RNA剪接(RNA splicing)
/ AR-en-ay SPLY-sing /
想像一位電影剪輯師拿到一卷膠片,好的鏡頭之間隔著大段的場記板、拍壞的廢片和空白引帶。剪輯師的工作是把鏡頭之間的所有廢料剪掉,再把要保留的鏡頭拼接成一部連貫的電影。RNA剪接就是細胞對一條剛造好的轉錄本做同樣的事:剪掉非編碼的段落,把編碼的段落連起來。
真核生物的基因是被打斷的:它的編碼信息被分成一段段叫外顯子的片段(被表達出來的部分,要保留的鏡頭),中間隔著內含子(間插序列,鏡頭之間的廢料)。整個基因,連同內含子,一起被轉錄成前體mRNA。隨後剪接精確地切除每一個內含子,並把兩側的外顯子首尾相連地拼接起來,使最終的mRNA讀起來是一段不間斷的編碼序列。切口必須精確到單個核苷酸——哪怕錯一個鹼基都會移動閱讀框、把蛋白質打亂。內含子往往比外顯子長得多;一個人類基因在DNA上可達數萬個鹼基,可一旦內含子被去掉,得到的mRNA也許只有區區兩三千個鹼基。
那麼細胞究竟為什麼要帶著內含子,再不惜代價地轉錄又丟棄它們呢?答案的一部分是:剪接不只是收拾整齊——它是一個機會。因為外顯子可以用不止一種方式拼接(可變剪接),一個基因便能產出好幾種不同的蛋白質。內含子還讓進化能在基因之間洗牌外顯子,用舊零件搭出新蛋白質。所以看似凌亂的被打斷的基因,其實正是真核生物蛋白質驚人多樣性的一個來源。
如果一條前體mRNA讀作 外顯子1-內含子-外顯子2-內含子-外顯子3,剪接會去掉兩個內含子,把外顯子接起來,得到 外顯子1-外顯子2-外顯子3 作為成熟的編碼信息。被釋放出來的內含子序列隨後被降解。
剪接切除內含子、連接外顯子,使成熟mRNA讀起來是一段連續的編碼序列。
一個常見的誤解是認為內含子是無用的垃圾。許多內含子攜帶調控元件,內部還藏著別的基因(比如微小RNA),並且是可變剪接所必需的——所以細胞轉錄它們並不只是白白浪費能量。