1内含子的定义

    1977年麻省理工学院的Phillip Sharp和冷泉港实验室的Richard Roberts等发现了断裂基因（splitting gene），使人们对基因结构的认识产生了一次质的飞跃。此工作获1993年诺贝尔生理学与医学奖。内含子（intron）通常的定义是：断裂基因中外显子(exon)的间插序列(intervening sequence, IVS)，可参与前体RNA的转录，但其转录的RNA序列于转录后的加工中被切除，不包括于成熟的RNA分子中，也可以说是断裂基因中的非编码区序列)。需要说明的一点是本文所涉及的所有内含子都指的是RNA内含子，而非蛋白质内含子（intein）。

    2内含子的分类与分布

    根据存在的宿主不同可以分为：mRNA内含子、tRNA内含子、rRNA内含子、snoRNA内含子和snRNA内含子等；根据其核苷酸序列和RNA潜在折叠方式不同，可分成4种类型：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类内含子。Ⅰ类内含子存在于线粒体、叶绿体及某些低等真核生物的rRNA基因中，极个别的存在于原核生物的噬菌体中。Ⅱ类内含子主要见于细胞器(如线粒体)、细菌中。这两类内含子的拼接反应是由IVS自身催化的。Ⅲ类内含子(又称核mRNA前体内含子)最为常见，即绝大多数真核细胞前mRNA中的内含子。Ⅳ类内含子（又称核tRNA前体内含子）是tRNA的基因及其初级转录产物中的内含子。

    3内含子的起源与进化

    有两种假说：先起源(intron-early，IE)和后起源(intron-late, IL)。前者认为内含子存在于原始生命体基因组内，在生物进化中发生了内含子的丢失或转移，从而导致了内含子多态性[1-3]；后者认为内含子不存在于原始生命体的基因组内，而是由于DNA片断的插入或功能基因的突变产生的[4,5]。综合起来，有理由推测：内含子在原始基因中就己存在，而且当时内含子的序列与外显子序列有一定的同源性，也可以含有一些原始的基因；在进化中，仍有一部分内含子继续保留并发展其内的基因，还有一些内含子获得或形成了次生性的基因，可移动性增强，在基因组中移位或扩增，产生了“后起源”的内含子。因此，在现代基因组中，“先起源”和“后起源”的内含子是同时存在的。对于含有基因的内含子来说，其内基因的种类就可在一定程度上反映出其起源。

    4对内含子功能的探讨

    过去，人们把内含子看作是DNA通过膨胀缓解进化压力的“有效浪费”，并认为它含而不显。研究表明非编码区在细菌中只占整个基因组序列的10%~20%，而在人类则占到95%~97%。同时，作为非编码序列重要成分之一的内含子与生物等级成相关性。从生物进化的角度来看，内含子在生命活动中必定执行着某种或某些特殊功能。 对内含子一维序列结构和信息结构及生物功能的研究己经取得一些结果，越来越多的研究发现内含子与基因转录调控有关[6-8]。内含子具有多样性功能的特征，如：对基因表达具有增强作用叫做内含子增强效应(intron-mediated enhancement, IME)，即充当增强子；有时也起抑制作用；可充当启动子 ；可充当介导因子；能够参与RNA编辑。许多小核仁RNA(snoRNA)和小核RNA (snRNA)都被编码在内含子内[9]，而且还有一些别的基因和假基因由内含子来编码[10]。内含子具有选择剪接功能。外显子被非编码的内含子隔开，在转录到mRNA分子时，它们可以不同的方式(如图中的123和134)再重新组装起来，结果就编码了不同的蛋白质。这就是RNA的“选择性剪切”(alternative splicing)，也叫基因的“选择性转录”功能。由于内含子的存在使选择剪接成为可能，从而可以由同一个基因产生功能不同甚至相反的蛋白[11]。这样不但增加了基因在转录过程中的多样性，而且也大大提高了基因在转录过程中的可靠性。

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