生物行•生命百科  > 所属分类  >  遗传学    分子生物学   

内含子保留

目录

定义与基本概念编辑本段

内含子保留是可变剪接的一种特殊形式。在真核生物中,基因通常由外显子编码区)和内含子(非编码区)交替排列组成。在经典的剪接过程中,所有内含子均被剪接体精确切除,外显子依次连接形成成熟mRNA。然而,在内含子保留事件中,一个或多个内含子序列被“保留”在最终的成熟转录本中。这些被保留的内含子可能含有提前终止密码子(PTC),导致转录本被NMD途径降解;也可能影响mRNA的出核运输,或产生新的蛋白质亚型。
植物中,内含子保留是最常见的可变剪接事件;在动物中,虽然曾被认为几乎不存在或不重要,但近年来的研究揭示它在动物中同样普遍。

分子机制编辑本段

2.1 顺式作用元件

内含子保留的发生受到多种顺式作用元件的调控: ADFASDFAF23RQ23R

剪接位点强度:被保留的内含子通常具有较弱的剪接位点(特别是5‘剪接供体位点和3’剪接受体位点),导致剪接体难以识别并切除这些内含子。
ADFASDFAF23RQ23R

内含子长度:短内含子更容易被保留。在人类中,被保留的内含子通常比被切除的内含子更短。
ADFASDFAF23RQ23R

GC含量:被保留的内含子通常具有较高的GC含量。 ADFASDFAF23RQ23R
内含子在基因中的位置:内含子保留倾向性依赖于内含子在基因中的位置,在非翻译区(UTR)中富集。 ADSFAEQWER353423413434
染色质修饰:特定组蛋白修饰(如H3K27ac)与内含子保留相关。
ADFASDFAF23RQ23R

2.2 反式作用因子

多种反式作用因子参与调控内含子保留:

ADFASDFAF23RQ23R

RNA结合蛋白(RBPs) :多种RNA结合蛋白可特异性结合内含子或外显子中的调控序列,促进或抑制特定内含子的保留。

ADFASDFAF23RQ23R


剪接体:剪接体的组装效率和催化活性直接影响内含子是否被切除。 ADSFAEQWER353423413434
外显子连接复合物(EJC) :EJC在剪接后沉积于外显子-外显子连接处,可影响下游内含子的识别。
ADFASDFAF23RQ23R

白质精氨甲基转移(PRMTs) :I型和II型PRMTs通过Sm和CHTOP蛋白的甲基化反向调控核内滞留内含子的转录后加工。 ADSFAEQWER353423413434

2.3 RNA聚合酶II延伸速率

RNA聚合酶II的转录延伸速率是调控内含子保留的重要因素。快速的延伸速率可能使剪接体来不及识别弱剪接位点,从而导致内含子被保留。 ADSFAEQWER353423413434

2.4 核内滞留内含子与“滞留”内含子的区别

研究者将内含子保留进一步细分为两种类型:

ADSFAEQWER353423413434

“滞留”内含子(Detained introns) :指被转录后滞留在细胞核内、等待后续剪接的内含子。这些内含子已与剪接体结合但尚未被切除,可在特定信号下被“释放”并完成剪接。
ADFASDFAF23RQ23R

“保留”内含子(Retained introns) :指最终保留在成熟转录本中、被输出到细胞质的内含子。 ADSFAEQWER353423413434

这两种类型的区分强调了内含子保留并非总是转录本的“终点”,而可能是一个可逆的调控中间状态。

ADFASDFAF23RQ23R

生物学功能编辑本段

3.1 基因表达的下调

内含子保留最经典的功能是下调基因表达:

ADFASDFAF23RQ23R

NMD途径(IR-NMD) :保留的内含子若含有提前终止密码子(PTC),该转录本将被无义介导的mRNA衰变(NMD)途径识别并降解。 ADSFAEQWER353423413434
核内滞留:大多数内含子保留转录本被滞留在细胞核内,无法被翻译。部分核内滞留的IR-RNA可被外泌体降解,也可稳定存在并等待信号触发转录后剪接。
ADSFAEQWER353423413434

3.2 产生新的蛋白质亚型

部分内含子保留转录本可以被输出到细胞质并翻译。如果保留的内含子不破坏开放阅读框(ORF),或位于5‘UTR/3‘UTR中,它们可能产生具有新功能的蛋白质亚型。

ADFASDFAF23RQ23R

3.3 应激响应发育调控

内含子保留在细胞应激响应中发挥“分子开关”的作用。在缺氧、激、感染等应激条件下,内含子保留模式发生动态变化,帮助细胞快速调整基因表达程序。程序内含子保留被用于控制多种发育和应激诱导的基因表达程序。内含子保留在神经元心脏、造血和免疫发育过程中表现出细胞类型和组织特异性的表达模式。

ADSFAEQWER353423413434

ADSFAEQWER353423413434

图1 内含子保留的四种主要功能后果

 

ADSFAEQWER353423413434

图2 小鼠胚胎干细胞(mES)内含子 RNA 的核区室定位研究

与疾病的关系编辑本段

内含子保留的异常与多种疾病密切相关: ADFASDFAF23RQ23R

癌症:内含子保留的失调可改变蛋白功能、抑制肿瘤抑制基因,或产生免疫原性新表位。在多种症中观察到广泛的内含子保留事件。例如,在肾细胞癌中观察到协调表达的内含子保留和毒药外显子;STN1基因5‘UTR中的内含子保留通过产生上游开放阅读框(uORF)降低翻译效率,抑制肺癌细胞集落形成和迁移。剪接因子SF3B1的异常磷酸化与慢性淋巴细胞白血病中内含子保留水平升高相关。

ADSFAEQWER353423413434


神经退行性疾病:内含子保留的失调与多种神经退行性疾病相关。 ADFASDFAF23RQ23R
衰老与免疫功能障碍:内含子保留的异常与衰老过程和免疫系统功能失调有关。

附件列表


0

词条内容仅供参考,如果您需要解决具体问题
(尤其在法律、医学等领域),建议您咨询相关领域专业人士。

如果您认为本词条还有待完善,请 编辑

上一篇 反向剪接    下一篇 核仁应激

参考文献

[1].   Porras-Tobias AL, et al. Intron Retention: A Reemerging Paradigm in RNA Biology and Post-Transcriptional Gene Regulation[J]. Genes, 2025, 16(8): 986. PMID: 40870034.
[2].   Intron Retention, an Orchestrated Program of Gene Expression Regulation[J]. BioEssays, 2025, 47(4): e202400248.
[3].   Wong JJ, et al. Challenges in defining the role of intron retention in normal biology and disease[J]. BBA - Gene Regulatory Mechanisms, 2017, 1860(7): 780-790.
[4].   Intron retention as a component of regulated gene expression programs[J]. Human Genetics, 2017, 136(9): 1143-1157.
[5].   Intron Retention: What that means for the biologist[J]. Nepal Journal of Biotechnology, 2024.
[6].   Do not panic: An intron-centric guide to alternative splicing[J]. The Plant Cell, 2023, 35(6): 1752-1761. PMCID: PMC10226583.
[7].   Sequence features responsible for intron retention in human[J]. BMC Genomics, 2007.
[8].   Nuclear mechanisms of gene expression control: pre-mRNA splicing as a life or death decision[J]. Current Opinion in Genetics & Development, 2021.
[9].   Differential fates of introns in gene expression due to global alternative splicing[J]. Human Genetics, 2021.