pre-mRNA, pre-mRNA splicing ()pre-mRNAmRNARNARNA(mRNA)RNA RNA splicing 
図1.mRNA前駆体におけるエクソンとイントロンおよびスプライシングを受けた後の成熟mRNAの簡略図。UTRはmRNA末端にあるエクソンの非翻訳領域。

概要

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[1] intron [2] exon [3]DNA使mRNApre-mRNA
 DNA
  EEEEEEEEEEEiiiiiiiiiiiiEEEEEEEEEEEEE
  EEEEEEEEEEEiiiiiiiiiiiiEEEEEEEEEEEEE



          転写  ↓
 pre-mRNA
  EEEEEEEEEEEiiiiiiiiiiiiEEEEEEEEEEEEE
スプライシング等↓
 mRNA
     EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE
          翻訳  ↓
 タンパク質
           AAAAAAAA
 E:エクソン i;イントロン A:アミノ酸

 2Pre-mRNA

スプライシング反応にかかわるイントロンの構造

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Pre-mRNA 5'- 5' splice site 3'- 3' splice site [4]()branch point site 35'-3'-5'3'23'-3'-( polypyrimidine tract)

Pre-mRNA consensus sequence 5'-GU3'-AGA[1]GU-AG14GU-AG[2]
 
3.GU-AG(exon)(intron)1.3'-2.3.4.5'-
 5' NNNNNNNAGgtragunnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnyuraynnnnnnyyyyyyyyyynagRNNNNNNNNN 3'
            ^                                            ^       ^^^^^^^^^^  ^
          5' ss                                   分岐部位            3' ss
                                                             ポリピリミジントラクト
 図4.大文字はエクソン、小文字はイントロンを表す。核酸略号は塩基配列参照。

8[3]
GU-AGイントロン
真核生物の核内mRNA前駆体
AU-ACイントロン
真核生物の核内mRNA前駆体
グループI
真核生物の核内rRNA前駆体、細胞小器官RNA、ごく一部の細菌RNA
グループII
細胞小器官RNA、一部の原核生物RNA
グループIII
細胞小器官RNA
ツイントロン
細胞小器官RNA
tRNA前駆体イントロン
真核生物の核内tRNA前駆体
古細菌のイントロン
さまざまなRNA

スプライシング反応の中心機構(スプライソソーム)

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pre-mRNA spliceosome 1505RNA[4]RNA5RNA(U1,U2,U4,U5,U6)RNA small nuclear RNA:snRNA RNA100300bp()[4]RNA- small nuclear ribonucleoprotein particle:snRNP()

snRNPsnRNP35'-2RNA[5]

U1 snRNP

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U1 snRNP5'3'2[5]

U2 snRNP

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U2 snRNPU6U2U6IU25'U63'2[6]

U4 snRNP

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図5.U4およびU6 snRNA複合体

U4U6IIIU4U6U6U4U6U2U4U6U2

U5 snRNP

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U5 snRNPはイントロン第二の反応を成功させるように、イントロン両側のエクソンと相互作用して接近させる。U5 snRNPにはどのsnRNPともmRNA前駆体とも相補的な配列がない。SontheimerとSteitzの実験によると、第二スプライシング反応で5'末端から39-41番目にあるウリジンが、ラリアット構造とつながっているエクソン5'末端とイントロンから切り離されたエクソン3'末端の両ウリジンに結合するようである。これが接近を引き起こす。

U6 snRNP

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U6 snRNPU15'-Christine GuthrieJoan SteitzU6ACAGAG+4+6UGU[7]

U6 snRNPmRNA

スプライシングの過程

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図6.スプライシングにおける2段階のエステル転移反応

2 transesterification 5'3'mRNA2

A2'OH(2'-OH)5'-G[1]5SN2[8]5'5'AA2 lariat structure 

5'3'-OH3'-[9]25'3'()

 

7

5'3'21#2 trans-splicing RNAmRNA[4]mRNA5'[4]Y[4]

核内mRNA前駆体のスプライシング

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8SnRNP
1. U1 snRNPmRMA5'U2 snRNPA
2. U4/U6, U5 SnRNPB
3. U1, U4 SnRNPCmRMA

mRNAU1 snRNP5'-mRNAU2AFPy3'-BBPmRNARNA:E Early complex:E complex 

U2AFU2 snRNPBBPA A complex 5'-U2 snRNPAA5'-[10]

U4,U5,U6 snRNP3AB B complex 31U4U6RNAU52BU1U65'-

C C complex U4U6U2U2U6RNAmRNA[10]5'-5'-3'-2U5 snRNPmRNAsnRNPGT-AGAT-ACU1U2U4U6U11U12U4atacU6atacsnRNP使

スプライソソームがスプライシングの失敗を防ぐ機構

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4

78363150bp3000bp[11]80bpsnRNP

2[11] exon skipping 5'-3'-3'-[12]mRNA cryptic splice site [12]

2 ()RNAII5'-C便[13]5'-mRNA3'-()3'-5'-SR[6] exonic splicing enhancer:ESESRU2AF3'-U1 snRNP5'-[13]

自己スプライシング型イントロン

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mRNA[7]III24001000bp[14]

IImRNAA5'-mRNAID5'-3'-[15]IC5'-VIDVIVI

ImRNAAG[16]mRNAGG5'-G5'-5'3'mRNA3'3'5'5'-I

IIIG[14]5'-G[14]

IIIin vitro[14]RNAin vitro[14]

選択的スプライシング

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1mRNAmRNAmRNA alternative splicing 1mRNAsplice variant
例
 mRNA前駆体
          AAAAiiiiiiiiiiBBBBiiiiiiiiiiiiCCCCiiiiiiiiiiDDDD
                                       
               ↓                                 ↓
         エクソンCを含まない                     エクソンCを含む
               ↓                                 ↓
 mRNA
          AAAABBBBDDDD                     AAAABBBBCCCCDDDD
               ↓                                 ↓
 タンパク質   
              XXXX                              ZZZZZ
           活性型タンパク質                        非活性型タンパク質

 9

注釈

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(一)^ 3()

(二)^  intervening sequences:IVS  Walter Gillbert 

(三)^ RNAmRNA5'3'X調RNARNA

(四)^ 5'-3'- donor site  acceptor site 使

(五)^ 1986Yuan ZhuangAlan WeinerU1 snRNAE1A35'-9S,12S,13S3mRNA12S5'-+5+6(5'56)GGAUU112S9S13S12SZhuangWeiner13S5'-U1mRNAU113SmRNAU1

(六)^ SR(S)(R)RNASR( 6p431)()

(七)^ RNA1

出典

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  1. ^ a b 『ワトソン 遺伝子の分子生物学第6版』、著者:James D.Watson, Tania A.Baker, Stephen P. Bell, Alexander Gann,Michael Levine, Richard Losick、監訳者:中村桂子、発行:東京電機大学出版社、2010、ISBN 978-4-501-62570-2 C3045、p418
  2. ^ 田村隆明・山本雅著 『分子生物学イラストレイテッド』 羊土社 2009年3月10日第3版発行 ISBN 978-4-7581-2002-9 p.148
  3. ^ 『ゲノム 第3版 新しい生命情報システムへのアプローチ』、著者:T.A.Brown、監訳者:村松正實(まさみ)・木南(こみなみ)凌、発行:株式会社メディカル・サイエンス・インターナショナル、2007、p361
  4. ^ a b c d e 『ワトソン 遺伝子の分子生物学第6版』、p422
  5. ^ 『ワトソン 遺伝子の分子生物学第6版』、p423
  6. ^ 『ウィーバー 分子生物学 第4版』、著者:Robert F. Weaver、監訳者:杉山弘・井上丹・森井孝、出版:化学同人、2008、p452
  7. ^ 『ウィーバー 分子生物学 第4版』、著者:Robert F. Weaver、監訳者:杉山弘・井上丹・森井孝、出版:化学同人、2008、p450
  8. ^ 『ワトソン 遺伝子の分子生物学第6版』、p420
  9. ^ 『ワトソン 遺伝子の分子生物学第6版』、p421
  10. ^ a b 『ワトソン 遺伝子の分子生物学第6版』、p424
  11. ^ a b 『ワトソン 遺伝子の分子生物学第6版』、p430
  12. ^ a b 『ゲノム 第3版 新しい生命情報システムへのアプローチ』、p364
  13. ^ a b 『ワトソン 遺伝子の分子生物学第6版』、p431
  14. ^ a b c d e 『ワトソン 遺伝子の分子生物学第6版』、p427
  15. ^ 『ウィーバー 分子生物学 第4版』、著者:Robert F. Weaver、監訳者:杉山弘・井上丹・森井孝、出版:化学同人、2008、p454
  16. ^ 『ワトソン 遺伝子の分子生物学第6版』、p426

参考文献

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  • Warf MB, Berglund JA. "Role of RNA structure in regulating pre-mRNA splicing." Trends Biochem Sci. 2010 Mar;35(3):169-78. PMID 19959365
  • Shi Y, Chan S, Martinez-Santibañez G. "An up-close look at the pre-mRNA 3'-end processing complex." RNA Biol. 2009 Nov-Dec;6(5):522-5. PMID 19713761
  • Buratti E, Baralle FE. "Influence of RNA secondary structure on the pre-mRNA splicing process." Mol Cell Biol. 2004 Dec;24(24):10505-14. PMID 15572659