RNA剪接(RNA splicing)
/ AR-en-ay SPLY-sing /
想象一位电影剪辑师拿到一卷胶片,好的镜头之间隔着大段的场记板、拍坏的废片和空白引带。剪辑师的工作是把镜头之间的所有废料剪掉,再把要保留的镜头拼接成一部连贯的电影。RNA剪接就是细胞对一条刚造好的转录本做同样的事:剪掉非编码的段落,把编码的段落连起来。
真核生物的基因是被打断的:它的编码信息被分成一段段叫外显子的片段(被表达出来的部分,要保留的镜头),中间隔着内含子(间插序列,镜头之间的废料)。整个基因,连同内含子,一起被转录成前体mRNA。随后剪接精确地切除每一个内含子,并把两侧的外显子首尾相连地拼接起来,使最终的mRNA读起来是一段不间断的编码序列。切口必须精确到单个核苷酸——哪怕错一个碱基都会移动阅读框、把蛋白质打乱。内含子往往比外显子长得多;一个人类基因在DNA上可达数万个碱基,可一旦内含子被去掉,得到的mRNA也许只有区区两三千个碱基。
那么细胞究竟为什么要带着内含子,再不惜代价地转录又丢弃它们呢?答案的一部分是:剪接不只是收拾整齐——它是一个机会。因为外显子可以用不止一种方式拼接(可变剪接),一个基因便能产出好几种不同的蛋白质。内含子还让进化能在基因之间洗牌外显子,用旧零件搭出新蛋白质。所以看似凌乱的被打断的基因,其实正是真核生物蛋白质惊人多样性的一个来源。
如果一条前体mRNA读作 外显子1-内含子-外显子2-内含子-外显子3,剪接会去掉两个内含子,把外显子接起来,得到 外显子1-外显子2-外显子3 作为成熟的编码信息。被释放出来的内含子序列随后被降解。
剪接切除内含子、连接外显子,使成熟mRNA读起来是一段连续的编码序列。
一个常见的误解是认为内含子是无用的垃圾。许多内含子携带调控元件,内部还藏着别的基因(比如微小RNA),并且是可变剪接所必需的——所以细胞转录它们并不只是白白浪费能量。