结构生物化学/真核生物可变剪接

真核生物中的可变剪接

基因表达是将由 DNA 制成的基因中的遗传信息转移到由 RNA 或蛋白质制成的功能性基因产物的过程。遗传信息通过转录过程从 DNA 流向 RNA，然后通过翻译过程从 RNA 流向蛋白质。为了确保产生正确的产物，基因表达在转录和翻译期间和之间的许多不同阶段受到调控。在真核生物中，基因包含额外的序列，这些序列不编码蛋白质。在这些生物体中，DNA 的转录会产生前 mRNA，前 mRNA 必须在翻译开始之前被剪接到缺少这些间隔序列或内含子的 mRNA 中。剪接可以受到调节，以便不同的 mRNA 可以包含或缺少称为外显子的区域，这一过程称为可变剪接。可变剪接允许从一个基因中产生多种蛋白质，并且是决定从基因表达中产生哪些功能性蛋白质的重要调控步骤。前 mRNA 的剪接已被证明是控制人类发育的重要机制，剪接的失调会导致疾病。

可变剪接图

可变剪接机制

可变剪接是一个由剪接体执行的两个步骤过程，剪接体将上游外显子的 5' 剪接位点连接到下游外显子的 3' 剪接位点。剪接体主要由 5 种小的核糖核蛋白（snRNP）组成。snRNP 通过识别内含子中的 5'、3' 和分支点序列来执行剪接。
可变剪接步骤
1.) U1 snRNP 识别 5' 剪接位点的 GU，而 U2 snRNP 识别分支点突出的腺苷。
2.) 当 U1 和 U2 将分支点定位到 5' 剪接位点附近时，形成 A 复合体。
3.) 当三 snRNP U4-U5-U6 结合到 A 复合体时，形成 B 复合体。
4.) 当 U1 和 U4 离开时，形成 B 复合体，形成催化性剪接体。
5.) 当分支点腺苷攻击 5' 剪接位点，形成内含子套索时，形成 C 复合体，这是剪接的第一步。
6.) 当 5' 剪接位点攻击 3' 剪接位点时，执行剪接的第二步，导致两个外显子的连接。

RNAPII 转录速率对可变剪接的调节

影响剪接位点选择的机制在调节可变剪接中很重要，并确保在正确的时间产生正确的蛋白质。许多基因已被证明是在转录过程中被剪接的，并且 RNA 聚合酶 II 的转录速率被认为是转录过程可变剪接的调节机制 。Aebi 和 Weissman 的“先来先服务”模型 说明了转录速率如何影响内部外显子的包含。第一个内含子的缓慢识别或第二个内含子的快速识别会为 3' 剪接位点选择创造转录依赖的竞争。通过第二个内含子的缓慢转录可以允许在第二个内含子甚至合成之前识别第一个内含子，而通过前两个内含子的快速转录可以提高第二个内含子与第一个内含子竞争识别的能力。形成“A 复合体”（图 2）是可变剪接中的一个步骤，它会创建一个对剪接位点选择的承诺，并通过 U2 snRNP 与分支点的配对来完成。这些数据表明，对转录速率的控制可能是调节 3' 剪接位点选择的非常强大的工具。

真核生物用来调节转录速率的一种方法是位于 DNA 中的基于序列的终止位点。利用 DNA 依赖性转录终止的热力学理论，已经创建了人工终止位点（ARTAR 位点），并且已经证明它们会影响 RNA 聚合酶 II 转录的速率。当 ARTAR 位点放置在两个 3' 剪接位点下游时，它不会影响可变剪接。如果 ARTAR 位点放置在第一个和第二个分支点之间的位置，ARTAR 位点可以通过减少 3' 剪接位点竞争来提高包含率。