RNA中的內(nèi)含子
由DNA轉(zhuǎn)錄生成的原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物——核不均一RNA（heterogeneous nuclear RNA,hnRNA）,即mRNA前體,經(jīng)過5’加“帽”和3‘酶切加多聚腺苷酸,再經(jīng)過RNA剪接,編碼蛋白質(zhì)的外顯子部分就連接成為一個(gè)可譯框架（opening reading frame,ORF）
比較不同基因的核苷酸序列發(fā)現(xiàn),mRNA前體中內(nèi)含子的兩端邊界存在共同的序列,這些序列可能是產(chǎn)生mRNA前體剪接的信號(hào).多數(shù)細(xì)胞核mRNA前體中內(nèi)含子的5’邊界序列為GU,3‘邊界為AG.因此,GU表示供體銜接點(diǎn)的5’端,AG代表接納體銜接點(diǎn)的3‘端.這種保守序列模式稱為GU-AU法則,又稱為Chambon法則.
另外：除了邊界序列外,外顯子與內(nèi)含子交界的序列,內(nèi)含子內(nèi)部的部分序列也可能參與內(nèi)含子的剪接（在此不細(xì)具例子,詳見《現(xiàn)代分子生物學(xué)》第三版 朱玉賢編著P95）,對(duì)于有效核準(zhǔn)確的剪接非常重要.
mRNA的剪接
許多相對(duì)分子質(zhì)量較小的核內(nèi)RNA以及與這些RNA相結(jié)合的核蛋白（small nuclear ribonucleoprotein particle,snRNPs）參與RNA的剪接.mRNA鏈上每個(gè)內(nèi)含子的5’和3‘端分別與不同的snRNP結(jié)合,形成RNA和RNP的復(fù)合物.
一般情況下,由U1snoRNA以堿基互補(bǔ)的方式識(shí)別mRNA前體5’剪接點(diǎn),由結(jié)合在3‘剪接點(diǎn)上游富嘧啶區(qū)的U2AF（U2 auxiliary factor）識(shí)別3’剪接點(diǎn)并引導(dǎo)U2snRNP與分支點(diǎn)相結(jié)合,形成剪接前體,并進(jìn)一步與U4、U5、U6snRNP三聚體相結(jié)合,形成60S的剪接體,進(jìn)行RNA的剪接.
在個(gè)體發(fā)育或細(xì)胞分化時(shí)可以有選擇性地越過某些外顯子或某個(gè)剪接點(diǎn)進(jìn)行變位剪接,產(chǎn)生出組織或發(fā)育階段性特異性mRNA,稱為內(nèi)含子的變位剪接.脊椎動(dòng)物中大約有5%的基因能以這種方式進(jìn)行剪接,保證各同源蛋白質(zhì)之間既具有大致相同的結(jié)構(gòu)或功能域,又具有特定的性質(zhì)差異,這無疑大大拓展了基因所攜帶的遺傳信息.
生物體內(nèi)的各種內(nèi)含子：
GU-AG 類（主要內(nèi)含子）： 細(xì)胞核,pre-mRNA（真核）
AU-AG類 （次要內(nèi)含子）： 細(xì)胞核,pre-mRNA（真核）
1類內(nèi)含子：細(xì)胞核,pre-mRNA（真核）,細(xì)胞器RNA,少數(shù)細(xì)菌RNA
2類內(nèi)含子： 細(xì)胞器RNA,部分細(xì)菌RNA（主要存在于真核生物的線粒體和葉綠體rRNA基因中）
（以上第3,4種內(nèi)含子不同于第1,2種內(nèi)含子：因?yàn)槠鋬?nèi)含子本身具有催化活性,能進(jìn)行內(nèi)含子的自我剪接,而無需借助于形成剪接體.）
3類內(nèi)含子：細(xì)胞器RNA
雙內(nèi)含子：細(xì)胞器RNA
pre-tRNA中的內(nèi)含子：細(xì)胞核,pre-tRNA（真核）
其中,1類內(nèi)含子的剪接主要是轉(zhuǎn)酯反應(yīng),剪接反應(yīng)實(shí)際上是發(fā)生了兩次磷酸二酯鍵的轉(zhuǎn)移.第一個(gè)轉(zhuǎn)酯反應(yīng)由一個(gè)游離的鳥苷或鳥苷酸（GTP、GMP或GDP）介導(dǎo),其3‘-OH作為親核集團(tuán)攻擊內(nèi)含子5’端的磷酸二酯鍵,從上游切開RNA鏈,在第二個(gè)轉(zhuǎn)酯反應(yīng)中,上游外顯子的自由3‘-OH作為親核基團(tuán)攻擊內(nèi)含子3’位核苷酸上的磷酸二酯鍵,使內(nèi)含子完全被切開,上下游兩個(gè)外顯子通過新的磷酸二酯鍵重新連接.
2類內(nèi)含子切除體系中,轉(zhuǎn)酯反應(yīng)無需游離鳥苷酸或鳥苷,而是由內(nèi)含子本身的靠近3‘端的腺苷酸2’-OH作為親核基團(tuán)攻擊內(nèi)含子的5‘端的磷酸二酯鍵,從上游切開RNA后形成套索裝結(jié)構(gòu).再由上游外顯子的自由3’-OH作為親核基團(tuán)攻擊內(nèi)含子3‘位核苷酸上的磷酸二酯鍵,使內(nèi)含子被完全切開,上下游兩個(gè)外顯子通過新的磷酸二酯鍵重新連接.
RNA的編輯、再編碼及化學(xué)修飾
1 RNA的編輯
RNA的剪接是某些RNA,特別是mRNA前體的一種加工方式,如插入、刪除或取代一些核苷酸殘基.介導(dǎo)RNA編輯的機(jī)制有兩種：
一 特異性脫氨基作用
比如：哺乳動(dòng)物的載脂蛋白mRNA的編輯其蛋白編碼區(qū)的DNA序列在所有組織中都一樣；在肝臟中該基因轉(zhuǎn)錄為完整的蛋白質(zhì),而在腸中合成的Pr長(zhǎng)度只有其一半（只是全長(zhǎng)載脂蛋白的N端）,是由于2153位上的密碼子從CAA突變?yōu)閁AA（使編碼谷氨酰胺的密碼子變?yōu)榻K止密碼子）.還有一個(gè)例子大鼠腦中的谷氨酸受體蛋白mRNA經(jīng)編輯后,分子中有多個(gè)編碼谷氨酸的密碼子變成了在控制通過神經(jīng)遞質(zhì)的離子流過程中又主要作用的精氨酸,表明RNA的編輯可能是充分發(fā)揮生理功能必需的.
以上兩種情況分別由胞嘧啶和腺嘌呤脫氨酶所催化；通常情況下該酶促反應(yīng)的特異性不強(qiáng),腺嘌呤脫氨酶可作用于雙鏈RNA區(qū)的任何腺苷酸殘基；但是,RNA的編輯發(fā)生在帶有具催化作用的脫氨酶亞基的復(fù)合體中,有附加的RNA結(jié)合區(qū)能幫助識(shí)別所編輯的特異性靶位點(diǎn).
二 引導(dǎo)RNA指導(dǎo)的尿嘧啶插入或刪除
指導(dǎo)RNA：特異性插入這些殘基的信息來自因?yàn)樗信c編輯后mRNA互補(bǔ)的核苷酸序列,指導(dǎo)RNA與被編輯區(qū)及周圍部分核酸序列雖然有相當(dāng)程度的互補(bǔ)性,但該RNA上存在一些未能配對(duì)的腺嘌lin,形成缺口為插入尿嘧啶提供了模板.
RNA編輯具有重要的生物學(xué)意義：
校正作用；調(diào)控翻譯；擴(kuò)充遺傳信息
2 RNA的再編碼：mRNA在某些情況下不是以固定的方式翻譯,而可以改變?cè)瓉淼木幋a信息,以不同的方式進(jìn)行編碼
包括：+1/-1移位；核糖體跳躍
3 RNA的化學(xué)修飾
六大類化學(xué)修飾：甲基化；去氨基化,硫代（S代替堿基的O分子）,堿基的同分異構(gòu)化（尿嘧啶變構(gòu)生成假尿嘧啶）；二價(jià)鍵的飽和化；核苷酸的替代（用不常見的核苷酸替換常見的核苷酸）
核酶
核酶（ribozyme）是指一類具有催化功能的RNA分子,通過催化靶位點(diǎn)RNA鏈中磷酸二酯鍵的斷裂,特異性地剪切底物RNA分子,從而阻斷基因的表達(dá).
核酶的催化功能與其空間結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系,目前已知有多種特殊結(jié)構(gòu)的核酶：
RNaseP的RNA堿基（M1 RNA）、錘頭型、發(fā)夾型丁型肝炎病毒RNA、1類內(nèi)含子和2類內(nèi)含子,大多有hammerhead structure.
不同的核酶可分為兩類：
1 剪切型核酶：只剪不接,如M1 RNA
2 剪接型核酶：該酶具有序列特異的內(nèi)切核酸酶、RNA連接酶等多種酶活性,如1類和2類內(nèi)含子.