在真核细胞中,新生的 mRNA 转录本需要经过许多转录后修饰才能到达细胞质并翻译成功能性蛋白质。长期以来,转录和前 mRNA 加工被认为是在细胞中依次发生的两个独立事件。然而,现在已经确定转录和 pre-mRNA 加工是两个同时进行的过程,它们在细胞内受到精确调节。
染色质结构,尤其是核小体定位和基因上的组蛋白修饰,可以深度控制转录位点的 RNA 聚合酶活性速率和前 mRNA 加工。外显子特异性核小体上的特异性组蛋白修饰有助于将剪接因子募集到剪接位点,并在剪接过程中的外显子选择中发挥积极作用。例如,组蛋白脱乙酰导致紧密的染色质结构。这会减慢 RNA 聚合酶活性,即使在弱剪接位点也有足够的时间募集剪接因子,从而导致成熟 mRNA 中包含替代外显子。相反,组蛋白乙酰化导致更开放的染色质结构,允许更快的 RNA 聚合酶活性和剪接因子仅募集到强剪接位点,从而排除替代外显子。因此,染色质结构在前 mRNA 的组成型和选择性剪接中起重要作用,并调节细胞中的基因表达模式。
染色质结构调节 RNA 剪接的另一个例子是核小体上 H3 组蛋白赖氨酸 36 的富集三甲基化,这有助于将剪接因子募集到剪接位点。H3 组蛋白甲基化过程中的突变会破坏剪接过程,并导致内含子保留在成熟 mRNA 中。
总体而言,前 mRNA 加工的调节,尤其是剪接,导致产生多样化的 mRNA 转录本库,因此,从一组有限的基因中产生巨大的蛋白质多样性。
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