRNA, 它们提供了一个广泛的mRNA 多样性的样品库。
这种多样性可以用计算机分析。
最近两年，多个研究小组通过不同的生物信息学的方法，从整个人基因组的水平进行分析，结果一致显示约35%－60%的人基因有可变剪接形式。
而且，由于对大多数基因来说，每个基因只测了很少几EST 甚至没有EST ；EST 不是全长的mRNA ，多位于mRNA 的5’和3’端；EST 来源于有限的组织和发育阶段；很有可能存在有更多的可变剪接而在现在的EST 库中没有显示。
因此实际可变剪接的频率可能比预测的更高。
这还有待于建立新的高通量的分子生物学方法，如生物芯片的方法，以进一步实验验证。
二、单个基因可变剪接产生的多样性5。
一个基因可以通过如下几种方式产生多个转录体，如不同的转录起始位点，可变剪接，选择不同的加尾信号位点，RNA 编辑等。
可变剪接包括3种类型：1. 内含子的保留；2. 可变外显子的保留或切除；3. 3’和5’剪接位点的转移（shift ）导致外显子的增长或缩短。
可变剪接对蛋白质结构的影响也是多样性的，如多肽链中一个到数百个氨基酸的增加或减少；某功能域的有无；如果可变剪接使读码框架改变，则可能无法有效翻译，mRNA 被监视系统降解。
单独一个基因通过可变剪接产生的十几种剪接异构体的现象很常见。
有些基因甚至能够产生成千上万种剪接异构体。
最突出的例子是果蝇（Drosophila melanogaster ）的Dscam 基因，可以通过可变剪接产生38,000多种mRNA 异构体。
Dscam 基因编码一个神经元轴突定向受体，它细胞外有一个由10个免疫球蛋白重复序列组成的结构域，第2，3，7个免疫球蛋白重复序列分别由第4，6，9号外显子编码，4号外显子盒（cassette ）有12个变异体，6号外显子有48个变异体，9号外显子有33个变异体，再加上17号外显子的2个变异体。
每个成熟的Dscam mRNA 分别只有一个有4，6，9，17号外显子的变异体，由此理论推测Dscam 基因共有12×48×33×2＝38016剪接异构体。
对Dscam 基因50个cDNA 克隆随机测序发现了49种不同的剪接异构体，说明实际存在的剪接异构体即使没有理论那么多，也至少有上千种。
人的Neurexins, n-Cadherins, calcium-activated potassium channels等基因也有类似的高度多样的剪接异构体。
上述现象非常类似于淋巴细胞TCR 或免疫球蛋白的胚系基因重排，不同之处在于后者发生在DNA 水平，前者发生在RNA 水平。
基因重排产生的高度多样抗原受体库可以识别高度复杂的自身和异己抗原。
而Dscam 基因的转录异构体可能有神经系统的发育有关。
神经元的定向迁移和相互连接可能是发育过程中最复杂的事件。
果蝇约有25,000个神经元，要使它们生长的轴突准确的，可重复性的到达目的地，使这些神经元准确的连接在一起，必然需要一个特殊的系统。
Dscam 基因的38,000多种mRNA 异构体，每个异构体各编码一个不同的受体，每个受体具有识别不同分子定向信号的潜能，从而有能力指导各个生长的轴突到达准确的位置。
如果将可变剪接与其它RNA 加工过程（如RNA 编辑）联系起来共同考虑，基因产物会更复杂。
例如，果蝇的para 基因（voltage-gated action potential sodium channel）有13个可变外显子，可编码1536种不同的mRNA ，另外，para 的转录体还要经过在11个已知位点的RNA 编辑，这样理论上一共可以产生1，032，192个不同的para 转录异构体。
根据受可变剪接影响的基因的概率，以及单个基因可能产生的可变剪接体的数目，足以表明可变剪接对蛋白质组多样性的巨大影响。
三、可变剪接的功能和生物学意义5,111. 可变剪接是在RNA 水平调控基因表达的机制之一。
一个基因通过可变剪接产生多个转录异构体，各个不同的转录异构体编码结构和功能不同的蛋白质，它们分别在细胞/个体分化发育不同阶段，在不同的组织，有各自特异的表达和功能。
因此，可变剪接是一种在转录后RNA 水平调控基因表达的重要机制。
目前已知的可变剪接异构体中，只有一小部分明确确定了功能和生物学意义。
第一个确定的可变剪接异构体功能是 IgM 基因，其末端最后两个外显子的可变剪接，决定了所编码的膜型/分泌型IgM 的产生。
最著名的例子是果蝇性别决定系统，在此系统中，至少5个基因(sxl, tra, msl2, dsx, and fru 转录体的可变剪接级联反应最终决定了果蝇雄性和雌性性别特征的表达。
有些基因，可变剪接造成的蛋白质异构体之间功能上的差异没有被实验检测出来。
不过阴性的结果不能代表没有功能差异，只是目前没有检测出来而已。
也有很多异构体造成读码框架改变，不能被翻译为蛋白质，而是直接被降解了。
真核生物也有mRNA 监视系统NMD(nonsense－mediated degradation，检测 mRNA 中异常提前出现的终止密码子，一经发现，立即降解异常的mRNA ，防止其翻译。
在大多数情况下，检测可变剪接造成的蛋白质异构体之间功能上的差异的实验还没有开展。
最近发展的RNAi 技术，可以适应高通量的从功能基因组水平研究各基因可变剪接异构体的功能的要求。
2000年已经有人将RNAi 技术应用于模式生物线虫的可变剪接异构体的大规模研究上。
（目前已经大量开始用于哺乳动物系统）2. 多样性与复杂性可变剪接是从相对简单的基因组提高蛋白质组多样性的重要机制，蛋白质组的多样性与多细胞高等生物的复杂性相适应。
从可变剪接涉及的基因分布格局分析，可变剪接多发生在参与信号传导和表达调节等复杂过程的基因上，如受体，信号传导通路（凋亡），转录因子等。
对个体分化发育和一些关键的细胞生理过程如凋亡、细胞兴奋等的精确调控有重要意义。
从可变剪接涉及的基因系统分类分析，可变剪接多发生在免疫和神经等复杂系统。
正如Dscam 基因所示，可变剪接产生的多样性，赋予这些系统精确处理复杂信息相适应的潜力。
第二部分可变剪接的调节机制7可变剪接能够产生惊人的多样性，但我们对其调节机制所知不多。
剪接位点的选择受到结合到非剪接位点RNA 元件的剪接因子的多重调节。
参与可变剪接调节的RNA 元件包括ESE 、ISE 、ESS 、ISS 。
剪接因子包括SR 和hnRNP 家族蛋白等多种因子。
真核生物新生的mRNA 前体经过5’戴帽，剪接，3’加尾等加工成为成熟的mRNA 。
在剪接反应过程中，含有内含子和外显子的新生的mRNA 前体，在剪接体作用下切除内含子，并将外显子依次连接起来的过程。
剪接反应由剪接体执行，剪接体包括5个小核糖核蛋白复合体U1,U2,U4,U5 和U6 snRNPs ，和50-100种非snRNP 蛋白。
剪接体通过RNA-RNA,RNA-蛋白质，蛋白质－蛋白质等多重相互作用以精确切除每个内含子和以正确次序连接外显子。
为有效剪接，绝大部分内含子需要：1. 一个保守的5’剪接位点，A/CAG↓GURAGU ；2. 一个分支点序列，后面跟着一个多聚嘧啶Pytract Y10-20；3. 一个3’剪接位点Y AG 。
剪接体的形成是一个多步骤依次进行过程，形成多个中间体：1 E －复合体形成：U1snRNA 通过碱基互补识别5’剪接位点，SR 蛋白结合。
U2AF65和U2AF35识别多聚嘧啶Pytract 和3’剪接位点；2 A －复合体形成：U2snRNA 通过碱基互补识别分支点序列BPS ；需ATP ；3 B －复合体形成：U4/U6 _ U5 tri-snRNP随后与mRNA 结合；4 C －复合体形成：最后，RNA-RNA,RNA-蛋白质相互作用构象改变形成有催化活性的剪接体。
（见图1）一、参与可变剪接的RNA 顺式作用元件：根据它们所在的位置和作用特点，分为4类：1.ESE: exon splicing enhancer 外显子剪接增强子；2.ISE: intron splicing enhancer 内含子剪接增强子；3.ESS: exon splicing silencer 外显子剪接沉默子；4.ISS: intron splicing silencer 内含子剪接沉默子。
ESE 和ISE 是剪接因子SR 蛋白结合位点，提高相邻剪接位点的活性。
ESS 和ISS 是hnRNP 蛋白结合位点，抑制相邻剪接位点的活性。
ESE 、ISE 、ESS 、ISS 都是很短的序列基序，一般由6-10碱基组成。
每一类成员内部之间即有相对的特异性，也有简并性，作用有交叉和冗余。
二、SR 蛋白SR 蛋白是一个多细胞生物中高度保守的剪接因子家族，其成员多带有一个或二个拷贝的RNA 识别基序（RRM ），后面有一个精氨酸/丝氨酸富含结构域（RS ）。
RRM 介导RNA 结合，并决定各SR 蛋白的底物特异性；RS 结构域参与蛋白－蛋白间相互作用。
各SR 蛋白在固有剪接和可变剪接中有多种作用。