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基因表达调控 GeneExpressionRegulation control 1 第一节概述 2 一 基因表达的概念 本节介绍4方面内容 三 基因表达的方式 四 基因表达的多级调控 二 基因表达的特性 3 基因表达是受调控的 一 基因表达的概念 4 基因表达调控 geneexpressionregulationandcontrol 指通过生物体内的调控系统来调节和控制体内蛋白质的含量与活性 使之在特定的时间 特定的空间 并以一定的强度出现 以适应机体生长 发育和繁殖的需要 5 二 基因表达的特性 一 时间特异性 6 二 空间特异性 基因表达伴随时间顺序所表现出的这种分布差异 实际上是由细胞在器官的分布决定的 所以空间特异性又称细胞或组织特异性 在个体生长全过程 某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现 这种按一定空间顺序出现的基因表达称空间特异性 7 三 基因表达的方式 按对刺激的反应性 基因表达的方式分为 一 组成性表达 无论表达水平高低 管家基因较少受环境因素影响 而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达 或变化很小 区别于其他基因 这类基因表达被视为组成性表达 8 二 诱导和阻遏表达 在特定环境信号刺激下 相应的基因被激活 基因表达产物增加 这种基因称为可诱导基因 可诱导基因在特定环境中表达增强的过程 称为诱导 induction 如果基因对环境信号应答是被抑制 这种基因是可阻遏基因 可阻遏基因表达产物降低的过程称为阻遏 repression 9 在一定机制控制下 功能上相关的一组基因 无论其为何种表达方式 均需协调一致 相互配合 共同表达 即为协调表达 coordinateexpression 这种调节称为协调调节 coordinateregulation 三 协调表达 10 四 基因表达的多级调控 基因激活 转录起始转录后加工mRNA降解 11 一 DNA水平的调控 包括基因扩增 拷贝数增多 基因重排 基因结构的活化等 DNA必须部分暴露才能使RNApol有效的结合 转录起始前基因必须进入活性状态才能起始转录 12 二 转录水平的调控 转录水平的调控是基因表达调控中最重要的环节 转录的起始是基本的控制点 这是因为 在所有生物合成途径中 第一步反应通常是最有效的调节环节 控制反应途径的第一步反应通常可减少不必要的生物合成 节约原料 合理用能 在功能方面相互依赖的数个蛋白质编码基因串联为复合基因 如Lac操纵子 此时通过转录起始阶段调节这些基因产物的表达是最有效的 13 三 转录后水平的调控 指转录起始后对转录产物进行的一系列修饰 加工过程 包括转录提前终止 mRNA前体的加工 剪接 RNA编辑等 对某些基因来说 转录后水平的调控在决定细胞的表型多样化和蛋白质结构与功能上也是十分关键的 14 四 翻译水平的调控 通过特异的蛋白质阻断某些mRNA翻译起始 是一种特异性调节 翻译的起始调控是翻译水平调控的主要阶段 15 五 翻译后水平的调控 蛋白质合成后 使蛋白质活化并发挥生物学功能的调节过程称为翻译后水平的调控 16 第二节原核基因表达调控 17 一 转录水平的调控 18 一 影响原核基因转录的因素 顺式元件和调控蛋白 1 启动子 启动子是DNA链上能与RNApol结合并能有效起始RNA转录的DNA序列 它是基因表达不可缺少的调控序列 没有启动子 基因就不能转录 19 启动子决定转录的方向及模板链 5 TTGACATATATTAGGTCCACG3 35 10 1 3 AACTGTATATAATCCAGGTGC5 AGGUCCACG 启动子决定转录的效率 20 2 因子 因子控制RNApol与DNA结合 因子的作用是确保RNApol与特异的启动子而不是与其他位点结合 21 核心酶coreenzyme 全酶holoenzyme 22 因子控制特定基因表达 因子使得RNApol选择特定的启动区起始转录 一旦一种 因子被另一种 因子代替 即引起原来一套基因的关闭和新的一套基因转录的开始 如环境温度升高或其它应激变化引起 32与核心酶结合 RNApol全酶结合Hsp基因的启动区 起始Hsp基因转录 而原先许多基因的转录关闭 23 3 操纵序列和阻遏蛋白 操纵元件又称操纵基因 是阻遏蛋白识别与结合的一小段DNA序列 阻遏蛋白指一类在转录水平对基因表达产生负调控作用的蛋白 它主要通过抑制开放性启动子复合物的形成而控制基因转录 24 阻遏 repression 有活性的阻遏蛋白与操纵基因结合时 阻止RNApol与启动子结合或阻止开放性启动子复合物形成而抑制转录的作用 去阻遏 derepression 一类特定的小分子物质与阻遏蛋白结合 使阻遏蛋白失活 从DNA脱落下来的作用 辅阻遏 一类特定的小分子物质与阻遏蛋白结合 使阻遏蛋白活化 抑制转录 25 可诱导的操纵子 如E colilac 当阻遏蛋白与操纵基因结合时 则抑制转录 有乳糖或乳糖类似物 IPTG 存在时 阻遏蛋白与乳糖结合而变构 变构的阻遏蛋白不能与操纵基因结合 引起结构基因转录 26 27 可阻遏的操纵子 如E coliTrp 无色氨酸时 阻遏蛋白不能与操纵基因结合 RNApol与启动子结合启动基因转录 有色氨酸时 阻遏蛋白与色氨酸形成复合物后与操纵基因结合 阻止RNApol与启动子结合而抑制转录 28 29 4 正调控蛋白及其结合位点 正调控蛋白 一类与DNA结合后 促进基因转录的调控蛋白 它主要通过改变启动子的起始效率而控制基因的转录 30 乳糖操纵子的结构 31 分解代谢基因激活蛋白 catabolitegeneactivatorprotein CAP CAP与CAP位点结合后 才能促使RNApol与启动子结合 启动基因转录 这样一个操纵子中的一组基因就有两道开关 只有两道开关同时打开时基因才能转录 32 大肠杆菌氮代谢基因激活蛋白 nitrogenmetabolismgeneactivatorprotein ntrC 5 增强子与激活蛋白 33 34 6 倒位蛋白 inversionprotein 是一种位点特异性的重组酶 可使DNA的某一段序列发生倒位 倒位蛋白可使启动子的方向发生倒位 而控制基因转录 35 36 7 转录终止子与 因子 转录终止子 teminater 定义 指基因的3 末端或者操纵子的3 的一段具有终止转录功能的核苷酸序列 分类 依赖 因子的转录终止子不依赖 因子的转录终止子 37 序列特征 相同点 终止点之前有一段回文结构 两重复序列之间有间隔序列 终止子被转录出来的RNA可形成发夹结构 不同点 不依赖 因子的转录终止子回文序列中有较多G C碱基对 回文序列下游有6 8A T碱基对 依赖 因子的转录终止子回文序列中G C含量较少 回文序列下游没有固定特征 38 不依赖 因子 E coli Trp 终止子 39 依赖 因子 TR1 的终止子 40 发夹结构的作用 阻碍RNA链从三元复合物进一步向外释放 造成转录作用高度搁置 回文序列下游A U序列的作用 dA和rU之间氢键力和碱基堆积力很弱 造成RNA和DNA杂交部分很容易拆开 三元复合物解体 RNApol与RNA解离 转录终止 41 因子 因子具有两种活性 促进转录终止 具有NTP酶活性 后一种活性是实现前一种活性必不可少的 42 ATP 43 8 衰减子 attenuator 是一个受翻译控制的转录终止子结构 是一段能减弱转录作用的序列 由于翻译作用的影响 衰减子下游的基因或者继续被转录 或者在衰减子处实现转录的终止 44 二 原核基因转录的调节机制 通过负调控因子和正调控因子所进行的复合调控 阻遏蛋白与操纵基因结合 防碍RNApol与P结合形成开放性启动子复合物 阻止基因转录 当阻遏蛋白与操纵基因解离时 RNA聚合酶与启动子结合 起始基因转录 45 1 乳糖操纵子调控的机制 乳糖操纵子的结构 Z Y A三个结构基因 逆流而上依次为 操纵基因 O 启动子 P CAP结合位点和调节基因 O与P有一定程度重叠 46 乳糖操纵子的结构 47 操纵序列 阻遏蛋白的结合位点 当操纵序列结合有阻遏蛋白时 会阻碍RNA聚合酶与启动序列的结合 或是RNA聚合酶不能沿DNA向前移动 阻碍转录 48 乳糖操纵子的转录调控机制 通过负调控因子和正调控因子所进行的复合调控 阻遏蛋白与操纵基因结合 防碍RNApol与P结合形成开放性启动子复合物 阻止基因转录 CAP与CAP结合位点结合促进RNApol与P结合 引起有效转录 乳糖操纵子结构基因转录需具备两个条件 阻遏蛋白与操纵基因解离 CAP与CAP结合位点结合 49 没有乳糖存在时 阻遏蛋白的负性调节 50 有乳糖存在时 51 无葡萄糖 cAMP浓度高时 有葡萄糖 cAMP浓度低时 CAP的正性调节 CAP 52 53 单纯乳糖存在时 细菌利用乳糖作碳源 若有葡萄糖或葡萄糖 乳糖共同存在时 细菌首先利用葡萄糖 葡萄糖对lac操纵子的阻遏作用称分解代谢阻遏 catabolicrepression 54 2 色氨酸操纵子的调控机制 色氨酸操纵子的结构 55 阻遏蛋白的调控作用 色氨酸操纵子 色氨酸操纵子的调控机制 56 衰减子的调控作用 L基因的3 端有一个衰减子序列 前导序列转录的mRNA具有如下特性及功能 1 内含4段特殊的短序列2 序列 是一个开放阅读框 转录后立即翻译成14氨基酸的短肽称作前导肽 前导肽第10 11位是两个连续的色氨酸 57 58 核糖体 新生肽链 mRNA DNA 1 2 3 4 UUUU3 1 当色氨酸浓度高时 trp密码子 转录衰减机制 5 59 1 2 3 4 5 核糖体 2 当色氨酸浓度低时 60 二 翻译水平的调控 61 一 SD序列对翻译的影响 1 SD序列的定义 SD序列是位于mRNA起始密码子AUG上游由3 9碱基组成的一段核苷酸序列 它是核糖体结合的位点 2 SD序列的顺序及位置对翻译的影响 SD序列的存在与否是mRNA在细胞中翻译的决定因素 SD序列的位置是影响翻译效率的重要因素 62 2 隐蔽SD序列对翻译的影响 如SD序列处于mRNA的二级结构中 核糖体不能与之结合 只有打破这种结构 核糖体才能结合 63 64 二 mRNA寿命对翻译的的调控作用 不同的mRNA有不同的降解速度 1 降解mRNA的外切酶主要是3 外切核酸酶mRNA分子末端的二级结构能阻止3 外切酶进攻 凡降解终止子发夹结构的突变都造成mRNA稳定性降低 终止子除转录终止功能外 还决定mRNA的稳定性 65 2 降解mRNA的内切酶主要是RNase 发挥作用需要一定的二级结构特征 如RNase 对 整合酶基因 int 的mRNA降解时就需要转录终止子序列所形成的发夹结构上又增添一个发夹结构 这个附加的发夹结构恰好构成了RNase 的识别位点和切割位点 66 三 翻译产物对翻译的调控作用 控制自身mRNA的可翻译性 大多是控制翻译的起始 67 1 RF2合成的自体调控 利用释放肽链的职能提前终止其mRNA的翻译 mRNAGGGUAUCUUUGACUACGAC 232425262728 RF2 68 当核糖体蛋白较少时 调控蛋白优先与rRNA结合 当核糖体蛋白较多时 多余的调控蛋白就与mRNA结合 核糖体就不能与mRNA结合 从而降低了有关基因产物的合成 2 核糖体蛋白质合成的自体调控 69 四 反义RNA对翻译的调控作用 OmpR基因的产物 OmpR蛋白在不同的渗透压具有不同的构象 渗透压低时 与OmpF基因的调控区结合 对OmpF基因的表达起正调控作用 OmpF 渗透压高时 变构 与OmpC基因调控区结合 对OmpC基因的表达起正调控作用 OmpC 两种蛋白随渗透压的变化而变化 但两种蛋白总量不变 70 71 第三节真核基因表达调控 72 真核基因的表达调控系统与原核的区别 1 真核基因数目多 哺乳动物有数万 10万 而E coli仅有40002 大量重复序列 可能对基因的表达带来影响3 真核DNA与组蛋白组成核小体结构 并有许多非组蛋白结合 组蛋白 非组蛋白和核小体的组织状态及核小体的超螺旋结构影响基因的活性 73 4 真核基因有内含子 转录的mRNA都要经拼接加工 细胞可通过对mRNA前体的加工与否进行调节 5 真核基因转录在细胞核 翻译在胞浆 排除了转录衰减 6 真核mRNA寿命长 脊椎动物mRNA平均半寿期大约为3小时 7 调控范围大 DNA水平 转录水平 转录后水平 翻译水平 翻译后水平等多层次的调控 74 二 转录水平的调控 主要通过反式作用因子 顺式作用元件和RNA聚合酶的相互作用来完成的 75 一 基因转录水平的顺式作用元件 顺式作用元件 cis actingelements 指对基因表达有调节活性的DNA序列 其活性只影响与其自身同处在一个DNA分子上的基因 同时 这种DNA序列通常不编码蛋白质 多位于基因旁侧或内含子中 按功能分启动子 增强子和沉默子 76 1 启动子 promoter 与基因表达启动相关的顺式作用元件 位于基因转录起始点上游 根据启动子中TATA盒的有无分典型的启动子和不典型的启动子 77 典型的启动子 含TATAbox 有时一个基因的启动子上有两个TATAbox 它们可分别或有侧重地对不同诱导物作出应答 在某些情况下 也参与组织特异性的选择 如 淀粉酶基因在唾液腺和肝脏两种组织分别选择了相距2 8kb 转录效率不同的两个转录起始点 保证唾液中酶的活性远高于肝脏 78 不典型的启动子 不含TATAbox 通常含GC序列 如管家基因的启动子 含这类启动子的结构基因转录起始往往是不规则的 并且只有基础水平的表达 79 2 增强子 enhancer 使基因转录速率显著提高的一类顺式元件 增强子主要通过改变DNA模板的螺旋结构 为DNA模板提供特定的局部微环境 或为RNA聚合酶和反式作用因子提供一个与某些顺式元件联系的结构等方式发挥作用 作用特点 无自身方向性及基因特异性 也不受与基因距离远近的影响 3 沉默子 silencer 使基因转录降低或使基因关闭的一类顺式作用元件 80 二 基因转录调节的反式作用因子 1 反式作用因子的定义Trans actingfactor 是能直接或间接地识别或结合在各顺式元件的核心序列上 参与调控靶基因转录效率的一组序列特异性的DNA结合蛋白 81 2 反式作用因子的特点 具有三个功能域 DNA识别结合域 转录活化域 调节结构域 具有识别启动子和增强子的功能 对调节有正向和负向两个方面 82 3 反式作用因子结构域的模式 DNA结合域 锌指结构 Zincfingermotif DNA结合域中由2个Cys和2个His或4个Cys与一个锌离子借配位键结合成的指状结构 如TF A有9个重复的指结构 类固醇激素受体家族有2个指结构 83 最常见的DNA结合域 1 锌指 zincfinger C CysH His 常结合GC盒 84 碱性 螺旋结构如CTF是结合CCAAT盒的一种转录因子 其DNA结合域具有 螺旋 并富含碱性氨基酸 85 2 螺旋 常结合CAAT盒 86 同源结构域 Homodamain 反式作用因子中由约60个左右氨基酸的相同保守序列组成的螺旋 转折 螺旋的区域 这类反式作用因子的DNA结合域至少有两个 螺旋 两螺旋之间由几个氨基酸残基形成的 转折 87 88 螺旋 环 螺旋能与免疫球蛋白 链基因增强子结合的反式因子E12和E47羧基端100 200aa可形成两个两性 螺旋 两螺旋之间为非螺旋的环 螺旋氨基端有碱性区 这个碱性区对结合DNA是必须的 螺旋对形成二聚体是必须的 89 90 亮氨酸拉链 Leucinezipper 两个具有亮氨酸拉链区的反式作用因子以疏水力相互作用形成的形同拉链的区域 91 转录活化域 transcriptionalactivationdomain 位于DNA结合域以外由80 100个aa组成的具有转录活化功能的区域 92 带负电荷的 螺旋结构含较多酸性氨基酸能形成亲脂的 螺旋 称酸性 螺旋结构 如糖皮质激素受体的转录活化域 Jun转录因子的转录活化域等 作用 对转录起始的特异诱导活性相对较低 可与TF D复合物中某个通用因子或RNApol结合而发挥作用 93 富含谷氨酰胺结构如SP1是与启动子GCbox结合的一种转录因子 除有结合DNA的锌指结构外 SP1共有4个参与转录活化的区域 其中最强的转录活化域之一很少有极性aa 却富含谷氨酰胺 达该区aa总数的25 左右 Oct1 2 Jun AP2 SRF均含此区域 94 富含脯氨酸结构如CTF NF1转录因子的羧基端很难形成 螺旋 原因是此区域富含脯氨酸 占该区aa的20 30 在Oct2 Jun AP1 SRF等哺乳动物因子中也有富含脯氨酸的结构 95 调节结构域 如糖皮质激素受体是一种反式作用因子 它有与糖皮质激素结合的区域 这个区域称调节结构域 96 三 基因转录调控中蛋白质与DNA及蛋白质与蛋白质的相互作用 1 蛋白质与DNA的相互作用 非共价键相互作用 1 氢键 供氢基团 G A C的氨基 受氢体 Glu Asp的残基侧链 2 疏水键 DNA分子大沟侧缘的T的 CH3与疏水性氨基酸等均可建立疏水键联系 3 碱性氨基酸残基与DNA分子中戊糖 磷酸骨架之间建立电荷联系 97 2 蛋白质与蛋白质的相互作用 非共价键相互作用 1 氢键 蛋白质分子中带部分正电性的氢原子与带电负性的原子靠静电相互作用形成氢键 如NH3 NH2 OH的氢带部分正电性 C O C00 带负电性 2 离子键 存在于两个完全或部分带相反电荷的原子或基团之间的相互作用力 主要发生在碱性氨基酸侧链 N 末端自由氨基 酸性氨基酸侧链及C 末端羧基等带电基团之间 3 疏水相互作用 主要发生在疏水性氨基酸侧链之间 98 四 转录起始的调控机制 解除组蛋白对基因的封闭作用 反式作用因子活性的调节顺式作用元件与反式作用因子的相互作用 99 带正电荷的组蛋白与DNA中带负电荷的磷酸基结合 于是组蛋白遮蔽了DNA分子 降低了DNA的模板活性 组蛋白的修饰作用可明显解除染色体的抑制作用 已证明高乙酰化组蛋白特异地聚集于活性染色质功能区 低乙酰化组蛋白聚集于无转录活性的非功能区 这一结果表明组蛋白乙酰化可激活转录 此外 核小体组蛋白乙酰水平升高 可使DNA 组蛋白抑制性结构破裂 有利于基本转录因子与转录起始部位结合 组蛋白对基因的封闭作用 100 蛋白质与DNA结合时主要是DNA结构发生变化 DNA柔性加强了蛋白质 DNA的相互作用 识别螺旋沿DNA大沟 在大沟一侧接触到碱基 接触碱基数目一般不超过5bp 识别螺旋的氨基酸残基分为3类 1 与DNA碱基接触的残基 大多是极性的 2 与主链磷酸基因接触的残基 大多是碱性的 3 与蛋白质其余部分接触的残基 往往以疏水残基背向DNA 顺式作用元件与反应作用因子的相互作用 101 体外转录器组装的第一步即为TF D结合到TATA盒上 形成包括TATA结合蛋白和约10个TBP相关因子的复合物 是TF D还是TBP还是两者同时结合TATA盒尚不清楚 体外转录试验表明 TAFs在对激活因子的应答中起作用 TF D和TBP在基础转录中含量相似 但只有TF D能对激活剂产生应答 而且不同物种的活性结构域是和特异性的TAFs相互作用的 激活蛋白能刺激TF D TF A TATA复合物形成 活性结构和TAFs的多重接触能增强TF D与TATA盒的结合 激活转录 TF D中心论 102 1 反式作用因子的活性调节 表达式调节 这类反式作用因子合成出来就有活性 需要时就合成 不需要时就降解失活 103 共价修饰这类反式因子合成出来没有活性 需要修饰才具有活性 如是磷蛋白则通过磷酸化与去磷酸化调节其活性 如是糖蛋白 则通过糖基化与去糖基化调节其活性 104 配体结合许多激素受体是反式作用因子 本身对基因转录无调节作用 由激素激活后具有表达调控作用 105 蛋白质与蛋白质的相互作用有些反式作用因子单独不能发挥作用 需与另一种蛋白结合成复合物才能发挥作用 如C myc蛋白单独结合DNA的能力很低 与max蛋白结合成二聚体就可调节基因表达 106 2 反式作用因子与顺式元件结合 反式作用因子有激活基因表达的反式作用因子和阻遏表达的反式作用因子 值得一提的是 有些反式因子先激活 再与DNA结合 少数反式作用因子先与DNA结合 再被激活 107 3 反式作用因子的作用方式 成环假说 位于不同DNA结合位点上的两个蛋白质通过两个结合位点之间DNA弯曲成环 而彼此靠近 直接接触而发挥作用 如一个反式因子与增强子结合 RNApol与启动子结合 通过DNA柔曲性 弯曲成环使两个蛋白质靠近 为它们的相互作用提供条件 108 109 滑动假说一种反式因子结合DNA的特定序列后 沿着DNA滑动到另一个特定序列并与那里的蛋白质发生相互作用促进转录的起始 扭曲假说反式因子与DNA结合时 DNA发生变形 这种构型的改变可使DNA解旋 有利转录的起始 110 接力假说一个反式因子与DNA特定序列结合 促进另一种蛋白质结合于相邻的DNA序列 由此再促进别的蛋白质的结合 最后一直伸展到转录起始位点 对转录产生调控作用 在短距离内 这种机制是可能的 但远距离无法采用这种机制 111 4 中介因子在转录起始调节中的作用 许多核受体与通用转录因子之间并不直接相互作用 而是通过中介因子在核受体与通用转录因子之间发挥作用 如CBP在CREB cAMPresponseelementbindingprotein 与通用转录因子 TF B 之间发挥作用 112 第一类为RNA聚合酶II polII 和基本转录因子 GTFs 它们结合在靶基因的启动子上 形成前起始复合物 PIC 启动基因的转录 第二类为调节蛋白 如激活因子和抑制因子 它们是一类与靶基因启动子和增强子特异结合的转录因子 具有细胞及基因特异性 可以增强或抑制靶基因的转录 第三类是协调因子 协调因子分为协同激活 抑制 因子和中介因子二类 它们往往在转录因子和前起始复合物之间发挥桥梁作用 另外 这些因子还可以改变局部染色质的构象 对基因转录的起始具有推动作用 参与转录过程的蛋白因子 113 中介因子是多亚基的复合体 酵母中介因子复合体由20多种蛋白组成 一 中介因子在激活基因转录中的作用中介因子复合体可与转录因子直接作用 但不同的转录因子可能与同一复合体的不同亚基相互作用 例如 干扰素 IFN 介导的基因转录的激活需要中介因子复合体DRIP的参与 在核受体激活基因转录时 DRIP TRAP复合体是通过DRIP205 TRAP220与核受体来直接作用 中介因子复合体的组成及作用机制 114 二 中介因子对转录的抑制作用各种中介因子在基因转录调控中的作用不尽相同 中介因子DRIP ARC CRSP SUR2的主要功能是激活基因转录 NAT可以抑制转录 而TRAP SMCC在不同条件下既可以活化转录又可以抑制转录 中介因子复合体的组成及作用机制 115 5 反式作用因子的组合式调控 几种反式作用因子通过组合共同完成基因的表达调控 如有A B C三种反式因子结合A基因的调控区 其中A C两种因子起正调控 B因子起负调控 其综合效应则是激活转录 又如有A B D三种因子结合B基因的调控区 其中A起正调控 B D起负调控 其综合效应则抑制B基因的转录 116 117 6 转录起始复合物的形成 在转录起始复合物的形成过程中 RNApol与启动子结合都是关键的一步 细菌的RNApol识别的是一段DNA序列 真核生物RNApol识别的不是单纯的DNA 是由转录因子与DNA形成的蛋白质 DNA复合物 真核生物有3种RNApol 分别识别不同的启动子 转录不同的产物 需不同的转录因子 118 119 三 转录后水平的调控 120 一 5 端加帽和3 端加多聚腺苷酸化的调控意义 加帽和Poly A 尾不是mRNA稳定的唯一因素 但是十分重要的因素 这两个因素至少保证mRNA在转录过程中不被降解 核糖体在核内组装 rRNA受到蛋白质的保护而不被降解 tRNA在合成后 形成特殊的空间结构可抵抗降解 mRNA如果没有5 帽和3 poly A 尾 在合成过程中就会被迅速降解 121 二 mRNA的选择性剪接对基因表达的调控作用 1 mRNA的选择剪接 真核细胞的剪接过程中 参加拼接的外显子可以不按其在基因组的线性分布次序拼接 内含子也可以不被切除而保留 即一个外显子或内含子是否出现在成熟的mRNA中是可选择的 这种剪接方式称为选择剪接 alternativesplicing 外显子选择 optionalexon 内含子选择 optionalintron 互斥外显子 mutuallyexclusiveexon 内部剪接位点 internalsplicesite 122 123 三 mRNA运输的控制 mRNA的运输是受到控制的 成熟的mRNA大约只有20 的mRNA进入胞浆 留在核内的RNA约在1小时内降解成小片段 mRNA通过核膜的运输是一个主动运输过程 核膜上的核孔是大约9 nm的通道 但可以运输大于9nm的颗粒 如核糖体 15nm 核糖体均在核内组装 再运输到胞浆 RNA从核运输至胞浆的运输的调控机理目前还不清楚 124 四 翻译水平的调控 125 一 翻译起始的调控 1 5 帽子结构 m7GpppN 对翻译的调控作用 m7G帽有增强翻译效率的作用 5 帽子结构有利于mRNA从细胞核向细胞质转运和增加其稳定性 5 帽子结构与3 poly A 尾对mRNA的翻译效率的调节有协同作用 126 2 5 AUG对翻译的调控作用翻译时 90 95 的真核mRNA符合第一AUG规律 某些mRNA5 端非编码区存在一个或数个AUG 存在起始位点上游的其它AUG密码或5 AUG 它抑制下游阅读框的翻译效率 5 AUG阅读框与正常阅读框不一致 从5 AUG翻译很快遇到终止密码子 127 如酵母反式因子GCN4mRNA 其5 UTR有4个AUG 含4个短的阅读框 它们对正常阅读框的翻译有抑制作用 TGF 3mRNA5 UTR含11个AUG 128 3 mRNA5 端非编码区长度对翻译的影响 5 UTR长度在17 80核苷酸之间 体外翻译效率与长度呈正比 若第一个AUG与5 帽结构之间的距离在12个核苷酸以内时 则有一半以上的核糖体小亚基滑过第一个AUG