第七章转录产物的加工修饰及转运降解

1、 1.1 基因和顺反子基因和顺反子 1.2 断裂基因、内含子和外显子断裂基因、内含子和外显子 1.3 hnRNA、 hnRNP 、sRNA 1.1 基因和顺反子基因和顺反子1.2 断裂基因、内含子和外显子断裂基因、内含子和外显子Introns are removed to make mRNA from an interrupted geneNote:The order of exons does not change between DNA and RNAnhnRNA (heterogeneous nuclear RNA)hnRNA (heterogeneous nuclear RNA)：不均

2、一：不均一核核RNARNA 高等真核生物中，如细胞核基因与其产物间在长度高等真核生物中，如细胞核基因与其产物间在长度上有差异，则其初始转录产物称为上有差异，则其初始转录产物称为hnRNAhnRNA。nhnRNP:hnRNP:核糖核蛋白颗粒核糖核蛋白颗粒 hnRNAhnRNA物理结构是核糖核蛋白颗粒，颗粒中蛋白质包物理结构是核糖核蛋白颗粒，颗粒中蛋白质包围着围着hnRNAhnRNA，hnRNAhnRNA和蛋白质组成的复合物称和蛋白质组成的复合物称hnRNPhnRNP。 1.3 hnRNA、 hnRNP 、sRNAThe tRNA 3 end is generated by cutting and

3、 trimming followed by addition of CCA; the 5 end is generated by cutting.(RNAase D)The intron in yeast tRNAPhe base pairs with the anticodon loop to change the structure of the anticodon arm. Splicing of yeast tRNA in vitro can be followed by assaying the RNA precursor and products by gel electropho

4、resis. tRNA splicing has separate cleavage and ligation stages 大部分大部分rRNA是作为单一初始转录是作为单一初始转录物合成，经加工后产生成熟产物。物合成，经加工后产生成熟产物。 真核生物中真核生物中rRNA前体包括了前体包括了18 S rRNA、5.8 S rRNA和和28 S rRNA序列。在高等真序列。在高等真核生物中，命名为核生物中，命名为45SRNA，低等真核生物，低等真核生物中较小（如酵母中为中较小（如酵母中为35S）rRNA are cleaved from a common precursor 原核生物中前体包括了

5、原核生物中前体包括了16S rRNA、23S rRNA和和5S rRNA和和tRNA序列。前体为序列。前体为30S RNA。tRNAs are cleaved from transcripts of rRNA operons3.1 mRNA 5端的加帽端的加帽3.2 mRNA 3端的多聚腺苷酸化端的多聚腺苷酸化3.3 前体前体mRNA内含子的删除内含子的删除Eukaryotic mRNA is modified, processed, and transported GAAGuanine-7-methyl-transferase2-O-methyl-transferaseCap 01015%1

6、00%The 3 ends of mRNAs are generated by cleavage and polyadenylation；The sequence AAUAAA is necessary for cleavage to generate a 3 end for poly-adenylation.3.3.2 内含子的删除机理内含子的删除机理（1）GU-AG型内含子型内含子（2）GC-AG型和型和AU-AC型内含子型内含子（3）I 类内含子和类内含子和 II类内含子类内含子Intronexon boudaries have short consensus sequences in

7、the intron （1）GU-AG型内含子型内含子Correct splicing removes 3 introns by pairwise recognition of the junctionsPairing of wrong junctions would remove exons Splicing proceeds through a lariatSplicing uses transesterification GU-AG（3）I 类内含子和类内含子和 II类内含子类内含子原始转录产物原始转录产物完成剪接的完成剪接的RNARNA剪接中间产物剪接中间产物上游外显子的自由上游外显子

8、的自由3OH作为亲核基作为亲核基团攻击内含子团攻击内含子3位核苷酸上的磷酸二位核苷酸上的磷酸二酯键，使内含子被完全切开酯键，使内含子被完全切开自由鸟苷酸的自由鸟苷酸的3OH作亲核基团攻作亲核基团攻击内含子击内含子5端的磷酸二酯键，从上端的磷酸二酯键，从上游切开游切开RNA链链I类类内内含含子子的的自自我我剪剪接接过过程程GTP、GDP、GMP、G原始转录产物原始转录产物内含子本身的某个腺苷酸的内含子本身的某个腺苷酸的2-OH作为亲核基因攻击内含作为亲核基因攻击内含子子5端的磷酸二酯键端的磷酸二酯键2,5磷酸二酯键磷酸二酯键RNA剪接产物剪接产物与与3末端相连末端相连上游外显子的上游外显子的3-

9、OH作亲核基作亲核基团攻击内子团攻击内子3位核苷酸上的磷位核苷酸上的磷酸二酯键酸二酯键,使套索结构完全解离使套索结构完全解离套索结构中的腺苷酸带套索结构中的腺苷酸带有有3个磷酸二酯键个磷酸二酯键完成剪接的完成剪接的RNA内含子内含子II类类内内含含子子的的自自我我剪剪接接过过程程三类剪接反应总结：三类剪接反应总结：都是按两步酯交换都是按两步酯交换作用进行：作用进行： 首先游离羟基进攻首先游离羟基进攻外显子外显子1 1和内含子结合和内含子结合处；处；接着外显子接着外显子1 1末端末端产生的羟基进攻外显产生的羟基进攻外显子子2 2与内含子结合处；与内含子结合处；两个外显子相连，内两个外显子相连，内

10、含子释放。含子释放。Splicing releases a mitochondrial group II intron in the form of a stable lariat. 顺式剪接：剪接发生在同一条顺式剪接：剪接发生在同一条RNA分子上；分子上；反式剪接：剪接发生在不同的反式剪接：剪接发生在不同的RNA分子上。分子上。Transsplicing occurs only in special circumstances4 RNA的转运及降解的转运及降解 所有在细胞质中起作用的真核生物细胞所有在细胞质中起作用的真核生物细胞RNARNA都要都要从细胞核内转运出来；从细胞核内转运出来； m

11、RNAmRNA能被特异性地转运到翻译的位置，在细胞能被特异性地转运到翻译的位置，在细胞之间能够被长距离转运。之间能够被长距离转运。Spicing is required for mRNA exportThe EJC (exon junction complex) binds to RNA by recognizing the splicing complex.4.2.1 细菌细菌mRNA的降解的降解4.2.2 真核生物真核生物mRNA的降解的降解4.2.1 细菌细菌mRNA的降解的降解mRNA is degraded by exo and endo nucleases4.2.2 真核生物真核生

12、物mRNA的降解的降解3端的脱腺苷化引发端的脱腺苷化引发了了5端帽子结构的脱端帽子结构的脱离，这是由于在离，这是由于在poly(A)上的上的PABP阻阻止了脱帽子酶结合到止了脱帽子酶结合到5端。端。当当poly(A)的长度缩的长度缩短至短至1015个碱基之个碱基之后，后，PABP也脱落。也脱落。而脱帽反应发生自而脱帽反应发生自5端开始的端开始的12个碱基个碱基的切割。的切割。5 小小 结结重点内容：重点内容：几个基本概念：基因、顺反子、断裂基因、内含子、几个基本概念：基因、顺反子、断裂基因、内含子、外显子、不均一核外显子、不均一核RNA、小、小RNA、核糖核蛋白颗粒、核糖核蛋白颗粒、RNA的编辑、的编辑、RNA的化学修饰、的化学修饰、GU-AG规则、自我剪规则、自我剪接；可变剪接、顺式剪接、反式剪接；接；可变剪接