RNA剪接

'''剪接'''（{{lang-en|Splicing}}，又稱'''拼接'''），是一種[[基因重組]]技術，在[[遺傳學|分子生物學]]中是指[[基因]]資訊在[[轉錄]]后的一種修飾，即將[[內含子]]移除及合并[[外顯子]]。是[[真核生物]]的[[信使RNA]]/信使RNA[[前體]]（precursor messenger [[RNA]]）變成成熟mRNA的過程之一。這也是真核生物與[[原核生物]]的區別之一（請參看順反子）。這些成熟的mRNA會接著進行[[蛋白質生物合成]]中的[[翻譯 (遺傳學)|翻譯]]，以產生[[蛋白質]]，稱[[轉譯]]作用。 剪接是[[核糖核酸]]（RNA）[[核苷酸]]之間的一連串[[生化反應]]，并由小[[核核]][[糖蛋白]](snRNP)中的snRNA負責[[催化]]并作用。也有一些類型不需外在催化物質，而是在特定二價[[金屬離子]]存在的情況下，以自我催化方式進行剪接，如第I型或第II型內含子 (type-I or type-II intron)。 [[File:Pre-mRNA to mRNA_zh.png|right|thumbnail|450px|right|mRNA前體的外顯子（exon）及內含子（intron）圖解。]]

== 剪接途徑 ==

'''RNA剪接'''可以有多種的方式。剪接的型式以內含子的結構及剪接所需的剪接因子而定。此外，RNA剪接還分為[[分子]]內 (intramolecular) 剪接 (''cis'' splicing) 以及分子間 (intermolecular) 剪接 (''trans'' splicing)。但不論哪一種途徑，移除的內含子都會被拋棄。

=== [[剪接體]] ===

內含子經常存在于真核生物的蛋白質編碼基因(coding gene)中。在內含子里，需要有 5' [[剪接位點]](5' splice site)、3' 剪接位點(3' splice site)及剪接分枝[[位點]](branch point)來進行剪接。剪接是由剪接體（''Spliceosome''）來催化，它是以五個不同的[[小核]]核糖核酸 (snRNs) 以及不下于一百個蛋白質所組成的大型核糖核酸[[蛋白質復合物]]，稱為小核核糖蛋白(snRNP)。snRNP 的 RNA 會與內含子行[[雜交反應]](hybridization)，并且參與剪接的[[催化反應]]。

=== 自剪接 ===

{{TransHint|自剪接|self-splicing}}出現在稀少的內含子組成[[核酸酶]]，核酸酶在只有RNA的情況下代替了剪接體的功能。自剪接的內含子有兩種，稱為第Ｉ型及第Ⅱ型。第Ｉ型及第Ⅱ型內含子以與剪接體類似的方式進行剪接，但不需要任何蛋白質。這種相似性使人相信這些內含子與剪接體在[[演化]]過程上有著關連。自剪接亦可能是非常古老，且可能出現在一個還未有蛋白質的核糖核酸世界。雖然以下兩種剪接可以在沒有蛋白質的情況下進行，但依然會額外的使用5個RNA分子及超過50多個蛋白質，并水解多個[[三磷酸腺苷]]（[[ATP]]）分子。使用 ATP 是要提高剪接mRNA的準確性，避免出現錯誤。

以下兩次[[交酯化|轉酯化]]是第Ｉ型內含子自剪接的特征：
#游離[[鳥嘌呤]][[核苷酸]]（被包在內含子中）的3'[[羥基]]，或是核苷酸輔助因子（即[[鳥苷單磷酸]]（GMP）、[[二磷酸鳥苷|鳥苷二磷酸]]（GDP）、[[鳥苷三磷酸]]（GTP））攻擊內含子的5'剪接位點。內含子并不形成套索結構，而該鳥糞苷則會從內含子中轉移位置到內含子的5'位，從而成為第I型內含子的第一個核苷酸。
#內含子5'剪接位點上游外顯子最后一個核苷酸的3'羥基變成親核基，而第二次交酯化/轉酯化會將兩個外顯子接合。

以下是第Ⅱ型內含子自剪接的特征（與第Ｉ型相同是兩次交酯化）：
#內含子內特定[[腺苷]]的2'羥基攻擊5'剪接位點，從而形成一個套索。
#5'[[外顯子]]的3'羥基新親核基于3'剪接位點引發第二次的交酯化/轉酯化反應，從而將兩個外顯子接合。

=== 轉運RNA剪接 ===

[[轉運RNA]]（tRNA）剪接是另一種較罕見的剪接方法，但是卻經常在 tRNA 出現。它的剪接反應涉及與剪接體或自剪接不同的[[生物化學]]過程。核糖核酸[[酶切]]開RNA，而[[連接酶]] (RNA ligase) 則將外顯子接合。這種剪接方式同樣不需要任何RNA分子來催化，而是一種全由蛋白質催化和作用的反應。整個過程中并未有交酯化/轉酯化作用。

== 演化 ==

在所有[[界 (生物)|生物界]]或[[域 (生物)|生物域]]中都有出現剪接，剪接的幅度及類型在主要的[[門 (生物)|生物門]]中都可以非常不同。真核生物中RNA剪接好發于mRNA及一些[[非編碼RNA]]。原核生物則很少剪接，但多是非編碼RNA。兩種生物最大的差異是原核生物沒有剪接體剪接途徑。

{| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" align="center" class="wikitable" |+'''拼接差異比較''' |- !||style="background:#efefef;"|真核生物||style="background:#efefef;"|原核生物 |- |剪接體||align="center"|+||align="center"|- |- |自剪接||align="center"|+||align="center"|+ |- |tRNA||align="center"|+||align="center"|+ |}

由于剪接體內含子并非在所有[[種 | 生物種]]中得到保存，有人便因此質疑剪接體演化的起始點。現時有兩種建議的模式：內含子先天存在理論及內含子后天衍生理論。

== 生物化學過程 ==

[[File:Two-step Splicing Reaction_zh.png|thumb|400px|剪接的生物化學圖解]] 剪接體剪接及自剪接涉及兩個步驟的生物化學過程。兩個步驟均需要在RNA間進行[[交酯化|轉酯化]]反應。但是tRNA剪接則沒有交醋化/轉酯化過程。

剪接體及自剪接交酯化反應的發生有特定的次序。首先，一個在內含子的特定“剪接分枝位點”核苷酸會與這個內含子的第一個核苷酸產生[[交酯化|轉酯化]]反應，形成兩個RNA分子，一個是“內含子套索”另一個則是內含子前的外顯子。第二，第一個外顯子最后的核苷酸會與第二個外顯子的首個核苷酸產生[[交酯化|轉酯化]]反應，連接外顯子并釋放內含子套索。

== [[選擇性剪接]] ==

:{{main|選擇性剪接}}
在很多時候，剪接過程可以透過對同一個基因轉錄的相同pre-mRNA使用不同的剪接選擇，產生不同的mRNA異構物(isoform)，最后產生多種相似卻又獨特的蛋白質，或是產生出穩定性低的mRNA產物以達到調節基因表現的目的。而由于選擇性剪接的存在而使基因組可以產生比基因子量還多許多倍的基因產物。

Pre-mRNA的剪接也并不是完美的。據估計，人[[體細胞]]中有約70%的基因會進行選擇性剪接。而其中又有三分之二以上的剪接產物 (spliced transcripts) 因為剪接過程的不夠精確、或是形成未成熟的[[終止密碼子]] (premature termination codon, PTC) 而造成該 RNA 的降解 (RAN degradation)<ref>{{Cite journal | author = Sorek R, Shamir R, Ast G | title = How prevalent is functional alternative splicing in the human genome? | journal = Trends Genet | year = 2004 | volume = 20 | issue = 2 | pages = 68-71 | id = PMID 14746986 }}</ref>。另有研究顯示，剪接過程中的交酯化/轉酯化反應在特定條件下是可逆的<ref>{{Cite journal | author = Tseng CK, Cheng SC | title = Both Catalytic Steps of Nuclear Pre-mRNA Splicing Are Reversible | journal = Science | year = 2008 | volume = 320 | issue = 5884 | pages = 2409-20 | id = PMID 18583613 }}</ref>。這對于剪接反應如何維持或調結其精確性提供了新的思路，并對如何治療因剪接錯誤而起的人類疾病提供了新方向。

== 剪接的實驗處理 ==

干擾 mRNA 剪接的實驗可以透過將以[[嗎啉基]]或[[肽核酸]]修飾之[[反義寡核苷酸]]結合在 snRNP 于 mRNA 上的[[結合位點]]、型成套索結的核苷酸分支點或剪接調控因子的結合位點上<ref>{{Cite journal | author = Bruno IG, Jin W, Cote GJ | title = Correction of aberrant FGFR1 alternative RNA splicing through targeting of intronic regulatory elements | journal = Hum Mol Genet | year = 2004 | volume = 13 | issue = 20 | pages = 2409-20 | id = PMID 15333583 }}</ref>來作出修改。<ref>{{Cite journal | author = Draper BW, Morcos PA, Kimmel CB | title = Inhibition of zebrafish fgf8 pre-mRNA splicing with morpholino oligos: A quantifiable method for gene knockdown | journal = Genesis | year = 2001 | volume = 30 | issue = 3 | pages = 154-6 | id = PMID 11477696 }}</ref><ref>{{Cite journal | author = Sazani P, Kang SH, Maier MA, Wei C, Dillman J, Summerton J, Manoharan M, Kole R | title = Nuclear antisense effects of neutral, anionic and cationic oligonucleotide analogs | journal = Nucleic Acids Res | year = 2001 | volume = 29 | issue = 19 | pages = 3965-74 | id = PMID 11574678 }}</ref>

另外，籍由影響剪接調控因子在[[細胞]]的正常表現，或是在[[試管]]反應中控制調控因子的相對濃度，甚至是剪接體的相對濃度都能達成對 mRNA 剪接干擾的目的。

== 剪接誤差 ==

內含子或外顯子的[[突變]]可以阻礙剪接及從而影響[[蛋白質合成]]。一般的誤差包括：
*拼接位點的突變造成位點失去功能。這是因過早與終止[[密碼子]]的接觸、失去外顯子、或包含內含子。
*拼接位點附近的突變減少獨特性。這可以是因拼接位置的差異，引發插入或移除[[胺基酸]]，或通常是失去[[閱讀框架]]。
*拼接位點的移位。這是因包含或排除比預期更多的[[DNA]]，造成較長或較短的混合外顯子。
*選擇性剪接作用蛋白的影響。這些非剪接體的核糖核酸結合蛋白會影響剪接體對于剪接位點的選擇。通常的作用是各式[[閱讀框架]]的改變。

== 內部連結 ==
*[[cDNA]]
*[[外顯子]]
*[[內含子]]
*[[剪接體]]

== 參考 ==

<references />

{{Post transcriptional modification}}

[[Category:基因表現]] [[Category:剪接體]] [[Category:RNA剪接| ]]
==參考來源==
*[http://zh.wikipedia.org/wiki/RNA%E5%89%AA%E6%8E%A5 維基百科-RNA剪接]