內含子歸巢

內含子的歸巢intron homing 在I類II類的某些內含子中含有開放閱讀框，可產生具有三種功能的蛋白。這些蛋白可使內含子（或以其原來的DNA形式，或作為RNA的DNA拷貝）移動（mobile），使內含子可插到一個新的靶位點，這個現象叫做歸巢（homing）I組和II組內含子分布很廣。

基本介紹

• 中文名：內含子歸巢
• 外文名：homing
• 具有：三種功能的蛋白
• 主要功能：是使內含子的構象穩定

三種功能的蛋白

在這些內含子的開放續框中編碼具有三種功能的蛋白，這些蛋白與DNA或RNA的代謝有關。（1）核酸內切酶：在DNA的靶位點剪下，使內含子得以插入；（2）反轉錄酶：涉及將內含子RNA變成DNA拷貝；（3）成熟酶：從前體的RNA中切掉內含子的部分。

第I組類內含子

第I組內含子具有編碼核酸內切酶的開放續框；有時成熟酶的活性和此蛋白有關。第II類內含子具有編碼核酸內切酶和反轉錄酶式的序列，另外成熟酶的活性也與此蛋白有關。在有些情況下還具有與其它酶活性相關聯的成熟酶功能的遺傳信息，成熟酶主要功能是使內含子的構象穩定，這於剪接來說是很必要的。

現已知道有些第一組內含子編碼核酸內切酶，它們的作用是幫助內含子在雜交中能插入到其不同等位基因的座位中。

在真菌的線粒體中普遍存在著內含子的多態性或者缺乏內含子，有種觀點認為內含子來源於基因的插入。通過分析酵母線粒體的大的rRNA基因在雜交中的重組另一種觀點認為以上的現象是基因的丟失。

在第I組內含子中含有編碼序列。這些內含子存在於“ω+”的酵母品系中，但另一品系（ω-）中缺乏此內含子，將ω+和ω-進行雜交其後代通常都是ω+。如果我們將ω+品系看作供體，將ω-品系前成受體，我們從ω+×ω-雜交中會發現ω-基因組中產生了內含子的新拷貝，結果使全部後代都表現為ω+。

歸巢

在兩個親本任何一個都可發生突變而抑制以上的歸巢。突變的結果使雜交後代中出現了正常分離，即ω+和ω-的後代中出現了正常分離，即ω+和ω-的後代數相等。這種突變表明了這個過程的性質。在ω+的品系中突變發生在緊靠著內含子將要插入的位點。在ω+品系中突變發生在內含子的開放讀框中，從而阻止了蛋白質的合成。這表明在ω+品系中的內含子編碼的蛋白識別W-品系的靶位點，將其切開，並將內含子的一個新拷貝插入切開的靶位點中，使心變成ω+品系，而且能穩定地遺傳。

蛋白的作用是什麼

這種蛋白的作用是什麼呢？ω內含子的產物是一種核酸內切酶，它能識別ω-基因並將它作為靶切開其雙鏈。這種核酸內切酶識別18bp的靶序列，此含有內含子插入位點。靶序列的剪下是在每條鏈插入位點的3’端這一側2個鹼基處交錯切，這樣剪下位點占4個bp，產生了凸出的單鏈末端。

這種類型的剪下是和轉座子移到新位點的機制有關。雙鏈的斷裂的起始了基因的轉變，在轉變中ω+基因序列產生了一個新拷貝取代ω-基因，這個過程涉及通過複製機制進行轉座，且僅在DNA水平上發生或以DNA取決代的方式，或以模板轉換的方式（與重組修復相類似）來完成。要注意內含子的插入中斷了內切酶對這個序列的識別，這樣使其穩定。

其它含有開放讀框的第I類內含子也可以移動。內含子永久存在的機制是相同的：內含子編碼的核酸內切酶剪下內含子將要插入的特殊靶位點。插入的細節是有不同的。例如T4噬菌體td內含子所編碼的核酸內切酶就是在靶位點上游24bp處剪下，然後內含子本身插入這個位點，而不是其新產生的拷貝。

雖然內含子移動的機制是共同的，但靶位點的序列和內含子編碼區域之間並無同源性。據推測內含子有一個共同的進化區域，但很明顯它們有很大的歧化。靶位點是在各種靶序列中最長的，對於核酸內切酶來說也是最特異的。結果內含子永久性地插入到單個的靶位點中，而且不插入基因組的任何其他地方，此就稱為內含子歸巢( intron homing)。

含有編碼核酸內切酶序列的內含子在不同細菌和低等真核生物中都有所發現。由此產生一種游離的因子，其編碼的功能涉及到RNA的剪接或者DNA分子之間的移動。與此相關的觀點認為內含子編碼區域中密碼子的用法與外顯子稍有不同。

第Ⅱ類內含子

在第Ⅱ類內含子中大部分開放讀框都具有一個與反轉錄轉座子相關的區域（除核酸內切酶編碼區之外）。這種類型的內含子在低等真核生物和某些細菌中都有發現。反轉錄酶對於內含子來說是特異的，而且和歸巢有關。反轉錄酶以初始mRNA為模板合成內含子的DNA拷貝，通過採用與反轉錄病毒相似的機制使內含子插入到靶位點中。和這種情況有關的此種類型的反轉錄轉座子與失去LTRs的一組反轉錄子是相似的。在靶位點產生缺口，形成的3′-OH對於引發來說是需要的。

第Ⅱ類內含子歸巢的例子與前面介紹的反轉錄轉座子轉座的機制相似，內切酶在靶位點的雙鏈DNA上切一切口，在缺口上產生了3’末端為反轉錄酶提供了引物。內含子RNA為cDNA的合成提供了模板。由於此RNA含有內含子兩側的外顯子的序列，所以此cDNA要比內含子本身長，它能跨越雙鏈切口，結果是使內含子插入到靶位點。

移動系統

將一種核糖核蛋白和DNA底物的一道溫育在體內可產生移動系統。這個核糖核蛋白含有一個帶有第II組內含子的RNA和它的蛋白產物。它具有核酸內切酶活性，在恰當的靶位點交錯切割雙鏈。核糖核蛋白的RNA和蛋白兩種成份對於剪下都是需要的。在催化中二者可能都有作用。可移動的內含子似乎是被插入到先前存在的基因中。它們可能進化為核內前體-mRNA內含子。具有自我剪下的能力的內含子顯示了剪接進化的重要作用。例如它們能移動到核中並成為snRNA的祖先。