RNA轉錄后的加工與修飾
RNA轉錄后的加工與修飾
不論原核或真核生物的rRNAs都是以更為復雜的初級轉錄本形式被合成的，然后再加工成為成熟的RNA分子。然而絕大多數原核生物轉錄和翻譯是同時進行的，隨著mRNA開始的DNA上合成，核蛋白體即附著在mRNA上并以其為模板進行蛋白質的合成，因此原核細胞的mRNA并無特殊的轉錄后加工過程。
相反，真核生物轉錄和翻譯在時間和空間上是分天的，剛轉錄出來的mRNA是分子很大的前體，即核內不均一RNA。hnRNA分子中大約只有10%的部分轉變成成熟的mRNA，其余部分將在轉錄后的加工過程中被降解掉。
（一）mRNA的加工修飾
原核生物中轉錄生成的mRNA為多順反子，即幾個結構基因，利用共同的啟動子和共同終止信號經轉錄生成一條mRNA，所以此mRNA分子編碼幾種不同的蛋白質。例如乳糖操縱子上的Z、Y及A基因，轉錄生成的mRNA可翻譯生成三種酶，即半乳糖苷酶，透過酶和乙酰基轉移酶。
原核生物中沒有核模，所以轉錄與翻譯是連續進行的，往往轉錄還未完成，翻譯已經開始了，因此原核生物中轉錄生成的mRNA沒有特殊的轉錄后加工修飾過程。
真核生物轉錄生成的mRNA為單順反子，即一個mRNA分子只為一種蛋白質分子編碼。
真核生物mRNA的加工修飾，主要包括對5’端和3’端的修飾以及對中間部分進行剪接。
1．在5’端加帽
成熟的真核生物mRNA，其結構的5’端都有一個m7G-PPNmN結構，該結構被稱為甲基鳥苷的帽子。如圖17-9所示。鳥苷通過5’-5’焦磷酸鍵與初級轉錄物的5’端相連。
當鳥苷上第7位碳原子被甲基化形成m7G-PPNmN時，此時形成的帽子被稱為“帽0”，如果附m7G-PPNmN外，這個核糖的第“2”號碳上也甲基化，形成m7G-PPNm，稱為“帽1”，如果5’末端N1和N2中的兩個核糖均甲基化，成為m7G-PPNmPNm2，稱為“帽2”。從真核生物帽子結構形成的復雜可以看出，生物進化程度越高，其帽子結構越復雜。
真核生物mRNA 5’端帽子結構的重要性在于它是mRNa 做為翻譯起始的必要的結構，對核糖體對mRNA的識別提供了信號，這種帽子結構還可能增加mRNA的穩定性，保護mRNa 免遭5’外切核酸酶的攻擊。
2．在3’端加尾
大多數的真核mRNA 都有3’端的多聚尾巴（A)，多聚（A)尾巴大約為200bp。
多聚（A)屠巴不是由DNA編碼的，而是轉錄后在核內加上去的。受polyA聚合酶催化，該酶能識別，mRNa 的游離3’-OH端，并加上約200個A殘基。
近年來已知，在大多數真核基因的3’一端有一個AATAA序列，這個序列是mRNa 3’-端加polyA尾的信號。靠核酸酶在此信號下游10-15堿基外切斷磷酸二酯鍵，在polyA聚合酶催化下，在3’-OH上逐一引入100-200個A堿基。
關于polyA尾巴的功能問題盡管經過極其廣泛的探索，但還不完全清楚。有人推測polyA可能與mRNA從細胞核轉送到細胞質有關，但是相當數量，的沒有polyA屠巴的mRNA如組蛋白mRNA，也照樣通過核膜進入細胞質。
還有人認為這種結構對真核mRNA的翻譯效率具有某種作用，并能穩定mRNA結構，保持一定的生物半衰期。
3.mRNA前體（hnRNA）的拼接
原核生物的結構基因是連續編碼序列，而真核生物基因往往是斷裂基因，即編碼一個蛋白質分子的核苷酸序列被多個插入片斷所隔開，一個真核生物結構基因中內含子的數量，往往與這個基因的大小有關，例如胰島素是一個很小的蛋白質，它結構基因只有兩個內含子，而有些很大的蛋白質，它的結構基因中可以有幾十個內含子。經過復雜的過程后，切去內元，將有編碼意義的核苷酸片段（Extron外元也叫外顯子）連接起來。
真核生物的結構的基因中具有可表達活性的外顯子，也含有無表達活性的內含子，但內含子序列下是無意義的，越來越多的實驗證明有許多基因中的內含子參與基因表達調控，在轉錄時，外顯子及內含子均轉錄到hnRNA中。
在細胞核中hnRNA進行剪接作用，首先在核酸內切酶作用下剪切掉內含子；然后在連接酶作用下，將外顯子各部分連接起來，而變為成熟的mRNA，這就是剪接作用，也有少數基因的hnRNA不需進行剪接作用，例如α-干擾素基因，圖17-11以卵清蛋白基因為例，介紹一個典型的轉錄及加工過程。
mRNA的拼接，需要在拼接部位有供拼接識別的保守性強的一致順序，通過對100多種真核細胞基因的分析，發現外元和內元拼接部位部分堿基順序有一定的規律。
基因區域 Exon Intron Exon 卵清蛋白內元2 UAAG GUGA ～～～～～～～ ACAGGUUG 卵清蛋白內元3 UCAG GUAC ～～～～～～～ UCAGUCUG β-珠蛋白內元1 GCAG GUUG ～～～～～～～ UCAGGCUG β-珠蛋白內元2 CAGG GUGA ～～～～～～～ ACAGUCUC Igλ內含子1 UCAG GUCA ～～～～～～～ GCAGGGGC SV40病毒早期T抗原 UAAG GUAA ～～～～～～～ UUAGAUUC
表中劃線的堿基對拼接識別有重要作用，如將兔的β-珠蛋白的拼接部位的GT改為AT后，拼接反應即受到影響。
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