RNA加工與RNA世界

自我剪接內含子(self-splicing intron)

/ self-SPLY-sing IN-tron /

我們通常把剪接想像成一台大機器——剪接體——開過來,把內含子從RNA上切掉。但有些內含子根本不需要任何機器。在合適的條件下,它們自己摺疊起來、把自己切出來,再把兩側的外顯子重新接上,全程沒有蛋白質酶、也沒有剪接體參與。這些就是自我剪接內含子,正是它們這個意外,揭示了RNA可以是催化劑。

主要有兩大家族。I型內含子摺疊成一個精確的形狀,用一個游離的鳥苷核苷酸作為化學攻擊者,打斷第一個剪接位點,再完成第二次切割,把自己以線性片段的形式釋放出來,並接合外顯子。II型內含子做的事則驚人地眼熟:它摺疊起來,用一個內部的分支點腺苷去攻擊5'位點,形成一個套索——和剪接體所做的一模一樣。兩種情形下,催化劑都是RNA自己摺疊出來的結構;這個內含子是在對自己充當核酶。

這不只是一樁奇聞。II型自我剪接內含子與剪接體內含子如此相像,連套索都一樣,因而被廣泛視為我們這套剪接體的祖先:一條曾經能自我剪接的RNA,在演化的長河裡招募了輔助RNA和蛋白質,讓它們接管了這項工作,從而變成了現代以snRNP為基礎的剪接體。於是自我剪接內含子成了RNA曾經自行加工那一刻的活化石,也是支持RNA世界的一塊關鍵證據。

在池塘裡的四膜蟲這種原生動物中,一段位於核糖體RNA前體裡的I型內含子,在試管中只加入鹽類和一個鳥苷的條件下就能把自己剪接出來——全程沒有蛋白質。Tom Cech在1982年的這個實驗,首次證明RNA能催化自身的剪接。

有些內含子無需任何蛋白質酶就能把自己切除——這是RNA能夠催化的首個證明。

自我剪接在你的細胞裡並非常態——人類絕大多數內含子是由剪接體切除的,自我剪接內含子主要存在於細胞器、細菌和某些低等真核生物中。它們的重要性在於演化與概念層面,而不是對人類日常剪接的描述。

又稱
autocatalytic introngroup I introngroup II intron自剪接内含子自催化内含子