基因拼接
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基因拼接在遺傳學中是指在轉錄後基因資訊的修飾，即將內含子移除及合併外顯子。真核生物的前体信使RNA（pre-mRNA）要先进行剪接，才能產生成熟的mRNA。这也是真核生物与原核生物的区别之一（请参看顺反子）。這些成熟的mRNA會接著進行蛋白質生物合成中的翻譯，以產生蛋白質。拼接是核糖核酸（RNA）核苷酸之間的一連串生化反應，並由蛋白質或RNA，或同時由兩者所催化。
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[编辑] 拼接途徑
RNA拼接可以有多種的方式。拼接的種類以內含子的結構及拼接所需的催化劑而定。但不論哪一種途徑，移除的內含子都會被拋棄。
[编辑] 剪接體
剪接體的內含子經常存在於真核生物的蛋白質編碼基因中。在內含子中，需要有3'接合位點、5'接合位點及分枝位點來進行拼接。拼接是由剪接體來催化，它比以五個小核核糖核蛋白（snRNP）組成的RNA蛋白質複合物較大。snRNP的RNA部件會與內含子作出相互反應，並且涉及於催化反應中。
[编辑] 自剪接
自剪接出現在稀少的內含子組成核酸酶，核酸酶在只有RNA的情況下代替了剪接體的功能。自剪接的內含子有兩種，稱為Ｉ型及Ⅱ型。Ｉ型及Ⅱ型內含子以與剪接體類似的方式進行拼接，但不需要任何蛋白質。這種相似性使人相信這些內含子與剪接體在演化過程上有著關連。自剪接亦可能是非常古老，且可能出現在一個未有蛋白質的核糖核酸世界。雖然以下兩種拼接可以在沒有蛋白質的情況下進行，但依然會額外的使用5個RNA分子及超過50多個蛋白質，並水解多個三磷酸腺苷（ATP）分子。使用ATP是要提高拼接mRNA的準確性，避免出現錯誤。
以下兩次交酯化是Ｉ型內含子拼接的特徵：
- 浮游鳥嘌呤核苷酸（或在內含子中）的3'羥基，或是核苷酸輔助因子（即一磷酸鳥苷（GMP）、二磷酸鳥苷（GDP）、三磷酸鳥苷（GTP））攻擊磷酸鹽的5'拼接位點。
- 5'内含子的3'羥基變成親核的，而第二次交酯化會將兩個內含子接合。
以下是Ⅱ型內含子的拼接方式（與Ｉ型相同是兩次交酯化）：
- 內含子內特定腺苷的2'羥基攻擊5'拼接位點，從而形成一個套索。
- 5'外顯子的3'羥基於3'拼接位點引發第二次的交酯化，從而將兩個外顯子接合。
[编辑] 轉運RNA剪接
轉運RNA（tRNA）剪接是另一種較罕見的拼接方法，但是卻經常在tRNA出現。它的拼接反應涉及與剪接體或自剪接不同的生物化學過程。核糖核酸酶切開RNA，而連接酶則將外顯子接合。這種拼接方式同樣不需要任何RNA部件來催化。
[编辑] 演化
在所有生物界或生物域中都有出現拼接，拼接的幅度及種類在主要的生物門中都可以非常不同。真核生物拼接多種以蛋白質作編碼的mRNA及一些非編碼RNA。原核生物則很少拼接，但多是非編碼RNA。兩種生物最大的差異是原核生物沒有剪接體拼接途徑。
| 真核生物 | 原核生物 | |
|---|---|---|
| 剪接體 | + | - |
| 自剪接 | + | + |
| tRNA | + | + |
由於剪接體內含子並非在所有 生物種中得到保存，有質疑剪接體演化的開始時間。現時有兩種建議的模式：內含子先天存在理論及內含子後天衍生理論。
[编辑] 生物化學過程
剪接體拼接及自剪接涉及兩個步驟的生物化學過程。兩個步驟均需要在RNA核苷酸間進行交酯化反應。但是tRNA拼接則沒有交醋化過程。
剪接體及自剪接交酯化反應的發生有特定的次序。首先，一個在內含子的特定「分支點」核苷酸會與這個內含子的第一個核苷酸產生反應，形成「內含子套索」。第二，第一個外顯子最後的核苷酸會與第二個外顯子的首個核苷酸產生反應，連接外顯子並釋放內含子套索。
[编辑] 選擇性剪接
在很多時候，拼接過程可以透過對相同的mRNA使用不同的拼接，產生多種獨特的蛋白質。這種現象就稱為選擇性剪接。
[编辑] 拼接的實驗處理
拼接可以由實驗透過將嗎啉代或肽核酸等反義寡物結合在snRNP的結合位點、套索結的核苷酸分支點或拼接調控原素的結合位點[1]來作出修改。[2][3]
[编辑] 拼接誤差
內含子或外顯子的突變可以阻礙拼接及從而影響蛋白質生物合成。一般的誤差包括：
- 拼接位點的突變造成位點失去功能。這是因過早與終止密碼子的接觸、失去外顯子、或包含內含子。
- 拼接位點的突變減少獨特性。這可以是因拼接位置的差異，引發插入或移除胺基酸，或通常是失去閱讀框架。
- 拼接位點的移位。這是因包含或排除比預期更多的DNA，造成較長或較短的人類／山羊混合外顯子。
[编辑] 參考
- ↑ Bruno IG, Jin W, Cote GJ (2004). "Correction of aberrant FGFR1 alternative RNA splicing through targeting of intronic regulatory elements". Hum Mol Genet 13 (20): 2409-20. PMID 15333583.
- ↑ Draper BW, Morcos PA, Kimmel CB (2001). "Inhibition of zebrafish fgf8 pre-mRNA splicing with morpholino oligos: A quantifiable method for gene knockdown". Genesis (3): 154-6. PMID 11477696.
- ↑ Sazani P, Kang SH, Maier MA, Wei C, Dillman J, Summerton J, Manoharan M, Kole R (2001). "Nuclear antisense effects of neutral, anionic and cationic oligonucleotide analogs". Nucleic Acids Res 29 (19): 3965-74. PMID 11574678.
