snRNA

snRNA的研究进展演讲人:张晨亮内容提要一、snRNA简介二、snRNA的功能三、snRNA在剪接体剪接中的作用四、剪接体剪接的过程五、其他可能的功能定义：snRNA是在真核细胞核内的一组小分子RNA，它的分子较小，含约100-300个核苷酸，故称为小核RNA，也见译为核内小RNA（常见缩写为snRNA，是英文smallnuclearRNA的简写)一、snRNA简介分布范围：真核细胞的细胞核和细胞浆中都含有许多小RNA，它们约有100到300个碱基，每个细胞中可含有105-106个这种RNA分子。它们是由RNA聚合酶Ⅱ或Ⅲ所合成的，在细胞核中的小RNA称为snRNA，而在细胞浆中的称为scRNA。存在形式：通常snRNA不是游离存在，而是与蛋白质结合成复合物，成为小核核糖核蛋白颗粒（smallnuclearribonucleoproteinparticle,snRNP)。种类及结构：一般认为，脊椎动物细胞有6种不同的snRNAs，称为U1、U2、U3、U4、U5和U6。最小的是U6，有约100核苷酸长。最大的是U3，也不过215核苷酸长。它们和蛋白质结合成snRNPs。snRNA的蛋白质部分具有核酸酶和连接酶活性，能把转录在内含子-外显子接点处切断，并把两个游离端连接起来。除U6由RNA聚合酶Ⅲ转录外，其它的snRNA都是由RNA聚合酶Ⅱ催化转录的，具有修饰的碱基，并在5’末端有一个三甲基鸟苷酸（TMG）的类似“帽子”结构，3’末端有自身抗体识别的Sm抗原结合的保守序列。特点：①稳定，半寿期长与核糖体相近；②U含量丰富，如U1分子在每个核中的含量可有10^6个③普遍性，在动、植物细胞中均含有snRNA；④高度保守，如人和爪蟾的U1snRNA有90%的序列相同。snRNA不参与蛋白质合成活动，其重要功能是在RNA进行加工方面具有重要作用。它是真核生物转录后加工过程中RNA剪接体（spliceosome）的主要成分，参与mRNA前体的加工过程。二、snRNA的功能U2snRNAU2snRNAU4snRNAU5snRNAU6snRNAsnRNA在pre-mRNA的剪接体剪接中的作用1、Pre-mRNA剪接位点序列1）中等保守的共同序列位于内含子剪接位点的两端2）3’位点上游普遍存在富嘧啶区3）分支点相对保守2、snRNA、snRNP在pre-mRNA剪接中的作用snRNA（smallnuclearRNA）核内小RNA长约107~210bp，富含U的五种snRNA（U1、U2、U4、U5和U6），参与pre-mRNA剪接。snRNP（smallnuclearribonucleo-protein）snRNP与其它蛋白形成剪接体（spliceosome）。被称为核糖核蛋白，每个核内核糖核蛋白含一个snRNA和多个蛋白。snRNA的作用☻pre-mRNA内含子5'剪接位点和U1snRNA5'端的碱基配对是RNA剪接所必需的。☻U2snRNA和pre-mRNA分支点序列之间的配对在剪接中很关键。☻其它的snRNA在剪接过程中也发生碱基配对。①体外实验表明，人工合成的的寡核苷酸与U1snRNA的5'末端区的杂交阻碍RNA剪接。②体内实验表明，pre-mRNA的5'剪接位点的突变（破坏碱基配对）阻碍RNA剪接，但这种剪接可以通过U1snRNA基因的补偿突变（这种突变使pre-mRNA5'剪接位点恢复碱基配对）得到恢复。结论：snRNA参与核蛋白复合体的构建，通过与靶位点RNA或snRNA之间的碱基配对来执行剪接功能。剪接体剪接的过程剪接体是由5种snRNP和部分pre-mRNA组成的60S核糖核蛋白复合体.组装过程：①U1snRNA和U2snRNP与pre-mRNA的结合。②U4snRNA和U6snRNP碱基配对形成与U5snRNP相连的复合物。③U4/U5/U6复合体与之前形成的U1/U2/pre-mRNA复合体相结合形成剪接体。1）剪接体（spliceosome）的组装2）U1和U4snRNP的释放配对的snRNA和pre-mRNA的大量重排。3）第一次转酯反应pre-mRNA分支点A2'–OH和内含子5'末端的磷酸基团形成2'，5'–磷酸二酯键。4）第二次转酯反应3',5'–磷酸二酯键连接两个外显子，同时释放与snRNP结合的套索状内含子。5）内含子的降解脱支酶和其它核内RNase快速降解被切除的内含子。剪接存在索套（lariat）结构，需三个序列：5′剪接位点；3′剪接位点；分支点剪接的第一步，是内含子5’端与上游外显子之间断裂；5’端与内含子中靠近3’端的一A残基2’-OH形成一索套形中间产物;A所在位点称为分支位点（branchsite）;第二步，在3’位点切割，释放出内含子，连接两个外显子。基因的活化：Goldstein观察到snRNA在阿米巴细胞有丝分裂期间的特殊行为,从而推测snRNA在细胞增殖与分化过程基因表达的“程序编制”中可能起某种调控作用。他通过将snRNA加上放射性标记来追踪snRNA在细胞分裂过程中的分布，发现snRNA在细胞分裂过程中不断进行核内转移，因此推断snRNA可能与基因活化有关。五、其他可能的功能Deimel等人发现snRNA存在于核内不均一核糖核蛋白颗粒(hnRNP)中,并与hnRNA氢键结合。通常认为,hnRNP是mRNA前体的加工场所,推测snRNA可能参与mRNA前体的加工过程。由于U3特异地定位于核仁,并且只是暂时的与核糖体RNA前体(28s-32sRNA)氢键结合,因此很早就有人想到它的功能也与rRNA前体的加工过程有关。参与RNA转录后加工：作为染色质和核结构的成分真核细胞的染色质具有十分复杂的结构。染色质中的snRNA可能在维持其特殊结构中起重要作用。而且snRNA还可以和各种组蛋白、非组蛋白相结合,在不同情况下改变染色质的结构,从而调节其复制和转录过程。