原核与真核生物mRNA的特征比较

1、原核与真核生物原核与真核生物mRNA的特征比较的特征比较原核生物原核生物中中: mRNA的转录和翻译发生在的转录和翻译发生在同一个细胞空间同一个细胞空间， 这两个过程几乎是这两个过程几乎是同步同步进行的进行的 。真核细胞中：真核细胞中：真核细胞真核细胞mRNA的合成和功能表达发生在不同的合成和功能表达发生在不同的空间和时间范畴内。的空间和时间范畴内。 mRNA以较大分子量的以较大分子量的前体前体RNA出现在核内，出现在核内，只有成熟的、相对分子质量明显变小并经化学只有成熟的、相对分子质量明显变小并经化学修饰的修饰的mRNA才能进入细胞质，参与蛋白质的才能进入细胞质，参与蛋白质的合成。合成。mR

2、NA的组成：的组成：编码区编码区(coding region)：从起始密码子从起始密码子AUG开开始经一连串编码氨基酸的密码子直至终止密码始经一连串编码氨基酸的密码子直至终止密码子。子。5端上游非编码区端上游非编码区(5UTR)：位于位于AUG之前不之前不翻译的区域。翻译的区域。3端下游非编码区端下游非编码区(3UTR) ：位于终止密码子位于终止密码子之后不翻译的区域。之后不翻译的区域。原核生物原核生物mRNA的特征的特征 半衰期短。半衰期短。 许多原核生物许多原核生物mRNA以多顺反子的形式以多顺反子的形式存在。存在。 原核生物原核生物mRNA的的5端无帽子结构，端无帽子结构，3端端没有或只

3、有较短的多聚（没有或只有较短的多聚（A）结构。）结构。 半衰期短半衰期短原核生物原核生物mRNA的特征的特征原核生物中，原核生物中，mRNA的的转录和翻译是在同一个转录和翻译是在同一个细胞空间里同步进行细胞空间里同步进行的，的，蛋白质合成往往在蛋白质合成往往在mRNA刚开始转录时就刚开始转录时就被引发了。被引发了。大多数细菌大多数细菌mRNA在转在转录开始录开始1分钟后就开始降分钟后就开始降解。解。mRNA降解的速度大降解的速度大概只有转录或翻译速度的概只有转录或翻译速度的一半。一半。2. 许多以许多以多顺反子多顺反子的形式存在：的形式存在：原核细胞的原核细胞的mRNA(包括病毒包括病毒)有时

4、可以同有时可以同时编码几个多肽。时编码几个多肽。原核生物原核生物mRNA的特征的特征Prokaryotic mRNA (polycistrionic)单顺反子单顺反子mRNA (monocistronic mRNA): 只编码一个蛋白质的只编码一个蛋白质的mRNA。多顺反子多顺反子mRNA(polycistronic mRNA):编码多个蛋白质的编码多个蛋白质的mRNA。 3. 原核生物原核生物mRNA的的5端无帽子结构，端无帽子结构，3端没有或只有较短的多聚（端没有或只有较短的多聚（A）结构。）结构。原核生物原核生物mRNA的特征的特征原核生物起始密码子原核生物起始密码子AUG上游有一被称为

5、上游有一被称为Ribosome Binding Site (RBS)或或SD序列序列（Shine Dalgarno sequence）的保守区，因为该）的保守区，因为该序列序列与与16S-rRNA 3端反向互补端反向互补，所以被认为在核糖体，所以被认为在核糖体-mRNA的的结合过程中起作用。结合过程中起作用。 4. 原核生物原核生物常以常以AUG（有时（有时GUG，甚至，甚至UUG）作为）作为起始密码子起始密码子; 真核生物几乎永远以真核生物几乎永远以AUG作为起始密作为起始密 码子。码子。原核生物原核生物mRNA的特征的特征 单顺反子形式存在。单顺反子形式存在。 5端端存在存在“帽子帽子”结

6、构。结构。 绝大多数具有绝大多数具有多聚多聚(A)尾巴尾巴。真核生物真核生物mRNA的特征的特征真核生物真核生物mRNA的结构模式的结构模式Eukaryotic mRNA (monocistrionic)“基因基因”的分子生物学定义是：产的分子生物学定义是：产生一条多肽链或功能生一条多肽链或功能RNARNA所必需的全所必需的全部核苷酸序列！部核苷酸序列！A gene can be defined as following: The entire nucleic acid sequence that is necessary for the synthesis of a functional p

7、olypeptide or RNA molecule. 真核生物真核生物mRNA的的5端端存在存在“帽帽子子”结构。结构。 真核生物基因转录一般从嘌呤起始，真核生物基因转录一般从嘌呤起始，其其5端大都经过修饰。端大都经过修饰。真核生物真核生物mRNA的特征的特征5Capping 通过通过 5 5磷酸二酯键在原初磷酸二酯键在原初mRNA的的5端倒端倒扣一个扣一个“G”。 在新生在新生mRNA链达到链达到50个核苷酸前，甚至可能个核苷酸前，甚至可能在在RNA Pol II 离开转录起始位点之前，帽子结离开转录起始位点之前，帽子结构就已加到构就已加到mRNA的第一个核苷酸上了。的第一个核苷酸上了。

8、5末端加上鸟苷是由末端加上鸟苷是由鸟苷转移酶催化鸟苷转移酶催化的的 。 帽子结构是帽子结构是GTP和原和原5三磷酸腺苷（或鸟苷）三磷酸腺苷（或鸟苷）缩合反应的产物。缩合反应的产物。 mRNA的帽子结构常常的帽子结构常常被甲基化被甲基化。真核生物真核生物mRNA的的“帽子帽子”结构结构鸟苷酸鸟苷酸-7甲基转移酶甲基转移酶2-O-甲基转移酶甲基转移酶 mRNA的帽子结构常常被甲基化的帽子结构常常被甲基化零类帽子零类帽子（cap0）：第一个甲基出现在所有真核细胞的）：第一个甲基出现在所有真核细胞的mRNA中（单细胞真核生物中（单细胞真核生物mRNA主要是这个结构），主要是这个结构），由由鸟苷酸鸟苷酸

9、-7甲基转移酶甲基转移酶催化，称为零类帽子。催化，称为零类帽子。 1类帽子类帽子(cap1)：如在：如在第二个核苷酸第二个核苷酸(原原mRNA 5第一位第一位)的的2-OH位上加另一个甲基位上加另一个甲基，这步反应由，这步反应由2-O-甲基转移甲基转移酶酶完成。一般把有这两个甲基的结构称为完成。一般把有这两个甲基的结构称为1类帽子。类帽子。真核真核生物中以这类帽子结构为主。生物中以这类帽子结构为主。2类帽子类帽子(cap2): 在某些生物细胞内，在某些生物细胞内，mRNA链上的链上的第三第三个核苷酸的个核苷酸的2-OH位也可能被甲基化位也可能被甲基化，因为这个反应只，因为这个反应只以带有以带有

10、1类帽子的类帽子的mRNA为底物，所以被称为为底物，所以被称为2类帽子。类帽子。只占有帽只占有帽mRNA总量的总量的10%-15%以下。以下。帽子结构的功能帽子结构的功能(1)有助于有助于mRNA越过核膜，进入胞质；越过核膜，进入胞质；(2)保护保护5不被核酶降解；不被核酶降解；(3)翻译时供翻译时供IF（起始因子）和核糖体（起始因子）和核糖体识别，是翻译所必需的。识别，是翻译所必需的。 2. 绝大多数绝大多数真核生物真核生物mRNA具有具有多聚多聚(A)尾巴尾巴。除组蛋白基因外，真核生物除组蛋白基因外，真核生物mRNA的的3末末端端都有多聚都有多聚(A)序列，其长度因序列，其长度因mRNA种

11、类不同种类不同而变化，一般为而变化，一般为40-200个左右。个左右。由多聚由多聚(A)聚合酶催化的；聚合酶催化的；它是在转录后加上的；它是在转录后加上的；Poly(A)被特异的蛋白质被特异的蛋白质PABP结合。结合。真核生物真核生物mRNA的特征的特征 在高等生物中在高等生物中(酵母除外酵母除外)在在poly(A)上游上游11-30nt处有一特殊序列处有一特殊序列AAUAAA，这一序列是高度保，这一序列是高度保守的守的, 对于初级转录产物的准确切割及加多聚对于初级转录产物的准确切割及加多聚(A)是必是必需的需的 。 真核生物真核生物mRNA中的加多聚中的加多聚A反应反应真核基因的真核基因的3

12、 末端转录终止位点上游末端转录终止位点上游1530bp处的保守序列处的保守序列AAUAAA对于初级转录产物的准确切割及加多聚对于初级转录产物的准确切割及加多聚(A)是必需的是必需的CPSF (cleavage and polyadenylation specificity factor)CstF (cleavage stimulation factor)多聚腺苷化多聚腺苷化(polyadenylation)反应要经过反应要经过2个阶段个阶段(1)首先将一个短的寡聚首先将一个短的寡聚A序列序列(10nt)加到加到3端，端， 此反应绝对依赖于此反应绝对依赖于AAUAAA序列，这是由序列，这是由po

13、ly(A)聚合酶聚合酶在特殊因子指导下完成的。在特殊因子指导下完成的。(2)寡聚寡聚A尾巴延伸到尾巴延伸到240nt的长度。的长度。 此反应并不需要此反应并不需要AAUAAA序列，但需要一个序列，但需要一个识别寡聚识别寡聚A并指导并指导poly（A）聚合酶延伸的刺）聚合酶延伸的刺激因子。激因子。 是是mRNA由细胞核进入细胞质所必需的形式；由细胞核进入细胞质所必需的形式；多聚多聚(A)的功能的功能它大大提高了它大大提高了mRNA在细胞质中的稳定性。在细胞质中的稳定性。mRNA刚从细胞核进入细胞质时，其多聚刚从细胞核进入细胞质时，其多聚(A)尾巴一般尾巴一般比较长，随着比较长，随着mRNA在细胞

14、质内逗留时间延长，多聚在细胞质内逗留时间延长，多聚(A)逐渐变短消失，逐渐变短消失，mRNA进入降解过程。进入降解过程。它可促进核糖体的有效循环。它可促进核糖体的有效循环。Poly-A in the 3 end promotes the efficient recycling of ribosomesPoly (A) - 尽管大部分真核尽管大部分真核mRNA有有poly (A)尾巴，尾巴，细胞中仍有多大细胞中仍有多大1/3没有没有poly (A)的的mRNA，将其称为将其称为Poly (A) 约约1/3的的Poly (A) mRNA编码了不同形式编码了不同形式的组蛋白。的组蛋白。Poly(A)

15、+ RNA can be separated from other RNAs by fractionation on Sepharose-oligo(dT).在动物细胞中，在动物细胞中，mRNAmRNA的的表达需转录、修饰、加表达需转录、修饰、加工、核质转运和翻译。工、核质转运和翻译。内含子的剪接、编辑及化学修饰内含子的剪接、编辑及化学修饰RNA中的内含子中的内含子非编码区非编码区编码区编码区真核基因真核基因大多是大多是断裂断裂的的: :一个基因可由一个基因可由多个内含子多个内含子和和外显子外显子间间隔排列而成。隔排列而成。内含子在真核基因中所占的比例很高，内含子在真核基因中所占的比例很高，甚

16、至超过甚至超过99%。 Exons (外显子外显子): the coding sequencesIntrons (内含子内含子) : the intervening sequences部分人类基因中内含子序列所占的比重分析部分人类基因中内含子序列所占的比重分析基因基因长度长度（kb）内含子数量内含子数量内含子所占比重内含子所占比重（%）胰岛素胰岛素1.4267 -球蛋白球蛋白1.4269血清蛋白血清蛋白181389胶原蛋白组分胶原蛋白组分VII3111771VIII因子因子1862595萎缩性肌强直因子萎缩性肌强直因子24007899 剪接剪接 (Splicing)RNA splicing:

17、removal of introns and joining of exons. It takes place in the nucleus before the mature mRNA can be exported to the cytoplasm. Catalyzed by spliceosome (RNA +protein)5加加“帽帽”和和3酶切加多聚腺苷酸酶切加多聚腺苷酸mRNA的前体的前体(核不均一核不均一RNA, hnRNA)RNA的剪接的剪接连续的可译框连续的可译框(ORF)(open reading frame）蛋白质合成的模板蛋白质合成的模板通过核孔进入细胞质通过核孔进入

18、细胞质RNA splicing 可通过体外可通过体外凝胶电泳进行分析凝胶电泳进行分析RNARNA加工过程及其生理功能加工过程及其生理功能加工过程加工过程推测的生理功能推测的生理功能加帽子反应加帽子反应mRNA从细胞核向细胞质运转，翻译起始加多聚加多聚A反应反应转录终止，翻译起始和mRNA降解RNA的剪接的剪接从mRNA, tRNA和rRNA分子中切除内含子RNA的切割的切割从前体RNA中释放成熟tRNA和rRNA分子真核基因真核基因平均含有平均含有8-10个内含子个内含子，前体分，前体分子一般比成熟子一般比成熟mRNA大大4-10倍。倍。不同生物细胞内含子的边界存在相似的核不同生物细胞内含子的

19、边界存在相似的核苷酸序列。苷酸序列。内含子的内含子的“功能功能”及其在生物进化中的地及其在生物进化中的地位是一个引人注目的问题。位是一个引人注目的问题。 例如：例如： 地中海贫血病人的珠蛋白基因中，大约有地中海贫血病人的珠蛋白基因中，大约有1/4的核苷酸突变发生在内含子的的核苷酸突变发生在内含子的5或或3边边界保守序列上，或者直接干扰了前体界保守序列上，或者直接干扰了前体mRNA的正常剪接。的正常剪接。内含子剪接异常引起疾病内含子剪接异常引起疾病生物体内的各种内含子生物体内的各种内含子内含子类型内含子类型细胞内定位细胞内定位GU-AG细胞核，前体细胞核，前体mRNA （真核）（真核）AU-AC

20、细胞核，前体细胞核，前体mRNA（真核）（真核）I类内含子类内含子细胞核，前体细胞核，前体rRNA（真核），（真核），细胞器细胞器RNA，少数细菌，少数细菌RNAII类内含子类内含子细胞器细胞器RNA，部分细菌，部分细菌RNAIII类内含子类内含子细胞器细胞器RNA双内含子双内含子细胞器细胞器RNAtRNA前体中的内含子前体中的内含子细胞核，细胞核，tRNA前体前体 （真核）（真核）GU-AG或或AU-AC分别代表了不同内含子的分别代表了不同内含子的5和和3边界序列。边界序列。 断裂基因发现不久，断裂基因发现不久，Crick（1978年）年）就提出了一系列发人深思的问题：就提出了一系列发人深思

21、的问题：（1）剪切作用若是通过酶来进行的，那么这）剪切作用若是通过酶来进行的，那么这种剪接酶是怎样识别种剪接酶是怎样识别RNA上特定的位点？上特定的位点？（2）剪切酶有没有特异性？对不同的）剪切酶有没有特异性？对不同的RNA是是否需要不同的酶？否需要不同的酶？（3）切除的）切除的RNA是以线状还是环状存在的？是以线状还是环状存在的？切下的切下的RNA的命运将如何？的命运将如何？ Chambon等分析比较了大量结构基因的内等分析比较了大量结构基因的内含子切割位点，发现有含子切割位点，发现有2个特点：个特点：（1）内含子的两个末端并不存在同源或互补。）内含子的两个末端并不存在同源或互补。（2）连接

22、点具有很短的保守序列）连接点具有很短的保守序列,亦称亦称边界序列边界序列。 100种内含子的种内含子的5端都是端都是GU；3端都是端都是AG，因此称为因此称为GU-AG法则（法则（GU-AG rule），又称，又称为为Chambon法则法则。 脊椎动物前体脊椎动物前体mRNAmRNA中常见内含子中常见内含子剪接所必需的保守序列剪接所必需的保守序列A 两个剪接位点的序列是不同的：两个剪接位点的序列是不同的： 左边的剪接位点称左边的剪接位点称供体供体(donor)位点位点， 右边的剪接位点称右边的剪接位点称受体受体(acceptor)位点位点。 GU-AG法则（法则（GU-AG rule）不适不适

23、用于线粒体、叶绿体的内含子，也用于线粒体、叶绿体的内含子，也不适用于酵母的不适用于酵母的tRNA基因基因 。除了边界序列之外，外显子与内含子除了边界序列之外，外显子与内含子交界处的序列，内含子内部的部分序交界处的序列，内含子内部的部分序列都有可能参与内含子的剪接。列都有可能参与内含子的剪接。核核mRNA结构特点结构特点1. 边界序列边界序列:其边界序列是完全符合其边界序列是完全符合GU-AG法则法则2. 分枝点序列分枝点序列：具有分枝点序列，位于内含子：具有分枝点序列，位于内含子3端上游端上游18-50nt处，序列为处，序列为Py80NPy87Pu75APy95，其中其中A为百分为百分之百的保

24、守，且具有之百的保守，且具有2-OH。3. 内含子内含子5端有一保守序列端有一保守序列(5GUAAGUA3)可以和可以和U1 snRNA的的5端的保守序列端的保守序列3CAUUUCAU5互补。互补。核核mRNA的剪接的剪接 转录产生的核内转录产生的核内mRNA前体分子与蛋白前体分子与蛋白质结合，形成质结合，形成RNA和蛋白质组成的和蛋白质组成的snRNP复合物（复合物（ribonucleo-protein protein）。）。 随着随着RNA链的延伸，每个内含子链的延伸，每个内含子5和和3两端的复合物成对联结，产生两端的复合物成对联结，产生60S的颗的颗粒粒剪接体剪接体（spliceosom

25、e），进行），进行RNA前体分子的剪接。前体分子的剪接。细胞核中的小分子细胞核中的小分子RNA称为称为细胞核小细胞核小RNA（small nuclear RNA, snRNA);位于细胞质中的称为位于细胞质中的称为细胞质小细胞质小RNA (small cytoplasmic RNA, scRNA)。在自然状态下，它们以在自然状态下，它们以核糖核蛋白颗粒（核糖核蛋白颗粒（SnRNP和和scRNP）的形式存在，俗称）的形式存在，俗称snurps和和scyrps。在核仁中也存在着一类小的在核仁中也存在着一类小的RNA，称为，称为核仁小核仁小RNA (small nucleolar RNA, snoR

26、NA),它们在它们在rRNA的加工中的加工中起作用。起作用。snRNA参与剪接过程参与剪接过程，并与其它蛋白一起构成一个大，并与其它蛋白一起构成一个大的颗粒复合体的颗粒复合体,称为称为剪接体剪接体(splicesome)。Spliceosome (剪接体剪接体) Catalyzes pre-mRNA splicing in nucleus. The spliceosome comprises about 150 proteins (splicing factors etc.) and five snRNAs (U1, U2, U4, U5 and U6),and the pre-mRNA be

27、ing assembled.The complexes of snRNA and proteins are called small nuclear ribonuclear proteins (snRNP, pronounces “snurps”).1. Recognizing the 5 splice site and the branch site.2. Bringing those sites together.3. Catalyzing (or helping to catalyze) the RNA cleavage. RNA-RNA, RNA-protein and protein

28、-protein interactions are all important during splicing.Three roles of snRNPs in splicing 由由U1 snRNA以碱基互补的方式识别以碱基互补的方式识别mRNA前体前体5剪接点，由结合在剪接点，由结合在3剪接点上剪接点上游富嘧啶区的游富嘧啶区的U2AF（U2 auxiliary factor）识别）识别3剪接点并引导剪接点并引导U2 snRNP与分支与分支点相结合，形成剪接前体（点相结合，形成剪接前体（pre-spliceosome）。）。 剪接前体进一步与剪接前体进一步与U4、U5、U6 snRNP三聚体

29、相结合，形成剪接体。三聚体相结合，形成剪接体。 真核生物真核生物mRNA前体中内含子剪接过程示意图前体中内含子剪接过程示意图The lariat (套索套索) is an intermediate in RNA splicing in which a circular structure with a tail is created by a 5 -2 bond.The branch site (分支点分支点) is a short sequence just before the end of an intron at which the lariat intermediate is for

30、med in splicing by joining the 5 nucleotide of the intron to the 2 position of an Adenosine.Step 1: a cut is made at the 5splice site, separating the left exon and the right intron-exon molecule. Biochemical steps of pre-mRNA splicingStep 2: cutting at the 3 splice site releases the free intron in l

31、ariat form, while the right exon is ligated (spliced) to the left exon.哺乳动物细胞中哺乳动物细胞中mRNA前体上的前体上的snRNP是从是从5向向下游下游“扫描扫描”，选择在分支点富嘧啶区，选择在分支点富嘧啶区3下游的下游的第一个第一个AG作为剪接的作为剪接的3受点。受点。AG前一位核苷酸可以影响剪接效率，一般说来，前一位核苷酸可以影响剪接效率，一般说来，CAG=UAG AAG GAG。如果如果mRNA前体上同时存在几个前体上同时存在几个AG，可能发生，可能发生剪接竞争。剪接竞争。 在在高等真核生物高等真核生物个体发育或细

32、胞分化过程中个体发育或细胞分化过程中可以有选择性地越过某些外显子或某个剪接点可以有选择性地越过某些外显子或某个剪接点进行进行变位剪接变位剪接，产生出组织或发育阶段特异性，产生出组织或发育阶段特异性mRNA。 脊椎动物中大约有脊椎动物中大约有5%的基因能以这种方式进的基因能以这种方式进行剪接，保证各同源蛋白质之间既具有大致相行剪接，保证各同源蛋白质之间既具有大致相同的结构或功能域，又具有特定的性质差异，同的结构或功能域，又具有特定的性质差异，进而拓展了基因所携带的遗传信息。进而拓展了基因所携带的遗传信息。内含子的变位剪接内含子的变位剪接Alternative Splicing Alternati

33、ve splicing (可变剪接可变剪接): some pre-mRNAs can be spliced in more than one way , generating alternative mRNAs. 60% of the human genes are spliced in this manner.Drosophila DSCAM gene can be spliced in 38,000 alternative ways Different ways of alternative splicing Autosplicing (Self-splicing,自我剪接自我剪接) de

34、scribes the ability of an intron to excise itself from an RNA by a catalytic action that depends only on the sequence of RNA in the intron.Self-splicing introns -I、II类内含子类内含子带有这些内含子的带有这些内含子的RNA本身具有催化活性，本身具有催化活性，能进行内含子的能进行内含子的自我剪接自我剪接。There are two classes of self-splicing introns:ngroup I self-splic

35、ing intronsngroup II self-splicing introns.fold into a specific conformationcatalyze the chemical reaction using metal ions as cofactorsSelf-splicing intronsI类内含子的结构特点类内含子的结构特点1. 其边界序列为其边界序列为5U-G 32. 内含子中具有中部核心内含子中具有中部核心结构结构(Central core structure) I 类内含子常分布于低等真核生类内含子常分布于低等真核生物的细胞器中，如四膜虫、绒物的细胞器中，如四膜

36、虫、绒泡菌的泡菌的rRNA等等自由鸟苷酸的自由鸟苷酸的3-OH作为作为亲核基团攻击内含子亲核基团攻击内含子5端端的磷酸二酯键，从上游切的磷酸二酯键，从上游切开开RNA链。链。上游外显子的自由上游外显子的自由3-OH作为亲核基团攻击内作为亲核基团攻击内含子含子3位核苷酸上的磷酸位核苷酸上的磷酸二酯键，使内含子被完全二酯键，使内含子被完全切开。切开。I类内含子的自我剪接过程类内含子的自我剪接过程上下游两个外显子通过新上下游两个外显子通过新的磷酸二酯键相连的磷酸二酯键相连和和I类内含子剪接不同；类内含子剪接不同；和核和核mRNA 内含子的剪切有些相似，但也内含子的剪切有些相似，但也有不同之处。有不同

37、之处。 类内含子分布在：类内含子分布在： 酵母酵母mtRNA， 细胞色素氧化酶的细胞色素氧化酶的亚基，亚基，亚基，亚基， 玉米玉米mitochondrial RNA (mtRNA)，tRNA 真核真核mRNA前体中前体中类内含子类内含子 类内含子的剪接无需鸟苷的辅类内含子的剪接无需鸟苷的辅助，但需镁离子的存在。助，但需镁离子的存在。 分枝点腺苷酸的分枝点腺苷酸的2-OH作为亲核作为亲核基团攻击内含子基团攻击内含子5端的磷酸二酯键，端的磷酸二酯键，内含子内含子5的边界序列上的的边界序列上的G以以5磷磷酸和分枝点酸和分枝点A的的2-OH形成磷酸二形成磷酸二酯键，从而产生了酯键，从而产生了套索（套索

38、（lariat）结构。结构。 上游外显子的上游外显子的3-OH作为亲核基团作为亲核基团攻击内含子攻击内含子3位核苷酸上的磷酸二位核苷酸上的磷酸二酯键，使套索结构完全解离。酯键，使套索结构完全解离。II类内含子的自我剪接过程类内含子的自我剪接过程上下游两个外显子通过新的上下游两个外显子通过新的磷酸磷酸二酯键相连。二酯键相连。几种不同内含子剪接反应的区别几种不同内含子剪接反应的区别 酵母酵母tRNAI类内含子类内含子类内含子类内含子 核核mRNA前体前体边界顺序边界顺序无无5U-G35GU-AG35 GU-AG3特殊顺序特殊顺序C（茎上）（茎上）G(环上环上)内部引导顺内部引导顺序序分支点序列分支

39、点序列 分支点序列分支点序列,5 外显子顺序外显子顺序二级结构二级结构茎环构象茎环构象核心结构核心结构5、6功能区功能区 连接体连接体基因外的基因外的成分成分内切酶，连内切酶，连接酶接酶GTP，镁，镁离子离子镁离子镁离子U1U2,U4,U5,U6能量要求能量要求ATP不不不不ATP中间型分中间型分子子半分子半分子tRNA环状环状L-19 IVS套索套索套索套索 The chemistry of group II intron splicing and RNA intermediates produced are the same as that of the nuclear pre-mRNA.

40、三类剪接反应都是三类剪接反应都是通过两次连续的通过两次连续的转酯反应进行的转酯反应进行的第一次转酯反应中，由一个第一次转酯反应中，由一个游离的游离的2-羟基提供，发动对羟基提供，发动对5外显子外显子-内含子连接点的攻击。内含子连接点的攻击。第二次转酯反应中，已经释第二次转酯反应中，已经释放的外显子末端的游离放的外显子末端的游离3-羟羟基接着攻击基接着攻击3内含子内含子-外显子外显子的连接点。的连接点。RNARNA的编辑的编辑( (RNA editingRNA editing) )是某些是某些RNARNA，特别是特别是mRNAmRNA的一种加工方式。的一种加工方式。它它导致导致了了DNADNA所

41、编码的所编码的遗传信息的改变遗传信息的改变。RNA的编辑和化学修饰的编辑和化学修饰RNA的编辑的编辑(RNA editing)编辑（编辑（editing）是指转录后的）是指转录后的RNA在编码区发生在编码区发生碱基的加入，丢失或转换等现象。碱基的加入，丢失或转换等现象。 介导介导RNA编辑的编辑的两种机制两种机制： 位点特异性脱氨基作用；位点特异性脱氨基作用； 引导引导RNA指导的尿嘧啶插入或删除。指导的尿嘧啶插入或删除。A specifically targeted C residue within mRNA is converted into U by the deaminase (脱氨酶

42、脱氨酶).The process occurs only in certain tissues or cell types and in a regulated manner.哺乳动物载脂蛋白基因转录产物的编辑哺乳动物载脂蛋白基因转录产物的编辑 肝中剪接的mRNA编码含4563 aa的蛋白质肠mRNA有UAA密码子在第2153位密码子终止合成RNARNA的编辑虽然不是很普遍，但在的编辑虽然不是很普遍，但在真核生物中却时有发生。真核生物中却时有发生。RNARNA的编辑可能是充分发挥生理功能的编辑可能是充分发挥生理功能所必须的。所必须的。哺乳动物中哺乳动物中RNARNA编辑编辑的实例的实例组织组织

43、靶标靶标RNA所改变所改变的的碱基碱基结果结果肝脏，肠肝脏，肠载脂蛋白载脂蛋白B BCUCU谷氨酰胺密码子谷氨酰胺密码子终止子终止子肌肉肌肉半乳糖苷酶半乳糖苷酶UAUA苯丙氨酸苯丙氨酸密码子密码子酪氨酸酪氨酸睾丸，肿瘤睾丸，肿瘤等等Wilms肿瘤基因肿瘤基因-1UCUC亮氨酸亮氨酸密码子密码子脯氨酸脯氨酸肿瘤肿瘤神经纤维瘤基因神经纤维瘤基因-1CUCU精氨酸密码子精氨酸密码子终止子终止子 脑脑谷氨酸受体蛋白谷氨酸受体蛋白AIAI多个谷氨酸多个谷氨酸密码子密码子精氨精氨酸酸 RNARNA编辑编辑的另一种形式是的另一种形式是尿苷酸的尿苷酸的缺失和添加缺失和添加。 研究发现，利什曼原虫属细胞色素研究

44、发现，利什曼原虫属细胞色素b mRNAb mRNA中含有许多独立于核基因的尿嘧啶残基，而中含有许多独立于核基因的尿嘧啶残基，而特异性插入这些残基的信息来自特异性插入这些残基的信息来自指导指导RNARNA（guide RNAguide RNA）。）。指导指导RNA（guide gRNA） 1990年年, L.Simpsom等在研究锥虫线粒体等在研究锥虫线粒体mRNA时发现了一类新的小分子时发现了一类新的小分子RNA: 可以和可以和mRNA分子被编辑的部分发生非常分子被编辑的部分发生非常规的互补，规的互补，G-U配对，配对， 对对mRNA前体分子的编辑起了指导作用，前体分子的编辑起了指导作用，故称

45、其为指导故称其为指导RNA（guide gRNA）。）。 Having three regions: anchor directing the gRNAs to the region of mRNAs it will edit. editing region determining where the Us will be inserted poly-U stretch gRNAs指导指导RNARNA与被编辑区及其周围与被编辑区及其周围部分核酸序列虽然有相当程度部分核酸序列虽然有相当程度的互补性，但该的互补性，但该RNARNA上存在一上存在一些未能配对的腺嘌呤，形成缺些未能配对的腺嘌呤，形成缺

46、口，为插入尿嘧啶提供了模板。口，为插入尿嘧啶提供了模板。反应完成后，指导反应完成后，指导RNARNA从从mRNAmRNA上解离下来，而上解离下来，而mRNAmRNA则被用做则被用做翻译的模板。翻译的模板。指导指导RNA和和RNA的的编辑机制编辑机制RNA编辑的生物学意义编辑的生物学意义(1) 校正作用。校正作用。 (2) 调控翻译。调控翻译。 通过编辑可以构建或去除起始密码子和通过编辑可以构建或去除起始密码子和终止密码子。终止密码子。 (3) 扩充遗传信息。扩充遗传信息。 除了除了RNARNA的编辑之外，有些的编辑之外，有些RNARNA，特，特别是别是前体前体rRNArRNA和和tRNAtRNA，还可能有，还可能有位点位点特异性特异性的的化学修饰化学修饰。 Once processed, mRNA is packaged and exported from the nucleus into the cytoplasm for translationnMovement from the nucleus to the cytoplasm is