RNA二級結(jié)構(gòu)在A-IRNA編輯和互斥剪接中的作用及其機制研究.pdf

1、RNA編輯和可變剪接是轉(zhuǎn)錄后加工過程中兩種重要的加工方式，能夠增加蛋白質(zhì)和功能的多樣性，與細胞分化和發(fā)育及疾病的發(fā)生發(fā)展等密切相關(guān)。雖然A-Ⅰ RNA編輯通過ADAR酶作用于雙鏈RNA特定位點上的腺苷(A)，使其脫氨基變成肌苷(Ⅰ)的作用機理已經(jīng)被闡明，但是其生物學意義仍存在較大爭議:增加蛋白質(zhì)多樣性或者維持進化保守性？黑腹果蠅Dscam基因通過互斥可變剪接能夠產(chǎn)生38，016種不同的異構(gòu)體，是許多教科書和專著中關(guān)于可變剪接的經(jīng)典案例，

2、但是其互斥可變剪接機制目前還知之甚少。
　　 本文首先通過對在進化上跨越了3億年的昆蟲綱物種:黑腹果蠅(Drosophilamelanogaster)、淡色庫蚊(Culex pipiens)、人蚤(Pulex irritans)、家蠶(Bombyxmori)、赤谷擬盜（Tribolium castaneum）、蜜蜂(Apis mellifera)、人虱（Pediculushumanus）和桃蚜（Myzus persicae）的鉀

3、離子通道基因Kv2的A-Ⅰ RNA編輯數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)了A-Ⅰ RNA編輯大多改變高度保守的蛋白區(qū)域中較不保守的密碼子，揭示了RNA編輯具有產(chǎn)生蛋白多樣性和維持進化保守性的雙重功能。此外，通過將RNA編輯與DNA水平上的變異聯(lián)系起來，揭示了細胞核A-Ⅰ RNA編輯與DNA水平上變異的關(guān)系:轉(zhuǎn)錄后的mRNA通過A-Ⅰ RNA編輯可以修正DNA水平上G到A的突變，同時被編輯的I(G)也可以'牢固嵌入'基因組DNA，導(dǎo)致A到G的突變。

4、>　　 基于A-ⅠRNA編輯中RNA二級結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，我們構(gòu)建了一個互斥可變剪接模型并通過RNA補償突變等技術(shù)進行深入系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)黑腹果蠅14-3-3ζ基因中存在著一類介導(dǎo)可變剪接的特異順式作用元件，其具有物種特異性和二級結(jié)構(gòu)保守性。該類特異順式作用元件通過競爭性互補配對機制調(diào)控pre-mRNA中互斥外顯子的選擇。進一步地研究顯示該類特異性順式作用元件通過靠近激活和環(huán)內(nèi)抑制兩種方式，并聯(lián)合其他順式作用元件共同調(diào)控可變外顯子的互斥可變

5、剪接。此外，研究還顯示互斥外顯子的選擇強度與RNA結(jié)構(gòu)的微小交化緊密相關(guān)，其與RNA配對強度呈正相關(guān)、與距離長度呈負相關(guān)，表明RNA二級結(jié)構(gòu)物理競爭和外顯子選擇密切相關(guān)。在此基礎(chǔ)上，通過外顯子復(fù)制模擬實驗，證實了該類RNA互補配對介導(dǎo)的互斥可變剪接具有進化擴展?jié)摿?。最后，根?jù)該模型的特性:選擇序列和錨定位點是位于互斥外顯子后的內(nèi)含子中的保守序列元件，解碼了黑腹果蠅Dscam基因外顯子簇4和9及MHC基因互斥外顯子7、9和11的RNA互補