RNA编辑功能的研究进展编辑功能的研究进展主要内容主要内容1.RNA编辑的定义编辑的定义2.RNA编辑现象的发现及类型编辑现象的发现及类型3.RNA编辑功能编辑功能4.RNA编辑的生物学意义编辑的生物学意义5. 展望展望1. 定义定义 RNA 编辑是指转录后的编辑是指转录后的RNA在编在编码区发生碱基的插入、删除或替换码区发生碱基的插入、删除或替换(修修饰饰)，使转录产物不能忠实地反映模板，使转录产物不能忠实地反映模板DNA的一级序列，并产生多态性的基的一级序列，并产生多态性的基因表达产物。因表达产物。2. 发现及类型发现及类型锥虫动质体锥虫动质体线粒体线粒体哺乳动物的哺乳动物的载体蛋白载体蛋白副粘病毒副粘病毒SV5P基因基因Benne et al 1986Chan et al 1987Thomas et al1988多种多种动物与物与高等植物高等植物.插入插入UCU插入插入Gp插入插入/删除编辑，即删除编辑，即将将碱基碱基从转录本中从转录本中加入或者加入或者删除，删除，如如U/C的插入或删除，的插入或删除，这种类型的特点是这种类型的特点是依赖于依赖于向导向导RNA（gRNA）来完成。来完成。p替换（修饰）编辑，即一种碱基转变成另一种，替换（修饰）编辑，即一种碱基转变成另一种，如如C-U、A-I、A-G和和U-C。Eg：动物物A-I纠正正基因组中因基因组中因G-A改变而导致蛋白质的改改变而导致蛋白质的改变变高等植物高等植物C-U通过对基因组编码的通过对基因组编码的C残基进行脱氨基来完残基进行脱氨基来完成成A-IC-U3. RNA编辑功能编辑功能 RNA编辑分布非常广泛，遍及编辑分布非常广泛，遍及原生动物、哺乳动物、植物、昆虫、原生动物、哺乳动物、植物、昆虫、真菌、病毒等生物，涉及到线粒体、真菌、病毒等生物，涉及到线粒体、叶绿体以及细胞核中的叶绿体以及细胞核中的3种种RNA编码编码基因（基因（mRNA、rRNA、tRNA）。）。编辑情况编辑情况RNA编辑编辑来来源源U插入插入/删除删除锥虫线粒体锥虫线粒体CU替换替换哺乳动物细胞核、植物线粒体哺乳动物细胞核、植物线粒体A I替换替换真核生物细胞核真核生物细胞核C插入插入变形菌变形菌G插入插入副黏液病毒副黏液病毒3.1 线粒体中的线粒体中的RNA编辑编辑 在高等植物线粒体中在高等植物线粒体中RNA编辑的方式编辑的方式是是CU替换替换，此外，此外，植物线粒体植物线粒体RNA的编辑偶尔的编辑偶尔也有也有UC替换替换。线粒体中线粒体中RNA编辑的功能：编辑的功能：u产生功能蛋白，产生功能蛋白，Eg：锥虫线粒体：锥虫线粒体U的插入的插入/删除，删除，CU。u改变遗传信息，改变遗传信息，Eg：小麦：小麦nad I基因由基因由CU，而产生新，而产生新起始密码子。起始密码子。u引起基因表达产物的多态性，引起基因表达产物的多态性，Eg：矮牵牛：矮牵牛atp 6 基因转录基因转录本中只有一种完全编辑转录本的终产物。本中只有一种完全编辑转录本的终产物。u与细胞质雄性不育，与细胞质雄性不育，Eg：小麦基因：小麦基因atp由由CU而终止。而终止。3.2 叶绿体中的叶绿体中的RNA编辑编辑 高等植物高等植物（Eg：烟草、水稻、黑松等烟草、水稻、黑松等）的的RNA编辑现编辑现象象也也发生在叶绿体中，大部分是发生在叶绿体中，大部分是CU的转换。的转换。叶绿体中叶绿体中RNA编辑的功能：编辑的功能：u可能参与基因表达调控。可能参与基因表达调控。u提高同源基因的氨基酸保守性。提高同源基因的氨基酸保守性。u编码区的编码在一定程度上还能提高转录本的稳定性和编码区的编码在一定程度上还能提高转录本的稳定性和编码蛋白的疏水性。编码蛋白的疏水性。3.3 细胞核中细胞核中RNA的编辑的编辑 3.3.1 mRNA的编辑功能的编辑功能AUGU的插入形成的插入形成起始密码子起始密码子核苷酸的插入产核苷酸的插入产生新的阅读框生新的阅读框U的插入形成的插入形成终止密码子终止密码子C-U的转换形成的转换形成起始密码子起始密码子碱基的转换引起剪切位点及碱基的转换引起剪切位点及相应氨基酸编码序列的改变相应氨基酸编码序列的改变碱基的转换删碱基的转换删除终止密码子除终止密码子C-U的转换形成的转换形成终止密码子终止密码子STOP 通过编辑产生或删除起始密码子和终止通过编辑产生或删除起始密码子和终止密码子密码子,使使mRNA在进行转译过程中遗传信在进行转译过程中遗传信息发生变化。息发生变化。Eg：锥虫锥虫植物细胞器植物细胞器人体内人体内U的插的插入入C UNew起始密码子起始密码子终止密码子终止密码子植物金鱼藻植物金鱼藻C U终止子止子丧丧失功能失功能 mRNA 编码序列区插入或删除单个核苷编码序列区插入或删除单个核苷酸后酸后, 能使其读码框移动从而形成新的开放阅能使其读码框移动从而形成新的开放阅读框读框, 这一变化使编码蛋白发生很明显的变化。这一变化使编码蛋白发生很明显的变化。Eg： 这种不同读码框的相互转变能够编码不这种不同读码框的相互转变能够编码不同的蛋白而发挥不同的生物学功能。同的蛋白而发挥不同的生物学功能。 副粘病毒副粘病毒P基基因因mRNA中中同一编辑位同一编辑位点点插入插入数目不等数目不等的核苷酸的核苷酸生成生成3种种阅读框框 通过编辑可以改变前体通过编辑可以改变前体mRNA 中的剪切中的剪切位点位点, 从而改变编码序列以发挥其功能。从而改变编码序列以发挥其功能。Eg：植物内植物内含子含子A I导致致剪切位点剪切位点的改的改变哺乳哺乳动物物编辑酶ADAR2自体自体编辑产生生可可变剪剪接位点接位点使受体使受体亚基具有潜基具有潜在的自主在的自主反反馈机制机制3.3.2 tRNA的编辑功能的编辑功能 tRNA 的编辑分别在一级结构、二级的编辑分别在一级结构、二级结构以及三级结构水平产生形成其结构所结构以及三级结构水平产生形成其结构所必须的元件必须的元件, 包括形成二级结构中的茎环。包括形成二级结构中的茎环。这些都可以通过核苷酸的缺失、插入或替这些都可以通过核苷酸的缺失、插入或替换实现。换实现。多多头绒泡菌线粒体基因组头绒泡菌线粒体基因组中中tRNA图图Eg： 多头绒泡菌线粒体基因组编码多头绒泡菌线粒体基因组编码5种种tRNA, 其中其中4种受核苷种受核苷酸插入的编辑。酸插入的编辑。 碱基的转换产生保守碱基的转换产生保守结构的组成部分结构的组成部分碱基的转换对翻译碱基的转换对翻译的效率进行调节的效率进行调节碱基的转换产生保碱基的转换产生保守结构的组成部分守结构的组成部分核酸的插入影响翻核酸的插入影响翻译的精确性和效率译的精确性和效率3.3.3 rRNA的编辑功能的编辑功能 目前目前已发现的已发现的rRNA 的编辑现象要比的编辑现象要比mRNA 和和tRNA 中中的少的少, 但是但是rRNA 一旦发生编辑一旦发生编辑, 将产生重要影响将产生重要影响, 编辑通常发编辑通常发生在保守结构和重要功能位点。生在保守结构和重要功能位点。在反密码子环处的碱基替在反密码子环处的碱基替换改变了换改变了tRNA的一致性的一致性核苷酸的插入加入了核苷酸的插入加入了某些保守序列原件某些保守序列原件碱基转换对茎部的碱基转换对茎部的错配可以进行纠正错配可以进行纠正核苷酸的插入形成核苷酸的插入形成互补的茎部结构互补的茎部结构核苷酸的插入保证了核苷酸的插入保证了重叠区域的完整性重叠区域的完整性碱基转换帮助碱基转换帮助5 -和和3 -端的加工成熟端的加工成熟4.生物学意义生物学意义l与多种生命现象相关与多种生命现象相关RNA编辑基因表达产物的多态性基因表达产物的多态性肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因WT1和和NFRNA编辑可能在某些可能在某些疾病疾病发生中的作用生中的作用暗示暗示与植物与植物细胞胞质雄性不育关系密切雄性不育关系密切线粒体基因粒体基因产生功能蛋白生功能蛋白所必不可少的加工步所必不可少的加工步骤l与与生物生物进化进化有关有关 当基因的某些位置发生碱基的删除、插入或替换编辑，而这些编辑又不引起基因的移码时，将导致这些基因获得新的结构和功能，促进生物进化。Eg： 在较低等得真核生物，如酵母中在较低等得真核生物，如酵母中未未发现发现RNA编辑现象。编辑现象。5. 展望展望uRNA编辑现象的发现引起中心法则内涵的扩展引起中心法则内涵的扩展，使人们逐渐认识到基因表达调控的一个新的未知水平, 以及此现象在正常生理过程中的作用; RNA 编辑提示研究者应从更大范围考虑遗传信息的传递, 说明中心法则具有延续开放性中心法则具有延续开放性。对RNA 编辑本质的进一步研究，使人们对生命本质的认识达到一个新的高度。u哺乳动物RNA 编辑对于阐明RNA 编辑在进化和发育以及进化和发育以及疾病中的作用疾病中的作用, 有深远意义，可能成为下一个肿瘤诊断、治疗及预后判断的新领域。The end