?細(xì)胞核內(nèi)前體mRNA的剪接的執(zhí)行者是剪接小體，它能夠在成熟mRNA出核和翻譯之前識(shí)別剪接信號(hào)，移除不編碼內(nèi)含子，并將能夠編碼蛋白的外顯子拼接在一起。
細(xì)胞核內(nèi)前體mRNA的剪接需要經(jīng)歷2次轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)化步驟去掉內(nèi)含子才能將相鄰的外顯子拼接成成熟的mRNA。在前體mRNA上有三個(gè)反應(yīng)區(qū)域分別在5'剪接位點(diǎn)(5'SS)，3'剪接位點(diǎn)(3'SS)以及分枝位點(diǎn)（圖1）。
除了這三個(gè)反應(yīng)區(qū)域外，在多細(xì)胞生物體的內(nèi)含子上還擁有保守性的多聚嘧啶束，它位于3'剪接位點(diǎn)以及分枝位點(diǎn)之間。
?圖1選擇性剪接發(fā)生過(guò)程示意圖
選擇性剪接由內(nèi)含子5'剪接位G和U2個(gè)核苷酸點(diǎn)以及3'剪接位點(diǎn)A和G 2個(gè)核苷酸介導(dǎo)。分支點(diǎn)A核苷酸非常保守的，一般位于3'剪接位點(diǎn)上游20-50個(gè)核苷酸。剪接反應(yīng)的過(guò)程發(fā)生2次轉(zhuǎn)酶化反應(yīng)，這個(gè)過(guò)程中需要5個(gè)snRNPs復(fù)合物(Ul，U2,U4,U5,andU6)。這些復(fù)合物能夠聚集在前體mRNA上形成大分子的聚合物。
剪接小體，核內(nèi)最大的RNP復(fù)合物，能夠識(shí)別這些反應(yīng)位點(diǎn)并催化前體mRNA發(fā)生剪接。剪接小體中主要的模塊是snRNPs復(fù)合物。剪接小體一般包含5種snRNPs：U1、U2、U4，U5和U6 snRNP。每一個(gè)snRNP包含了單個(gè)snRNA和至少7種蛋白亞基。
這些snRNP和另外的非snRNP相關(guān)蛋白（例如SF1、U2AF和Prp19復(fù)合物）一步步有序的聚集在前體mRNA上依次形成前剪接小體E，A，B以及C復(fù)合物（圖1）。
在這有序的過(guò)程中，這些snRNP以及非snRNP相關(guān)蛋白和反應(yīng)位點(diǎn)之間發(fā)生復(fù)雜的結(jié)合與去結(jié)合過(guò)程，這些復(fù)雜的過(guò)程為核小體提供了多次檢查的機(jī)會(huì)以保證它們結(jié)合的準(zhǔn)確性從而提高位點(diǎn)選擇的精確性。
在核小體組裝之前，U1 snRNP占據(jù)5'剪接位點(diǎn)，而SF1結(jié)合在分枝位點(diǎn)，這2個(gè)過(guò)程是ATP依賴(lài)的并最終形成前剪接小體E復(fù)合物（圖1）。在ATP的參與下.snRNP有序的從前體剪接小體E復(fù)合物向剪接小體A、B、C復(fù)合物一步步過(guò)渡。
第一步的反應(yīng)是U2 snRNP換下SFl結(jié)合在分技位點(diǎn)從而形成A復(fù)合物。
之后，預(yù)先組裝好的U機(jī)J6.U5三聯(lián)體復(fù)合物和NTC復(fù)合物被招募到剪接位點(diǎn)形成B復(fù)合物。
隨后，U1和U4 snRNP從復(fù)合物中釋放出來(lái)，而U6 snRNP與U2 snRNP一起結(jié)合在5'剪接位點(diǎn)。
這個(gè)替代反應(yīng)促進(jìn)第一個(gè)轉(zhuǎn)脂反應(yīng)的完成，即5'剪接位點(diǎn)被剪接從而內(nèi)含子的第一個(gè)核苷酸和分校位點(diǎn)的A核苷酸之間形成共價(jià)鍵從而導(dǎo)致C復(fù)合物的形成。在C復(fù)合物中，第二個(gè)轉(zhuǎn)酶反應(yīng)的催化完成，即形成內(nèi)含子套索結(jié)構(gòu)并將5'和3'的外顯子連接最終形成成熟的mRNA（圖1）。
1.1 mRNA選擇性剪切
在剪接的過(guò)程中組成型的外顯子被識(shí)別并連接在一起組成了編碼序列。就某一個(gè)基因而言，組成型的外顯子總是包含在成熟的mRNA中。
而在選擇性剪接中，一個(gè)基因能夠產(chǎn)生許多不同類(lèi)型的mRNA，這些不同類(lèi)型的mRNA被稱(chēng)為亞型。大多數(shù)的基因包括組成型的外顯子和選擇性剪接外顯子。
選擇性剪接的一個(gè)首要的目的是極大的豐富蛋白的多樣性，但更重要的是選擇性剪接可在時(shí)間和空間上調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。
剪接的決定受到在不同組織和不同發(fā)育時(shí)期特異性的順式轉(zhuǎn)錄因子和反式作用元件的協(xié)同作用。哺乳動(dòng)物大部分的基因中估計(jì)都有2-20個(gè)不同的亞型。在脊推動(dòng)物中，多外顯子的基因平均產(chǎn)生6.3個(gè)亞型。在人的細(xì)胞中估計(jì)大部分的基因(-95%)都存在著選擇性剪接。亞型的表達(dá)模式在不同組織中有明顯不同。
圖2 可變剪接的類(lèi)型
外顯子用盒子表示而內(nèi)含子用實(shí)線顯示.選擇性剪接的外顯子用藍(lán)色和粉紅色顏色標(biāo)出而組成型的外顯子用灰色表示。啟動(dòng)子用箭頭表示而多聚尾用AAAA表示
選擇性剪接的類(lèi)型大致分為6種，即盒式剪接、互斥外顯子剪接、5'選擇性剪接、3'選擇性剪接、內(nèi)含子保留剪接、可變起始外顯子剪接和可變末端外顯子剪接（圖2）。
盒式剪接是被普遍闡述的一種選擇性剪接形式，它是由于可變外顯子的跳躍造成的。
互斥外顯子剪接是指前體mRNA保留相互毗連的兩個(gè)外顯子其中的一個(gè)，即不能同時(shí)包括兩個(gè)毗連的外顯子的一種剪接方式。
5'外顯子剪接是指組成型的5'剪接位點(diǎn)上游外顯子的出現(xiàn)另一個(gè)5'剪接位點(diǎn)時(shí)，它能與組成型的5'剪接位點(diǎn)外顯子相互競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)生外顯子3'端截?cái)嗟耐怙@子拼接。
3'外顯子剪接是指組成型的3'剪接位點(diǎn)下游外顯子的出現(xiàn)另一個(gè)3'剪接位點(diǎn)時(shí)，它能與組成型的3'剪接位點(diǎn)外顯子相互競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)生外顯子5'端截?cái)嗟耐怙@子拼接形式。
內(nèi)含子保留剪接是指將兩個(gè)外顯子之間的內(nèi)含子保留的剪接方式。
可變起始外顯子剪接是指在改變了轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的情況下導(dǎo)致的第一個(gè)外顯子的選擇性剪接變化。
可變末端外顯子剪接在多聚尾的可變選擇下出現(xiàn)的最后一個(gè)外顯子變化的剪接形式，這種形式的選擇性剪接在單細(xì)胞高等生物及植物含有短內(nèi)含子中比較普遍的一種剪接機(jī)制。
1.2 剪接位點(diǎn)共同基序序列
我們知道大量的轉(zhuǎn)錄特征能夠影響剪接位點(diǎn)的選擇效率。這些包括核心剪接因子對(duì)共同剪接位點(diǎn)的選擇與識(shí)別，輔助序列以及轉(zhuǎn)錄本二級(jí)結(jié)構(gòu)特征。
剪接位點(diǎn)選擇定義的共同基序包含在內(nèi)含子末端幾乎不會(huì)變動(dòng)的GU和AU雙核苷，一般是腺嘌呤(A)的分枝位點(diǎn)。
在5'端的剪接共同基序、（哺乳動(dòng)物中，[A/C]AG/GURAGU）能夠被U1 snRNA的5'端配對(duì)識(shí)別。剪接分支點(diǎn)(YURAC)能夠被E-復(fù)合物中的SF1/BBP識(shí)別，隨后被A-復(fù)合物中的U2 snRNA配對(duì)識(shí)別。3'端的剪接位點(diǎn)(CAG/G)和多聚嘧啶束分別被E-復(fù)合物中U2 snRNP的35KD和65KD的蛋白亞基識(shí)別。
在出芽酵母S.cerevisiae中，這些共同基序非常的保守，而在哺乳動(dòng)物中這些共同基序是高度變化的。
剪接位點(diǎn)元件與共同基序的一致性越高，它們與同類(lèi)結(jié)合蛋白如U1 snRNP、U2snRNP、U2AF65或U2AF35結(jié)合就越強(qiáng)。如果兩個(gè)或兩個(gè)以上的剪接位點(diǎn)存在相互競(jìng)爭(zhēng)，與共同基序越相近的最有可能勝出。
但是，也有研究報(bào)道SRSFl剪接因子的高表達(dá)促進(jìn)U1 snRNP結(jié)合在5'剪接位點(diǎn)更強(qiáng)。
在整體水平上，選擇性剪接的外顯子兩邊內(nèi)含子上的共同基序的保守性比組成型的外顯子要低。
但是有的剪接位點(diǎn)即使與共同基序的匹配程度不高，但是由于輔助元件的幫助它也能經(jīng)常的發(fā)生剪接。
1.3 剪接輔助元件
多年以來(lái)一個(gè)明顯的共識(shí)是，相比出芽酵母，哺乳動(dòng)物剪接位點(diǎn)共同基序含有的信息不足以精確的定義剪接位點(diǎn)，因?yàn)樵诖罅康姆枪δ軆?nèi)含子中含有與剪接位點(diǎn)共同基序非常相似的序列。
輔助元件能夠在很大程度上進(jìn)一步完善哺乳動(dòng)物剪接位點(diǎn)定義的缺陷。這些輔助元件包括外顯子/內(nèi)含子剪接增強(qiáng)子或沉默子。
許多的輔助元件也是剪接調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)合位點(diǎn)，然而也有一些輔助元件只能夠被RNA結(jié)合蛋白結(jié)合，這些蛋白的功能以及哪些輔助元件具有這樣的特性還不清楚。
許多輔助元件存在另外一個(gè)非常有趣的性質(zhì)，它們落在不同的位置可能具有完全相反的作用。比如有些元件，它能夠被很多的RNA結(jié)合蛋白結(jié)合。但是也有許多的復(fù)合物形成的序列中，它們具有與剪接位點(diǎn)或外顯子很高的相似性，這會(huì)對(duì)剪接因子對(duì)位點(diǎn)識(shí)別造成一定程度的干擾從而影響正常的剪接反應(yīng)。
1.4 RNA 二級(jí)結(jié)構(gòu)與選擇性剪接
像其他RNA介導(dǎo)過(guò)程一樣，RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)也能影響RNA的選擇性剪接。
事實(shí)上，有4%保守選擇性剪接事件與RNA保守的二級(jí)結(jié)構(gòu)相關(guān)[116]。比較明顯的是，單鏈RNA上的基序序列信息能夠被RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)所掩蓋。這種掩蓋作用既能促進(jìn)也能抑制RNA的選擇性剪接。
在另一個(gè)方面，RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)能夠起到將相距較遠(yuǎn)的RNA元件相互拉近的作用。例如在FGGR2的前體RNA中，RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)能將兩個(gè)分開(kāi)相距甚遠(yuǎn)的元件并列在一起，起到激活I(lǐng)II b外顯子的作用。
盡管RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)能夠明顯的影響一些RNA的剪接事件，但是RNA結(jié)合蛋白(如hnRNPs)引起RNA的包裝能夠與RNA的折疊相互競(jìng)爭(zhēng)共同調(diào)節(jié)RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)。這些RNA結(jié)合蛋白能夠集合在新合成的正在轉(zhuǎn)錄的前體mRNA上并對(duì)RNA進(jìn)行包裝，通過(guò)這種方式能夠在一定程度上限制了長(zhǎng)距離的RNA折疊效應(yīng)。
1.5 RNA 修飾與選擇性剪接
RNA轉(zhuǎn)錄后的編輯和修飾對(duì)RNA剪接的影響還是一個(gè)未被深入探索的領(lǐng)域。
ADARs蛋白可通過(guò)A和I的轉(zhuǎn)換這種RNA編輯最普遍的形式來(lái)影響選擇性剪接。
次黃嘌呤與鳥(niǎo)嘌呤在堿基配對(duì)方面的特性非常相似(次黃嘌呤能形成I-C和I-U配對(duì)，這跟鳥(niǎo)嘌呤G-C和G-U配對(duì)非常類(lèi)似)，并且在內(nèi)含子末端的G很容易被I替代。
剪接位點(diǎn)的序列也有可能產(chǎn)生RNA編輯，例如在3'SS能產(chǎn)生AA和AI的轉(zhuǎn)換。A-I轉(zhuǎn)換的編輯形式能夠影響輔助元件的活性，但是這也只是在報(bào)告載體上進(jìn)行了A和G轉(zhuǎn)換的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，并且還有可能是ESE結(jié)合蛋白不能像識(shí)別G一樣的去識(shí)別I。
另外，RNA編輯可能導(dǎo)致RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)弱化從而提高了調(diào)控元件之間的接近程度。
在另一方面，非編碼RNA的修飾在總體上則更難監(jiān)測(cè)。盡管如此，RNA的m6A修飾是最近廣泛研究一種修飾形式。敲低m6A甲基轉(zhuǎn)移酶METTL3后能夠?qū)е逻x擇性剪接變化，并且具有選擇性剪接特性的外顯子和內(nèi)含子相比組成型的外顯子和內(nèi)含子而言，具有更多的m6A修飾。
然而，甲基化能夠影響剪接的最明顯的方式是通過(guò)影響剪接因子與它們結(jié)合位點(diǎn)的結(jié)合(這與CTCF蛋白與DNA的結(jié)合能夠被5mC甲基化所抑制類(lèi)似)。因而，不同堿基的修飾可能對(duì)選擇性剪接位點(diǎn)的選擇有影響。
但是這些修飾是通過(guò)它們自身所具有的轉(zhuǎn)錄特性來(lái)調(diào)節(jié)剪接的，如A和I的轉(zhuǎn)換修飾是通過(guò)分子內(nèi)的特異性堿基配對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而m6A修飾是通過(guò)它偏好的共同基序GGACU序列來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
1.6 具有RS 結(jié)構(gòu)蛋白的剪接因子與選擇性剪接
大量的起主要和調(diào)節(jié)作用的剪接因子都具有精氨酸/絲氨酸（RS）富集結(jié)構(gòu)域，除此之外它們還含有RNA識(shí)別結(jié)構(gòu)域(RRM)。
含有RS結(jié)構(gòu)域的主要剪接因子包括U2AF亞基以及U1 snRNP復(fù)合物中U170K蛋白。在含有RS結(jié)構(gòu)域中最常見(jiàn)的是SR家族蛋白，它的N端含有RRM結(jié)構(gòu)域以及在C端含有RS結(jié)構(gòu)域。
在SR家族蛋白中有一些成員也含有兩個(gè)RRM結(jié)構(gòu)域。SR家族蛋白能夠調(diào)節(jié)選擇性剪接，并且這種調(diào)節(jié)依賴(lài)蛋白濃度。在人的細(xì)胞中，SR家族蛋白含有9個(gè)成員，除此之外一些SR相關(guān)或SR相似蛋白也被發(fā)現(xiàn)。
SR蛋白影響了剪接過(guò)程中的多個(gè)步驟，包括招募U1 snRNP到5'剪接位點(diǎn)，招募U2AF到3'剪接位點(diǎn)以及招募U4/U5/U6復(fù)合物到組裝剪接體。盡管SR蛋白起初在組成型剪接過(guò)程中被認(rèn)為是冗余的，但是隨后的研究發(fā)現(xiàn)它們有轉(zhuǎn)錄特異的非冗余的功能，尤其是在ESE依賴(lài)的剪接中。
SR蛋白家族的RRM結(jié)構(gòu)域有不同的RNA結(jié)合傾向性。對(duì)SR蛋白來(lái)說(shuō)，它們結(jié)合的序列選擇可以作為ESE。
對(duì)單個(gè)SR蛋白來(lái)說(shuō)，它的功能的選擇揭示了不同的SR蛋白能結(jié)合不同的ESE。在整體水平上對(duì)不同SR結(jié)合蛋白結(jié)合序列分析發(fā)現(xiàn)，它們之間結(jié)合的序列的低重疊率進(jìn)一步說(shuō)明了SR蛋白在功能上不是冗余的。
與轉(zhuǎn)錄因子的激活結(jié)構(gòu)域一樣，SR蛋白的RS結(jié)構(gòu)域也被認(rèn)為是ESE依賴(lài)剪接的"效應(yīng)"結(jié)構(gòu)域。RS結(jié)構(gòu)域能夠在很大程度上被SRPK和CLK家族蛋白激酶磷酸化修飾。
在剪接小體循環(huán)的過(guò)程中，磷酸化和去磷酸化是非常必要的，并且磷酸化的水平能夠調(diào)節(jié)蛋白核質(zhì)穿梭以及蛋白之間的相互作用。
但是，SRSF1可以不通過(guò)結(jié)合剪接位點(diǎn)的方式來(lái)調(diào)節(jié)剪接，并且這個(gè)過(guò)程并不需要RS結(jié)構(gòu)域起作用。
盡管RS結(jié)構(gòu)域最常見(jiàn)功能是促進(jìn)剪接發(fā)生，但是它也能在剪接發(fā)生過(guò)程中起到抑制作用，尤其當(dāng)它們結(jié)合在內(nèi)含子上時(shí)。
事實(shí)上，SR相關(guān)蛋白SRrp38在有絲分裂或熱激條件下的低磷酸化水平能抑制剪接。相反，當(dāng)它的RS結(jié)構(gòu)域被磷酸化時(shí)，它能高強(qiáng)度的結(jié)合在ESE區(qū)域并能促進(jìn)剪接。
1.7 其他RNA 結(jié)合蛋白與選擇性剪接
很多的其他RNA結(jié)合蛋白也能參與剪接調(diào)控過(guò)程。這些蛋白包括含RRM或KHRNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域的hnRNP家族蛋白，以及其他含有RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(如錚指結(jié)構(gòu)，Y-box結(jié)構(gòu)域等)的蛋白。
hnRNP蛋白能夠在很多不同細(xì)胞類(lèi)型中有表達(dá)。有一些hnRNP蛋白在不同類(lèi)型的細(xì)胞中高表達(dá)，而它的同源蛋白在某些細(xì)胞中可能表達(dá)量非常有限。
例如，Nptb和hnRNPL只在分化的神經(jīng)元細(xì)胞和激活的T細(xì)胞中高表達(dá)，而它們的同源蛋白PTB和hnRNPL卻在很多類(lèi)型的細(xì)胞中都高表達(dá)。
其他的非hnRNP蛋白，比如FOX、CELF、Nsr100及NOVA蛋白表達(dá)有很強(qiáng)的組織特異性。盡管一些hnRNP蛋白起初被鑒定對(duì)剪接有抑制作用，但是現(xiàn)在越來(lái)越清楚的是大部分的蛋白既能作為抑制因子也能作為促進(jìn)因子調(diào)控剪接，這取決于它們結(jié)合剛RNA位點(diǎn)在哪里。
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