第六章转录后加工与逆转录-佘.pptVIP

RNA的转录与转录后加工 6.3 转录后加工 不论原核或真核生物的rRNA都是以更为复杂的初级转录本形式被合成的，然后再加工成为成熟的RNA分子。 绝大多数原核生物转录和翻译是同时进行的，随着mRNA开始在DNA上的合成，核蛋白体即附着在mRNA上并以其为模板进行蛋白质的合成，因此原核细胞的mRNA并无特殊的转录后加工过程； 相反，真核生物转录和翻译在时间和空间上是分开的，刚转录出来的mRNA是分子很大的前体，即核内不均一RNA（ hnRNA ）。 hnRNA分子中大约只有10%的部分转变成成熟的mRNA，其余部分将在转录后的加工过程中被降解掉。 6.3.1 mRNA的加工修饰 原核生物中转录生成的mRNA为多顺反子，即几个结构基因，利用共同的启动子和共同终止信号经转录生成一条mRNA，所以此mRNA分子编码几种不同的蛋白质。 例如乳糖操纵子上的Z、Y及A基因，转录生成的mRNA可翻译生成三种酶，即半乳糖苷酶、透过酶和乙酰基转移酶。原核生物中没有核模，所以转录与翻译是连续进行的，往往转录还未完成，翻译已经开始了，因此原核生物中转录生成的mRNA没有特殊的转录后加工修饰过程。　　 真核生物转录生成的mRNA为单顺反子，即一个mRNA分子只为一种蛋白质分子编码。 真核生物mRNA的加工修饰，主要包括对5′端和3′端的修饰以及对中间部分进行剪接。 1．在5′端加帽 成熟的真核生物mRNA，其结构的5′端都有一个m7G-PPNmN结构，该结构被称为甲基鸟苷的帽子。鸟苷通过5′-5′焦磷酸键与初级转录物的5′端相连。当鸟苷上第7位碳原子被甲基化形成m7G-PPNmN时，此时形成的帽子被称为“帽0”，如果除m7G-PPNmN外，这个核糖的第“2”号碳上也甲基化，形成m7G-PPNm，称为“帽1”，如果5′末端N1和N2中的两个核糖均甲基化，成为m7G-PPNmPNm2，称为“帽2”。 真核生物mRNA 5′端帽子结构的重要性在于它是mRNA 做为翻译起始的必要的结构，为核糖体识别mRNA的提供了信号，这种帽子结构还可能增加mRNA的稳定性，保护mRNA免遭5′外切核酸酶的攻击。 5′端加“G”的反应是由腺苷酸转移酶催化完成的，帽子结构是GTP和原mRNA5′的三磷酸腺苷（或鸟苷）缩合反应的产物。 mRNA的帽子结构常常被甲基化，由尿苷酸-7-甲基转移酶来催化。 帽子结构的功能： ①对翻译起识别作用。 ②可以保护mRNA免遭核酸酶降解。 不是所有的真核生物mRNA都有5′端帽子结构。 2．在3′端加尾 多聚（A)尾巴不是由DNA编码的，而是转录后在核内加上去的。受polyA聚合酶催化，该酶能识别，mRNA的游离3′-OH端，并加上约200个A残基。 大多数的真核mRNA 都有3′端的多聚尾巴（A)，多聚（A)尾巴大约为200bp。　　 近年来已知，在大多数真核基因的3′一端有一个AATAA序列，这个序列是mRNA 3′-端加polyA尾的信号。靠核酸酶在此信号下游10-15碱基外切断磷酸二酯键，在polyA聚合酶催化下，在3′-OH上逐一引入100-200个A碱基。有人推测polyA可能与mRNA从细胞核转送到细胞质有关，但是相当数量的没有polyA尾巴的mRNA如组蛋白mRNA，也照样通过核膜进入细胞质。还有人认为这种结构对真核mRNA的翻译效率具有某种作用，并能稳定mRNA结构，保持一定的生物半衰期。 内含子的可能功能： ①内含子通过启动子、起始位点的碱基配对，可以阻止或增强RNA聚合酶的作用； ②内含子具有各种剪接信号，不同的细胞可以选择不同的拼接点，对外显子进行有选择地拼接，形成不同的成熟mRNA； ③内含子也许有自已特定的蛋白质编码。 切除内含子的过程称为RNA的剪接 RNA的三种剪接方式： ⑴自我剪接内含子? 能够自发地进行剪接，又分为Ⅰ型内含子和Ⅱ型内含子两个亚类。 ⑵由蛋白酶参与剪接的内含子? 主要在tRNA前体中发现。 ⑶由snRNAP参与剪接的内含子? 存在于绝大多数真核细胞的蛋白质基因中。 （什么是“snRNAP”？ 在真核生物的细胞核中，含有大量的小分子RNA，在天然状态下，它们以核糖核蛋白粒子形式存在，称为snRNAP。） 原核生物的结构基因是连续编码序列，而真核生物基因往往是断裂基因，即编码一个蛋白质分子的核苷酸序列被多个插入片断所隔开，一个真核生物结构基因中内含子的数量，往往与这个基因的大小有关，例如胰岛素是一个很小的蛋白质，它结构基因只有两个内含子，而有些很大的蛋白质，它的结构基因中可以有几十个内含子。经过复杂的过程后，切去内元，将有编码意义的核苷酸片段（外显子）连接起来（图） 真核生物的结构的基因中具有可表达活性的外显子，也含有无表达活性的内含子，但内含子序列是无意义的，越来越多的实验证明有许多基因中