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Chapter5MessengerRNA信使RNA5.1Introduction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5'3'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5′3′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5′5′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.5.10The3′terminusispolyadenylated.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5′3′.•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3′5′方向的降解.细菌mRNA的降解分两步.核酸内切酶5′3′方向跟随核糖体切割,切下来的片段由核酸外切酶由从3′5′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5′3′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3′5′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.•Ash1mRNA在芽孢处锚定并翻译,所以蛋白也仅仅在芽孢处被发现.Ash1mRNA形成了核糖核蛋白,包括肌球蛋白马达,可以在肌动蛋白微丝上移动.Ash1mRNA被转运到细胞核外的细胞质,在那里与She蛋白组装成一个复合体.这个复合体沿着肌动蛋白微丝转运到芽孢处.复习题•原核mRNA的结构?•真核mRNA的结构?