内含子和外显子_简述外显子和内含子

初级转录产物（Primary Transcript）是由DNA转录合成的单链核糖核酸（RNA）产物，这种产物在经过一系列加工后，会形成各种成熟的RNA产物，如mRNA、tRNA和rRNA。其中，前体mRNA（Precursor mRNA, pre-mRNA）是初级转录本的一种，经过加工后成为信使RNA（Messenger RNA, mRNA）。

pre-mRNA是在细胞核内的DNA模板转录合成的。它是核内异质性RNA（Heterogeneous Nuclear RNA，hnRNA）的主要组成部分。当pre-mRNA经过加工处理后，会形成“成熟mRNA”。hnRNA通常被用作pre-mRNA的同义词，但在严格的定义上，hnRNA可能包括核内的RNA转录产物。

pre-mRNA通过真核生物的真核RNA聚合酶II（Pol II）转录成pre-mRNA。非编码区被剪去，编码区连接，转化成为为成熟mRNA。这个过程被称为剪接（Splicing）。

pre-mRNA的剪接一般包括组成性剪接和选择性剪接（Alternative Splicing，AS）。选择性剪接是在转录后水平通过不同的剪接方式对基因表达进行调控的过程，使得pre-mRNA产生多种不同的成熟mRNA剪接异构体，从而翻译出具有不同结构和功能的蛋白质。

剪接过程高度依赖于剪接体（Spliceosome）对外显子序列的正确识别。剪接体是由5个小核RNAs（small nuclear RNAs，snRNAs）和数百种不同的蛋白质组装的小核核糖白复合物（snRNP）。它能够有效地识别pre-mRNA中的外显子-内含子边界。

剪接体的协调分子运动通过催化一系列复杂反应来去除内含子并将外显子连接在一起。外显子与内含子边界有高度保守的序列，作为剪接识别信号。顺式作用元件和反式作用剪接因子的异常会导致异常剪接模式的产生。

调控组成性剪接和选择性剪接的主要剪接因子包括异质性核糖白（Heterogeneous Nuclear Ribonucleoproteins，hnRNPs）和富含丝氨酸/精氨酸非常保守的蛋白质（SR蛋白）。这些因子通过结合顺式作用元件来调节剪接体选择性使用剪接位点的能力。

例如，hnRNPs是主要的负调控因子，与ESS或ISS结合后抑制剪接过程中剪接体对附近剪接位点的识别。而SR蛋白则与ESE区域结合，促进外显子剪接。

剪接过程极其复杂，涉及多个步骤和多种组分。任何环节的错误都可能导致剪接位点的错误识别，进而影响基因表达和蛋白质功能。深入了解剪接过程的机制对于理解生物体的基因表达和疾病发生具有重要意义。

简而言之，初级转录产物经过一系列复杂的加工和调控，形成成熟的mRNA和其他类型的RNA。这一过程涉及多个步骤和多种因子，任何环节的错误都可能影响基因表达和蛋白质功能。

在遗传信息的传递过程中，剪接突变扮演着至关重要的角色。这种突变不仅可发生在内含子中，同样也可发生在外显子中。它能现有的剪接位点，从而催生新的剪接位点或激活原本隐藏的剪接位点。

某些特定的点突变对剪接过程具有深远影响。它们能够影响剪接增强子与沉默子同mRNA特定区域的结合，亦或是改变mRNA的二级结构。这样的变化可能阻碍“顺式”剪接元件与“反式”剪接因子的有效结合，进而导致mRNA的外显子出现部分或整体的跳跃。

当这种跳跃并未使mRNA的开放阅读框发生位移时，翻译过程将合成较短的蛋白质版本。反之，若开放阅读框发生位移，翻译过程可能会引入一个提前的终止密码子（即premature termination codon，简称PTC）。这样一来，生成的蛋白质将较短，且其氨基酸序列将包含错误。

在人类的典型NMD途径中，当转录本中存在PTC时，通常会触发无义介导的mRNA降解（NMD）过程。这一过程促使异常的mRNA迅速降解，从而有效地阻断错误蛋白质的合成。这一机制在基因表达的过程中起着质量与数量控制的关键作用。

剪接突变的形式多样，可以发生在经典剪接位点，可以影响内含子的剪接，也可以是由外显子单核苷酸变化所导致。这些突变可能导致整个外显子的跳跃或外显子片段的丢失，以及内含子或假外显子的意外包含。

在BP或PPT序列中发生的基因突变也会影响剪接体对外显子的正确识别。如果这种突变导致了新的3'剪接位点（ss）的产生，新的3'ss将被剪接体识别并参与剪接过程，进而可能导致内含子的保留（完整或部分）。