选择性剪接中的剪接模式

选择性剪接中的剪接模式

有几种不同的剪接模式（见图1-1)[1，6]。最常见的模式是在成熟的mRNA中跳过外显子，使其包括或者剔除盒式外显子（也称为跳过的外显子）。跳过外显子的一个著名的例子是果蝇性别致死的基因（SXL）,这是一个由性别决定的转变。跳过SXL基因的第3外显子，可以保持雌性的分化。SXL的第3外显子包含一个早提前的终止密码子，这个外显子的存在合成出截短的、也有可能是非功能的蛋白质［7，8］。另一个剪接模式是外显子互斥，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和IIIC，这两者是互斥的。从外显子IIIB得到的的基因产物,具有比纤维细胞生长因子低得多的聚合吸引力[9］。

不仅可以作用于整个外显子，不同的剪接方式也可以只剪接外显子的某一部分。5’或3'选择性剪接位点的选择，通过加上、或者不加上与外显子侧面相连的支链而生成，从而造成多样性。果蝇无子（FRU）和双性别（DSX）基因包含了雌性特有的选择性剪接位点，前者在

5‘端，而后者在3'端。由于选择性剪接位点的不同，造成支链的细小差异[10，11］。

选择性剪接可发生在转录体的任意一端。选择性终止外显子

不仅改变最后一个外显子的包含性，而且还影响聚腺苷酸化位点的选择.

在许多情况下，它可以在最后的外显子中生成提前的终止密码子，并且生成

功能性截短的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的结点上游超过50—55碱基对处，从而造成的mRNA的降解）

[2，12，13］。钙调节激素(降钙素)基因包括6个外显子。

成熟的的降钙素转录体包括前四个外显子，并使用位于第4外显子上的多聚腺苷酸化位点，从而生成甲状腺C细胞中超过98％的基因产物。同时，在大脑和周围神经系统中，通过将前三个、第五和第六个外显子编码成降钙素相关肽的前体,并利用下游的腺苷酸化位点（CGRP），从而产生差异［14,15］。同样，选择性启动子的使用使得可以选择不同的转录启动子，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，选择性启动子的使用和选择性剪接有很大的关联。人们已经观察到，有选择性启动子的基因更容易进行选择性剪接，同时，选择性启动子的数量与不同选择性的剪接方式的数量正相关[16].鼠标单羧酸转运蛋白二号（MCT2）基因有几种选择性的启动子，由此形成五种独特的首外显子(1A — 1E)。外显子1C

用于各种组织中，而其他的外显子则是有组织特异性的[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，这种模式是罕见的［1]。然而,最近的研究表明,在已知的人类基因中,这个频

率比想象中要高得多（约15％）［18].内含子的保留性在植物中比在其他真核生物中常见［19]。例如，对于拟南芥，50％以上的案例都是关于内含子保留性的［20]。人类FosB（FBJ 小鼠骨肉瘤病毒致癌基因对等质B）基因的最后一个外显子包含一个140碱基对的序列,它可

以剪接出来，产生一个截断的产物——ΔFosB。通过观察动物长期的药物依赖性,检测ΔFosB 的表达[21]。

基本剪接机制

无论是选择性还是组成型剪接，用的都是同一种基本剪接机制,称为剪接体。剪接体识别和选

择的剪接位点（外显子和内含子的结点）,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和U6组成。其中包括尿苷丰富的小核RNA和多种蛋白质。它们能识别前体mRNA上的剪接信号，并与其他辅助剪接因子交互[22—24］。

在剪接中，三个保留序列元素是必须的。这些保留序列元素可以是经典或异常的剪接节点，多嘧啶束和分支点（见图1-2）[22，23]。剪接位点含有包括外显子和内含子结点的短序列.GU

和AG二核苷酸在外显子的5'和3’端通常来说是分别不变的。在剪接结合中，这种类型的GU—AG对被称为经典剪接位点.它存在于超过98%的哺乳动物基因组中［25]。异常的剪接位点含有如GC-AG、AT-AC之类的二核苷酸对，AT—AC等。这种情况比较罕见。多嘧啶束是指位于内含子的3’端,且紧邻3‘剪接位点的UC丰富的片段。这是几种剪接因子的结合位点,如U2 snRNP辅助因子(U2AF)和多嘧啶束结合蛋白（PTB)[26］。分支点(也称为分支位点）位于多嘧啶束的上游。对于人和老鼠来说，分支点和3’剪接结点间的平均距离大约是30至40个碱基对[27］。虽然分支点序列在哺乳动物中是可变的，分支点的突变可以促使由组成型剪接到选择性剪接的转变[27］.

剪接体由一种被称为剪接体循环的连续方式组成。其中包括识别、添加、重排和释放小核核糖核蛋白（见图1—2）。U1是第一个加入剪接体的的小核核糖核蛋白，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。在蛋白质和RNA的重排后，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和重组。束状的外显子和套索状的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。所有的小核核糖核蛋白可以在之后新的剪接体循环中重新使用[22-24]。

选择性剪接的生物学作用

选择性剪接在许多不同的生物体中有关键作用。敲除小鼠体内调节选择性剪接的许多剪接因子基因会导致胚胎致死或严重的失调[28].剪接因子的过度表达也有有害的影响。人们在许多种

肿瘤的观察中发现，癌症和许多剪接因子的过度表达是有关联的［29]。作为一种转录后基因

调控的主要方式，它在不同的阶段参与细胞的分化与细胞死亡的过程。在大脑的发育中，一种未知的基因开关影响一个剪接因子，多嘧啶束结合蛋白(PTB），将其替换为相近的旁系同源体,