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。

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（見表17-4）。

表17－4　含有內元的轉錄產物其拼接處的堿基順序

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。

mRNA拼接反應需要有核內小分子RNA參與它們與蛋白質形成的復合物稱為小核糖核蛋白顆粒，SnRNA分別被命名為U1,U2,U3,U4,U5,和U6RNA。

SnRNA中的U2RNA由與內元右端拼接部位附近的UACUAA順序高度互補，形成一個環狀結構，由特定的酶來識別切除該環狀結構，完成拼接過程。

真核生物 mRNA前體在剪接過程中，還可以形成套索樣的結構，在內含子序列中常有一個分支部位的腺苷酸殘基，它的2’-OH可以自動攻擊內含子5’端與外顯子1連接的磷酸二酯鍵，切開了外噗子1，而腺苷酸原來已有3’，5’--磷酸二酯鍵相連的兩個相鄰的核苷酸殘基。

加上此3’，5’-磷酸二酯鍵連接后，在腺苷酸處出現了一個套索，已被切下的外顯子1的3’-OH攻擊內含子3’末端與外顯子2之間的3’，5’-磷酸二酯鍵，鍵斷裂后，內含子以套索的形式被節下來，此時外顯子1和外顯子2可以連接起來。

不論拼接過程如何，拼接必須極為精確，否則會導致遺傳信息傳遞障礙，合成的蛋白質可能喪失其正常的功能。我國南方廣大地區是β-地中海 貧血 的高發區，這是由于β-珠蛋白鏈的合成受到部分或完全抑制所引起的一種血紅蛋白病。

實驗表明β-珠蛋白基因元1中核苷酸的點突變改變了正常拼接部位的堿基順序，結果造成錯誤部位的拼接。加工成熟的mRNA雖能翻譯，但產物不是正常的β-珠蛋白，結果引起血紅蛋白級結構和功能的改變。

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