RNA剪接

21
Splicing pathways
装配步骤 2 1. U2 结合到分支位点, 这样 A 复合体 组 装完成. 2. The base-pairing between the U2 与分支位点的互补结合特点导致 分 支位点的A 突出(Figure 13-6). 该突 出的A就可以利用来与 5’ 剪接位点作用.
40
在第一次酯交换过程中，group II introns 和 U2-U6 snRNA 复合体形 在结构上的某些相似性
Figure 13-10
41
剪接体如何寻找剪接位点
Splicing pathways
剪接位点识别错误的两种情况：

剪接位点被遗漏. 假的剪接位点被错误的识别,尤其是 3’ 剪接位点.
44
(2) 与剪接位点特异性不高有关系 sequence are rather loose. For example, only AGG trinucleotides is required for the 3’ splice site, and this consensus sequence occurs every 64 nt theoretically.
42
Figure 13-12
43
剪接位点识别错误的原因
(1) 外显子的平均长度是150 nt, 而内含子 的平均长度是 3,000 nt long (一些甚 至达到了 800,000 nt) It is quite challenging for the spliceosome to identify the exons within a vast ocean of the intronic sequences.
两种类型的自剪接的内含子： group I 和 group II self-splicing introns.
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TABLE 13-1
Class
Nuclear premRNA Group II introns
Three class of RNA Splicing
丰度 机制
两次酯交换反应; 分支位点 A 和 pre-mRNA的 机制一样 同上
3
CHAPTER 13 RNA Splicing
Topic 1 : THE CHEMISTRY OF RNA SPLICING
4
The chemistry of RNA splicing
RNA内部的序列决定了RNA剪接的位 点
pre-mRNA中内含子和外显子的边界具 有特定核苷酸序列（ specific nucleotide sequences ）
28
催化步骤 2:
U5 snRNP 使两个外显子在一起, 并促使第 二次酯交换反应进行, 该反应中5’ 外显子 的 3’-OH 攻击 3’ 剪接位点.

末步骤: 释放mRNA 和 snRNPs
29
C complex
Figure 13-8
30
splicesome-mediated splicing reactions
The complexes of snRNA 和蛋白质复 合体被称为small nuclear ribonuclear proteins (snRNP, pronounces “snurps”). 剪接体是最大的snRNP, 在剪接反应的不同 阶段其组分是不同的

17
snRNPs 在剪接中的三个功能 1. 识别 5’ 端剪接位点和分支位点. 2. 连接 这两个位点. 3. 催化 (or helping to catalyze) RNA 切割. 在剪接过程中RNA-RNA, RNA-protein 和 protein-protein 相互作用是非常重 要的.
45
两种提高识别剪接位点的精确度的方法
1. 因为RNA polymerase II 的Cterminal tail 负载着很多剪接蛋白质,因 而从 RNAP II中刚出来的新合成的RNA 的剪接位点被容易识别，从而避免了剪接 位点被遗漏的现象
催化方式
Major spliceosom e RNA enzyme encoded by intron (ribozyme) Same as group II introns
多数真核基因
少；真核细胞器基因和原核 基因
Group I introns
少;真核细胞的核 rRNA ； 细胞器基因；和少数原核基 因
E complex A complex
B complex
Figure 13-8
C complex （没有 该complex的图）
31
Self-splicing introns reveal that RNA can catalyze RNA splicing

自剪接内含子（Self-splicing introns）: 即在RNA的前体中，内含 子自身可以折叠成一个特有的结构（a specific conformation）， 从而催 化自身释放并将外显子连接起来
5
The consensus sequences for human
Figure 13-2
6

5’splice site (5’剪接位点): 靠近内含子 5’端的exon-intron 边界序列 3’ splice site (3’剪接位点): 靠近内含

子3’端的exon-intron 边界的末端序 列
8
Figure 13-3
Three-way junction
9
The structure of three-way function
Figure 13-4
10
Step 2: The OH of the 5’ exon attacks the phosphoryl group at the 3’ splice site. As a consequence, the 5’ and 3’ exons are joined and the intron is liberated in the shape of a lariat.
Figure 13-8
25
组装步骤 4 U1 被 U6 替代后并离开 5’ 剪接位点. U4 从复合体中释放, 从而允许 U6 与 U2 相互作用(Figure 13-6c).这次重排后的 就形成了 C 复合体（ C complex）.

26Biblioteka B complexC complex
in which the catalysis has not occurred yet

18
不同 snRNPs之间, snRNPs 和 pre-mRNA的RNARNA 相互作用
Figure 13-6
19
CHAPTER 13 RNA Splicing
Topic 3 SPLICING PATHWAYS
20
剪接体的装配、重排和催化：剪接的途径 (Fig. 13-8)
装配步骤 1 1. U1 识别 5’ 剪接位点. 2. U2AF 的一个亚基与（多聚嘧啶）Py tract结合，另外一个与 3’ 剪接位点结 合. 前者还与 BBP相互作用以让BBP结 合到分支位点. 3. 这样早期复合体组装完成
Figure 13-6c
Figure 13-8
27
催化步骤 1: C complex 形成后便会产生一个活性部位 （active site）, 通过 U2 和 U6 RNAs的作用形成的 该活性部位允许 pre-mRNA 的5’ 剪接位点 和分支位点共存, 从而使得 分支位点A可 以攻击 5’ 剪接位点，完成第一次酯交换 反应.
13
Trans-splicing
Figure 13-5
Not a lariat
14
CHAPTER 13 RNA Splicing
Topic 2 THE SPLICESOME MACHINERY
15
剪接体（spliceosome）：进行hnRNA剪接时形 成的多组分复合物, 主要是由小分子的核RNA和蛋白 质组成。

Branch point site (分枝位点): 一个 “ A”，靠近 3’ 端内含子, 其后是一段多聚 嘧啶(Py tract).
7
The chemistry of RNA splicing
内含子是以套马索的形式移除的，相邻 的外显子连接起来
需要两次连续的酯交换反应: 步骤 1: The OH of the conserved A at the branch site attacks the phosphoryl group of the conserved G in the 5’ splice site. As a result, the 5’ exon is released and the 5’-end of the intron forms a three-way junction structure.
两次酯交换反应; 需外源的G
35

group II内含子的剪接机制

与 pre-mRNA的方式相似
36
Figure 13-9
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Group I释放的是一个线状的而不是一个套 马索式的内含子
group I 内含子用的是游离的 G而不是 用分支位点A去攻击5’ 剪接位点. 这个 G 附着在 内含子的5’ 末端. 5’端外 显子的3’-OH 然后攻击3’ 剪接位点. 通过两次酯交换反应（如同group II intron 和 pre-mRNA introns一样） 将外显子连接起来.
揭示了RNA可以催化RNA的剪接
32
Splicing pathways

Adams et al., Nature 2004, Crystal structure of a self-splicing group I intron with both exons
33
如何鉴定一个RNA自剪接的内含子: 在试管中， 不加任何蛋白质和其它RNA的情况下，内含子 依然可以将自身从RNA前体中移除.

22
Figure 13-8
E complex
A complex
Figure 13-6b
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装配步骤 3 1. U4, U5 和 U6 组装成一个3－snRNP颗 粒（tri-snRNP Particle）. 2. 随后， A 复合体便转化为B complex.

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A complex
B complex
•Molecular Biology Course
CHAPTER 3 RNA Splicing
鲁玉柱
1
Primary transcript
Figure 3-1
2
真核生物绝大多数基因是嵌合体, 包含内含子和外 显子 Exons (外显子): 即编码序列 Introns (内含子) :外显子之间的非编码序列 RNA splicing （ RNA剪接）: the process by which introns are removed from the pre-mRNA. Alternative splicing (可变剪接): 一些 pre-mRNAs 可通过多种方式剪接, 因而产生可 变的mRNAs. 60% 的人类基因通过此种方式 剪接.
The spliceosome machinery
pre-mRNA中内含子的剪接是由 spliceosome介导完成. spliceosome 包含大约150种蛋白质和 5 snRNAs (?). Spliceosome的许多功能的完成是由其 RNA成分决定.

16

snRNA (small nuclear RNAs )包括5 种(U1, U2, U4, U5, and U6, 100300 nt).

38
Splicing pathways
G instead of A
a Lariat intron
a linear intron
39
Figure 13-9
Group I 内含子
1.
2.
3.
比group II introns小 其二级结构保守, 且包含 一个内在的引导 序列，该序列和5’剪接位点中外显子部分 序列互补配对. 其三维结构形成一个口袋，可以容纳G
11
Figure 13-3
12
Exons from different RNA molecules can be fused by Trans-splicing

The chemistry of RNA splicing
Trans-splicing（反式剪接）: 不同 RNA中的两个外显子可以通过RNA剪接 连接起来.