一叶知因丨基因科普微视频之Splicing
“一叶知因”是由基因Talks与一叶博士共同打造的基因相关科普栏目,用通俗易懂的语言介绍专业的行业知识,让每一位大众都能够了解基因,了解自己,了解生活。“一叶知因”会结合简短视频,从大众的视角陆续对基因相关术语进行科普,让每一个大众/顾客/消费者都能够认识基因,了解基因,了解精准医学。(每期微视频科普一个基因相关术语)
Splicing
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Splicing:剪接
(视频内容中译)
剪接(Splicing)
是切断RNA内含子并将外显子连接在一起以制备制作蛋白质所需RNA最终版本的过程!
基因是一种特定的DNA片段
它提供了制造蛋白质的指令
但是要制造一个蛋白质
它首先必须被复制到另一个称为RNA的分子中
一个基因的整个DNA序列是复制或转录成RNA的
但是这些序列中有一部分并不需要制造蛋白质
因此,不需要的部分(“内含子”)将被切断
需要的部分(“外显子”)将被“粘贴”在一起
这种“剪切粘贴”的过程称为“剪接”
一叶知因
在分子生物学中,剪接(Splicing)是将新生的前体信使RNA (pre-mRNA)转录成成熟的信使RNA (mRNA)的过程。剪接后,内含子被移除,外显子连接在一起(结扎)。
对于核编码的基因,剪接发生在细胞核内或在转录后立即进行。对于那些含有内含子的真核基因,通常需要剪接来制造一个可以转化为蛋白质的mRNA分子。对于许多真核内含子来说,剪接是在由snRNPs的复合物剪接体催化的一系列反应中进行的。 也存在自我剪接的内含子或能够催化从其亲本RNA分子自身切除的核酶。
“内含子”这个词来源于“插入”序列,即“插入”两个基因外显子之间的DNA片段。内含子是指基因内的DNA序列和未加工的RNA转录的相应序列。作为RNA处理途径的一部分,内含子在转录后不久即被RNA剪接移除。内含子存在于大多数生物体和许多病毒的基因中。它们可以位于广泛的基因中,包括那些产生蛋白质、核糖体RNA (rRNA)和转移RNA (tRNA)的基因。
Splicing mutaion 会导致 skipping
剪接体内含子通常驻留在真核生物蛋白质编码基因的序列内。在内含子内,拼接需要供体位点(内含子的5'末端),分支位点(靠近内含子的3'末端)和受体位点(内含子的3'末端)。剪接供体位点在内含子的5'末端包含几乎不变的序列GU,位于较大的较低保守区域内。内含子3'末端的剪接受体位点以几乎不变的AG序列终止内含子。
来自AG的上游(5'-区)存在嘧啶(C和U)或多嘧啶片段高的区域。内含子的共有序列(在IUPAC核酸符号中)是:G-G-[cut]-G-U-R-A-G-U (donor site,供体位点) ... intron sequence(内含子序列)... Y-U-R-A-Y (branch sequence 20-50 nucleotides upstream of acceptor site,受体位点上游20-50个核苷酸的分支序列) ... Y-rich-N-C-A-G-[cut]-G (acceptor site,受体位点)。
拼接的两步生物化学反应:真核细胞pre-mRNA的剪接位点处存在一定的序列保守性,对于它所对应的cDNA序列而言,内含子5’端(供体位点)和3’端(受体位点)的碱基几乎都是GU和AG,因此称为GU-AG规则。
然而,注意到内含子剪接元件的特定序列和分支点与最接近的3'受体位点之间的核苷酸数量影响剪接位点选择。另外,底层DNA中的点突变或转录过程中的错误可以激活通常不被剪接的部分转录本中的隐蔽剪接位点。这导致成熟的mRNA具有缺失的外显子部分,在外显子上呈现出来的现象就是Skipping(跳跃)。以这种外显子Skipping的方式,本来可能仅影响单个氨基酸的点突变(插入缺失)可表现为最终蛋白质中的缺失或截短。
在肿瘤用药基因检测中(Crizaotinib或cabozantinib),常见的就是酪氨酸激酶受体MET(Mesenchymal epithelial transition factor,间叶细胞上皮转变的因素)基因的exon14 skipping。MET基因DNA水平第14外显子剪接区域(splice-sites)的突变导致MET第14外显子在mRNA水平出现部分或完全跳跃缺失(exon 14-skipping),它的剪接位点并不一定在内含子区域,也可能出现在外显子区域。但呈现出来的最终结果就是Skipping。
比如:MET基因的exon14 c.3028G>C;c.3028G>T;c.3028+1G>A;c.3028+1G>T;c.3001_3021delGTAGACTACCGAGCTACTTTT;c.3024_3028delAGAAGGTATATT;c.2888-19>2888-2delCTTTCTCTCTGTTTTAA等等,都会导致MET的exon14 skipping。
一叶知因:
孩子,无论你做什么爸爸妈妈都爱你
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一入生物深似海,从此奋斗到天明
基因Talks
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