对剪接体的肤浅认识

剪接体的精细结构（来自“生物谷”）

高中生物浙科版教材中，在基因表达的内容中，重点讲述RNA聚合酶和核糖体的作用，而对“转录形成的mRNA需要剪切加工，形成成熟的mRNA”，仅仅提到了需要这个过程，至于如何进行加工的机理教学不作要求，教材也没有介绍。事实上，是通过一种复合体——剪接体发挥作用，剪接体的结构和作用的机理还在研究过程中。下面通过学习最新研究成果，对剪接体作一简单认识。

一、最新科技成果（来自于网络）

在分子生物学上，“中心法则”是描述细胞最基础也最核心的生命活动基因表达的一套规律，于1957年由英国生物学家克里克提出，对中心法则各个环节中重要生物大分子的组成、结构和功能的研究从来都是生命科学家们追逐的前沿热点。

北京时间8月21日凌晨，著名的《科学》杂志在线发表了清华大学生命科学学院施一公教授研究组的两篇具有里程碑意义的论文，宣布得到了高分辨率的剪接体三维结构和剪接体对前体信使RNA执行剪接的基本工作机理，从而将分子生物学的“中心法则”在分子机理的研究上大幅度向前推进。

这两篇文章的题目分别为“3.6埃的酵母剪接体结构（Structureof a Yeast Spliceosome at 3.6 AngstromResolution）”和“前体信使RNA剪接的结构基础（StructuralBasis of Pre-mRNA Splicing）”。第一篇文章报道了通过单颗粒冷冻电子显微镜（冷冻电镜）方法解析的酵母细胞剪接体近原子水平分辨率的三维结构，第二篇文章在此结构的基础上进行了详细的分析，阐述了剪接体对前体信使RNA执行剪接的基本工作机理（如下图）。清华大学生命科学学院博士后闫创业、医学院博士研究生杭婧和万蕊雪为两篇文章的共同第一作者，施一公是两篇文章的通讯作者。 

信使RNA被剪切、连接的原子模型

在施一公获得的酵母剪接体高分辨率的三维结构中可以看出，剪接体的外形轮廓十分不对称，各个蛋白相互缠绕，形成了分子量和体积巨大的复合物（如下图）。

施一公团队获得的剪接体高分辨率的三维结构 

研究过程：在非常低的温度下将它们速冻后（冷冻电镜技术），研究人员在尽可能接近自然状态下观察这种剪接体单元。依据成千上万张不同角度的图片，构建出剪接体的三维结构。 

二、对剪接体的了解（参考有关的资料）

1．基因表达过程

在所有真核细胞中，基因表达分三步进行，分别由RNA聚合酶（RNApolymerase）、剪接体（Spliceosome）、和核糖体（Ribosome）执行。

首先，储存在遗传物质DNA序列中的遗传信息必须通过RNA聚合酶的作用转变成前体信使RNA（precursormessenger RNA，简称pre-mRNA），这一步简称转录（transcription）；其次，前体信使RNA由多个内含子和外显子间隔形成，必须通过剪接体的作用去除内含子、连接外显子之后才能转变为成熟的信使RNA，这一步简称剪接（splicing）；第三，成熟的信使RNA必须通过核糖体的作用转变成蛋白质之后才能行使生命活动的各种功能。描述这一过程的规律被称为生物学的中心法则，其在生命科学领域具有核心重要性。

2．剪接体的结构组成和作用 

在剪接过程中形成的剪接复合物称为剪接体，剪接体的主要组成是蛋白质和小分子的核RNA（snRNA），其大小为60S，它是在剪接过程的各个阶段随着snRNA的加入而形成的。也就是说在完整的pre-mRNA上形成的一个剪接中间体。

剪接体的装配同核糖体的装配相似。依靠RNA－RNA、RNA－蛋白质、蛋白质－蛋白质等三方面的相互作用。可能比核糖体更复杂，要涉及snRNA的碱基配对，相互识别等。

由多个核蛋白聚集而成，具有识别mRNA前体的5'剪接位点、3'剪接位点和分支点的功能。

剪接体作用模式图

这个叫做“RNA剪接”的过程发生在细胞核的剪接体中。利用一个大的蛋白复合体和短链RNA，剪接体能识别编码片断的开始和结束，它能精确地剪切并将片断缝制在一起。

三、研究的意义

   剪接体的结构研究，一直认为是最值得期待的结构生物学研究。许多疾病的发生似乎都与这个过程—“RNA剪接”的错误有关，并且了解这个“剪接体”的工作情况可能使我们有一天能够校正或预防这个过程中错误的发生。