自我剪接内含子(self-splicing intron)
/ self-SPLY-sing IN-tron /
我们通常把剪接想象成一台大机器——剪接体——开过来,把内含子从RNA上切掉。但有些内含子根本不需要任何机器。在合适的条件下,它们自己折叠起来、把自己切出来,再把两侧的外显子重新接上,全程没有蛋白质酶、也没有剪接体参与。这些就是自我剪接内含子,正是它们这个意外,揭示了RNA可以是催化剂。
主要有两大家族。I型内含子折叠成一个精确的形状,用一个游离的鸟苷核苷酸作为化学攻击者,打断第一个剪接位点,再完成第二次切割,把自己以线性片段的形式释放出来,并接合外显子。II型内含子做的事则惊人地眼熟:它折叠起来,用一个内部的分支点腺苷去攻击5'位点,形成一个套索——和剪接体所做的一模一样。两种情形下,催化剂都是RNA自己折叠出来的结构;这个内含子是在对自己充当核酶。
这不只是一桩奇闻。II型自我剪接内含子与剪接体内含子如此相像,连套索都一样,因而被广泛视为我们这套剪接体的祖先:一条曾经能自我剪接的RNA,在演化的长河里招募了辅助RNA和蛋白质,让它们接管了这项工作,从而变成了现代以snRNP为基础的剪接体。于是自我剪接内含子成了RNA曾经自行加工那一刻的活化石,也是支持RNA世界的一块关键证据。
在池塘里的四膜虫这种原生动物中,一段位于核糖体RNA前体里的I型内含子,在试管中只加入盐类和一个鸟苷的条件下就能把自己剪接出来——全程没有蛋白质。Tom Cech在1982年的这个实验,首次证明RNA能催化自身的剪接。
有些内含子无需任何蛋白质酶就能把自己切除——这是RNA能够催化的首个证明。
自我剪接在你的细胞里并非常态——人类绝大多数内含子是由剪接体切除的,自我剪接内含子主要存在于细胞器、细菌和某些低等真核生物中。它们的重要性在于演化与概念层面,而不是对人类日常剪接的描述。