选择性剪接与无义介导的mRNA降解机制研究进展*
2017-04-04谢曼丽赵爱光陈伟霞
陈 彬,孙 珏,谢曼丽,赵爱光,陈伟霞
人类基因数目远少于蛋白质种类,mRNA的选择性剪接(alternative splicing,AS)是增加蛋白质种类和数量,使有限基因表达出更多蛋白质的主要机制[1-3]。AS 还与无义介导的 mRNA 降解(nonsense mediated mRNA decay,NMD)机制相偶联,当某种基因表达异常升高时,通过AS产生能被NMD降解的mRNA剪接异构体而下调该基因表达,使其维持在正常范围。已知AS和NMD与人类多种遗传病和癌症发生密切相关[4,5]。 现就 AS和 NMD 作用机制做一简要综述。
1 选择性剪接(AS)
人类基因由编码蛋白质的外显子(exon)和不编码的内含子(intron)共同构成。基因初始转录产物称为前体 mRNA(pre-mRNA),同样由外显子和内含子共同构成,需要通过AS进而形成成熟的mRNA。在AS中前体mRNA通过不同剪接方式产生具有不同外显子含量的mRNA剪接异构体。通过AS形成不同的成熟mRNA剪接异构体,进而翻译成结构和功能相似或相反的蛋白质。人类基因约92%~94%[6]存在选择性剪接现象。
1.1 前体mRNA选择性剪接的基本机制 AS的过程包括两个步骤:(1)内含子套索的形成,即内含子5'端与该内含子3'端上游分支位点一个 “A”碱基结合;(2)内含子套索前面一个外显子3'端连接到后一个外显子5'端,从而完成内含子的剪切和外显子的拼接。 剪接体(spliceosome)包括 U1、U2、U4、U5和U6五种小核糖核蛋白复合体 (small nuclear ribonucleoprotein particles,snRNPs),以及以 SR 蛋白和 hnRNP 蛋白为主的多种非 snRNP 相关蛋白[7-9]。
剪接体形成开始于UlsnRNP结合至5'剪接位点和 SF1(splicing factor 1)、U2snRNP 结合至 3'剪接位点处的分支点 (branch point sequence,BPS),其中U2snRNP的结合需辅助因子U2AF(U2snRNP auxiliary factor),U2AF 由 65kDa和 35kDa两个亚基组成,U2AF65结合到多聚嘧啶区(polypyrimidine tract,PPT),U2AF35 识别 3'剪接位点的 AG,然后U2snRNP结合到分支点上,从而形成剪接前体。……
