一个基因编码多种蛋白质

原始转录本的加工在基因表达上具有十分重要的意义，它可以移去内含子，使RNA结构更趋稳定，并且使成熟的mRNA具有透过核膜进入细胞质的能力。可以设想位于DNA分子和原始转录物上的内含子，即间隔序列，对转录和转录物的加工是有调控作用的。这种调控不仅表现于对转录和加工速率的调节和控制，还表现在对编码的蛋白质结构的控制，即由于剪接加工过程的不同，使一个基因可以产生多种mRNA，编码多种蛋白质。

一个基因多种信使这种现象最早是在突变研究中发现的。鸡卵清中有一种专一性很强的胰蛋白酶抑制剂卵类黏蛋白（chickenovomucoid，CHOM），有人发现鸡的一种突变型细胞能合成两种卵类黏蛋白分子：一种是正常的，约占总量的4/5；另一种缺少2个氨基酸（缬氨酸和丝氨酸）。核苷酸序列分析表明，这种突变型细胞的卵类黏蛋白基因的内含子F的5′端多了一个额外的拼接信号/GT ：

又如，有些α地中海贫血症患者的α珠蛋白基因的转录产物缺少第一个内含子中的5个碱基，其中包括剪接信号序列/GT中的T。某些β地中海贫血症患者的β珠蛋白减少，是由于β珠蛋白基因转录产物的第一个内含子的3′端发生了一个点突变，形成了新的剪接信号：

这些突变研究的新发现告诉我们，一个基因可由于转录产物的不同剪拼方式而产生不同的信使，编码结构不同的蛋白质。这类内含子突变型是不是暗示真核基因表达的某种秘密呢？在正常状态下，一个基因能不能编码多种蛋白质产物呢？

德诺托（F.Denoto）等在1981年曾用实验证明人的生长激素基因的原始转录本中，有一个内含子通过不同的拼接产生了两种mRNA，编码两种蛋白质，它们的分子量和功能都是不一样的。马里（J.Marie）等也发现大鼠红细胞和肝细胞中的丙酮酸激酶的分子量分别为63 000和60 000。编码这两种酶的mRNA的体外翻译实验表明，这是同一原始转录本的不同剪接产生了组织特异性mRNA，随之编码了组织特异性蛋白质和酶。

图4-18　降钙素基因mRNA的转录和组织特异性拼接过程（改自M.G.Rosenfld）

外显子C1、C2是共同编码区；外显子Cal和CGRP是组织特异性编码区。

1983年，美国加州大学和Salk研究所罗森菲尔德（Michaelg.Rosenfeld）等对降钙素基因的组织特异性拼接进行了详细的研究。他们发现神经组织中的降钙素基因产生的mRNA和甲状腺C细胞中同一基因编码的mRNA不一样。甲状腺C细胞的mRNA编码降钙素的前体，而在神经组织中的mRNA则编码一种神经肽，称为降钙素基因相关肽（calcitoningene-related peptide，CGRP）。CGRP的分布和代谢表明它在伤害感受、摄食行为以及自主系统和内分泌系统调节中起着某种作用。图4-18显示了降钙素基因的原始转录物在甲状腺C细胞（“C”）和神经细胞中的组织特异性剪接的主要差别和随后的翻译过程。

1984年底，日本京都大学医学院的神经生物学家中西重忠（S.Nakanishi）等报道了另一种哺乳动物神经肽前原速激肽原（preprotachykinin）基因的mRNA在神经组织和其他组织（如甲状腺、肠道等）中经不同剪接的mRNA编码不同蛋白质的研究结果。在神经组织中编码的是激肽K物质，在甲状腺和小肠中编码的是激肽p物质，这两种激肽的共同基因是前原速激肽基因。同一基因在不同组织中，表现出质和量都不相同的表达产物，暗示在真核系统中很可能存在某种组织特异性调控系统，这是近年来基因功能表达调控研究中值得密切关注的动向。