生物化学-转录后的加工

目录CONTENTS二真核生物转录后加工一原核生物转录后加工转录后的加工三原核生物和真核生物转录后加工的比较2转录生成的RNA——初级转录产物（前体RNA，RNA前体）无论是原核、真核生物，初级转录产物必须经过一定程度的加工、修饰，才能体现生物学功能。在细胞内，原初转录产物经过一系列变化转变为成熟的RNA分子的过程，称为转录后加工。常见形式：去除或添加核苷酸、剪切拼接等。3原核生物转录后加工相对简单。mRNA：转录、翻译同时进行，一般不进行加工修饰。tRNA、rRNA：加工，剪切和修饰。真核生物转录后加工较复杂。RNA转录在细胞核、翻译在细胞质，因此先转录，后翻译。hnRNA经加帽、切尾，切除内含子、拼接外显子形成mRNA。RNA通过不同的加工方式，表达不同的信息。（一）mRNA的加工

原核生物基因表达调控的单位是操纵子，其转录物为多顺反子。

细菌中的mRNA大多不需要加工，一经转录即可直接进行翻译。甚至在转录出部分mRNA序列时就已经开始了翻译，也就是一边转录一边翻译，翻译滞后一些。

但也有少数多顺反子mRNA须通过核酸内切酶切割成较小的单位，然后再翻译。这些较小的单位可以是单个基因，也可以是多个基因序列的组合。一、原核生物转录后加工56原核生物rRNA以多顺反子的形式存在，还可能带有某些tRNA的基因。大肠杆菌中rRNA有7个转录单位,每个转录单位含有16S、23S、5SrRNA及一个或几个tRNA。rRNA前体的加工由RNaseⅢ等负责。RNA酶Ⅲ对转录初始物切割，再加工成熟。（二）rRNA的加工1、“斩头”：形成5′末端。RNaseP识别二级结构——发夹所组成的tRNA（外部引导区）。2、去尾：形成3′-OH末端。由内切酶和外切酶的共同参与。前者识别发夹结构，后者识别CCA序列。3、修饰：在前体tRNA的一些专一部位的碱基需要通过甲基化酶，硫醇酶，假尿嘧啶核苷化酶等的作用进行修饰成为特殊的碱基，如氨基酸臂上5′的4-硫尿苷（4tu），D臂上的2甲基鸟苷（2mG），TψC臂上的假尿苷（ψ）以及反密码子环上的2异戊腺苷（2ipA）4、加上CCA

（三）tRNA的加工tRNA3’末端CCA的产生

所有成熟tRNA分子的3’端都有CCA结构，它对于接受氨酰基是必要的。细菌tRNA前体存在两类不同的3’端序列。一类其自身具有CCA的结构，将3’端多余的序列切除后刚好暴露出CCA序列；另一类是当切除3’端多余序列后，通过tRNA核苷酰转移酶加上CCA。

tRNA的加工还包括碱基的修饰。（四）rRNA和tRNA被加工的证据

rRNA和tRNA有以下三点特性：1、所有RNA初级转录产物的5`末端均是5`-三磷酸，而成熟rRNA和tRNA分子的5`末端是5`单磷酸；2、rRNA和tRNA分子比初级转录产物小很多；3、所有tRNA含有稀有碱基。

真核生物转录生成的RNA分子是初级RNA转录物，几乎所有的初级RNA转录物都要经过加工，才能成为具有功能的成熟的RNA。加工主要在细胞核中进行。二、真核生物转录后加工（一）mRNA的加工

mRNA的前体称为核内不均一RNA（hnRNA），因为一个细胞中有许多种不同的mRNA，也就有许多种不同的前体。hnRNA在加工成熟的过程中有5’端加帽、3’端加尾、去除内含子等过程。

加帽是一个多步过程，加帽过程需要两种酶参与，即由加帽酶和甲基转移酶催化生成7-甲基鸟嘌呤核苷的帽结构。此外，mRNA的第一和第二位核苷酸2’-OH也常常被甲基化。5’帽结构可以使mRNA免遭核酸酶的水解，它帮助mRNA通过核膜孔进入胞浆，它也能与帽结合蛋白质复合体结合，并参与和核糖体的结合，启动蛋白质的生物合成。1、5’端加帽

真核生物mRNA的3’端通常都有20～200个腺苷酸，但也有例外，如组蛋白、呼肠孤病毒和不少植物病毒的mRNA没有多聚腺苷酸尾。尾部修饰是和转录终止同时进行的过程。加尾过程在细胞核内进行，通过多聚腺苷酸聚合酶催化反应完成（不需要模板）。polyA的有无与长短，是维持mRNA作为翻译模板的活性，以及增加mRNA本身稳定性的因素。2、3’端加尾真核生物mRNA的前体的核苷酸顺序有一些不出现在成熟的mRNA中。此部分在转录产物的加工过程中被切除。被切除的部分称为内含子（intron）。内含子是不编码蛋白质的核苷酸序列。末被切除的部分称外显子(exon)，是编码蛋白质的部分序列。由于内含子是插入外显子之间，故内含子又称插入序列。3、去除内含子15真核mRNA剪接：切除内含子、拼接外显子mRNA的加工过程示意图（二）rRNA的加工

哺乳类动物的18S、5.8S和28SrRNA基因构成一个转录单位，转录产生45SrRNA前体，然后通过剪切加工成各个成熟的rRNA。rRNA前体的加工是由多亚基的核蛋白复合物来完成的。真核细胞的5SRNA基因与其它rRNA基因相分开。转录后经过适当的加工，28S、5.8S与相关的蛋白质一起组成核糖体的大亚基。18S则是小亚基的成分。rRNA的成熟过程中也包括碱基的甲基化修饰和部分核糖的2’-OH甲基化反应。（三）tRNA的加工

真核生物tRNA前身物通常包括一个以上tRNA，通过核酸水解加工过程将它们分开。成熟的tRNA比初级转录产物核苷酸数目少。加工过程包括插入顺序的去除和相当于外显子转录产物的拼接。真核生物tRNA的加工与原核生物类似，只是真核生物tRNA3’端的CCA都是后加的。部分真核生物tRNA前体有内含子。

tRNA的加工过程1、真核生物每种转录产物都是各种RNA的前身，必须在胞核内经过适当加工，使之变成具有活性的成熟RNA后，由胞核运至胞质才能执行翻译功能。2、原核生物