基础分子生物学课件.ppt

Chapter5,MessengerRNA信使RNA,5.1Introduction引言,编码区指的是基因上能代表蛋白序列的那部分。DNA的编码链与mRNA的序列是一样的。双链DNA的模板链是指用于确定互补单链RNA的那条链（非模板链与RNA产物的序列相同).转录是指以DNA为模板合成RNA。翻译是指以RNA为模板合成蛋白质。,基因表达需要的三类RNA是mRNA(携带编码序列),tRNA(提供与密码子相应的氨基酸)和rRNA(为蛋白质合成提供环境的核糖体的重要组成单元).,5.2mRNAisproducedbytranscriptionandistranslated.mRNA由转录而来并被用于翻译.,双链体DNA中只有一条链被转录为RNA.,5.3TransferRNAistheadapter.转运RNA形成三叶草结构.,tRNA由74-95个碱基组成,形成带有4个恒定臂的三叶草二级结构(在更长的tRNA中另有一个臂).tRNA用于与氨基酸结合并形成氨酰-tRNA.其具体步骤是:将接受臂末端的腺嘌呤核苷酸基团的2或3羟基与氨基酸上的羧基结合起来,从而形成酯键.,tRNA有接应器的双重特性,可以同时辨别氨基酸和密码子.3的腺苷酸能共价连接氨基酸,反义密码子能与mRNA密码子配对.,tRNA的三叶草结构具有不变或半变的碱基对,及保守的互补碱基对相互作用.,5.4Theacceptorstemandanticodonareatendsofthetertiarystructure.接受臂和反密码子存在于三级结构的末端.,三叶草二级结构形成了L形三级结构,一端是接受臂,另一端是反密码子.,tRNA折叠为紧凑的L形三级结构,其一端为氨基酸,另一端为反密码子.,5.5MessengerRNAistranslatedbyribosomes.信使RNA由核糖体翻译.,核糖体是用沉降系数来描述的(细菌的核糖体为70S,真核生物的核糖体为80S).核糖体包括大亚基(在细菌和真核生物中分别为50S和60S)和小亚基(在细菌和真核生物中分别为30S和40S)核糖体提供了合适的环境,可以使氨酰-tRNA根据对应的三联体密码子,将氨基酸加入到正在合成的蛋白质上.核糖体沿着RNA的53方向移动.,一个核糖体包括两个亚基.,一条mRNA可同时由几个核糖体翻译.每个核糖体则处于mRNA上的不同位置.,5.6ManyribosomesbindtoonemRNA.多个核糖体结合到一个mRNA上.,一条多聚核糖体包括一条正在翻译的mRNA和几个同时由53移动的核糖体.每个核糖体包括两个tRNA分子,一个携带新生蛋白质,另一个携带下一个待加的氨基酸.,mRNA由库中不断循环的核糖体翻译.,5.7ThelifecycleofbacterialmessengerRNA.细菌mRNA的生命周期.,在细菌中,转录和翻译是同时进行的,在mRNA和合成尚未结束时,它的翻译已经开始了.细菌的mRNA是不稳定的,其半衰期只有几分钟.细菌的mRNA是多顺反子,有几个编码区,分别代表不同的基因.,在细菌中,mRNA的转录,翻译和降解几乎同时进行.,细菌RNA包括了转录区和非转录区.每个编码区有自己的起始子和终止子.一个典型的mRNA包括了几个编码区.,5.8EukaryoticmRNAismodifiedduringorafteritstranscription.真核生物细胞mRNA在转录时或转录后是被修饰的.,真核生物细胞mRNA是在转录时或转录后的短时间内在细胞核内被修饰的.修饰包括在5端甲基化的加帽和在3端加一条多聚腺苷酸序列.mRNA只有在修饰全部完成后才能从细胞核内被转运到细胞质中.,真核生物细胞的mRNA是在5端加帽,3端加多聚腺苷酸.,真核生物细胞的mRNA需要转录,修饰,加工,核质运输和翻译.,5端加帽是通过55键把一个G加到转录物的末端碱基,随后,1-3个甲基基团被加到新的末端鸟嘌呤的碱基或核糖上.,5.9The5endofeukaryoticmRNAiscapped.真核生物细胞mRNA的5端是被加帽的.,帽子覆盖了mRNA的5端,它可在几个位点被甲基化.,5.10The3terminusispolyadenylated.3端的多聚腺苷酸化.,约200个腺嘌呤被加到细胞核中的转录物尾部.poly(A)被特异的蛋白质PABP结合.poly(A)有助于稳定mRNA,防止降解.,Poly(A)+RNA能够用琼脂糖-oligo(dT)将它从其他RNA中分离出来.,5.11BacterialmRNAdegradationinvolvesmultipleenzymes.细菌mRNA的降解与多种酶有关.,细菌mRNA的降解方向大多为53.降解由两部分组成:核酸内切酶的切割,以及核酸外切酶对这些片段从35方向的降解.,细菌mRNA的降解分两步.核酸内切酶53方向跟随核糖体切割,切下来的片段由核酸外切酶由从35方向切割.,5.12mRNAstabilitydependsonitsstructureandsequence.mRNA的稳定性依赖于其结构和序列.,mRNA两端的修饰防止它被核酸外切酶降解.mRNA中的特异序列可影响它的稳定/非稳定性.poly(A)的缺失可能引发非稳定性.,mRNA的末端修饰可以防止降解,内部序列可能引发降解系统.,3端非翻译区的ARE引发mRNA的降解.,3端非翻译区的IRE调控mRNA的稳定性.,5.13mRNAdegradationinvolvesmultipleactivities.mRNA的降解和多种活动有关.,酵母mRNA的降解需要5端加帽和3端poly(A)的移除.酵母的其中一条通路与53核酸外切酶的降解有关.另一条酵母通路使用由几个核酸外切酶所形成的复合体,它沿着35方向发挥作用.动物细胞的脱腺苷酸化酶可能直接结合在5端帽子上.,脱腺苷化引发脱帽反应,它能够使核酸外切酶从5端切割.,脱腺苷化可直接导致从3端开始的核酸外切酶与核酸内切酶的切割.,5.11Nonsensemutationstriggerasurveillancesystem.无义突变触发监督系统.,无义突变引发mRNA降解.我们已经在酵母和线虫里发现了编码降解系统的基因.,无义突变引发mRNA降解.,监督系统有两种类型的成分.蛋白质必须结合到RNA上以标记剪接结果,在细胞核内或者细胞质中的另一些蛋白质也能够结合到标记物上.当核糖体提前终结时,它们引发了mRNA的降解.,5.15EukaryoticRNAsaretransported.真核生物细胞的RNA运转.,RNA以核糖核蛋白颗粒形式运转.所有在细胞质中起作用的真核生物细胞RNA都要从细胞核转运出来.tRNA和核酸酶的RNA组分被转运入线粒体.mRNA在植物细胞之间能够被长距离转运.,在不同的系统中,RNA能够跨膜转运.,5.16mRNAcanbespecificallylocalized.RNA能够被特异性地定位.,酵母的Ash1mRNA形成核糖核蛋白,结合于马达肌球蛋白上.马达沿着肌动蛋白微丝将Ash1mRNA转运到芽孢子细胞里.Ash