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第七章RNA加工与编辑 核内不均一RNA 编码蛋白质的结构基因是在核浆中被转录的。核浆RNA要大得多，很不稳定，并且其顺序的复杂性也要大得多。由于它的大小很不一致，故称核内不均一RNA(hnRNA)。 细胞浆内的mRNA平均只有1800-2000个碱基。而哺乳动物的hnRNA平均有8000-10000个碱基，其范围很广泛，从2000-14000碱基均有，所以一般要比mRNA大4-5倍。 mRNA在5‘端有一个”帽子”(5’-Cap)，3‘端含多聚腺苷酸(polyA)序列。 hnRNA被切除内含子后即成为mRNA，并进入细胞浆内。 原核细胞的mRNA没有加帽或加尾修饰。 1 加帽： mRNA的5‘端帽子通式为m7GpppNm。 真核生物帽子可分为三种不同的类型: O型为m7GpppN； I型为m7-GpppN1mp，即转录出的mRNA的第一位碱基也被甲基化(C2甲 基化)； II型为m7GpppN1mpN2mp，即mRNA的第一个碱基和第二个碱基均被甲基化。 帽结构中m7Gppp与下一个核苷酸连接是以5‘与5’相联的方式，称为相对核苷酸结构(confronted nucleotide structure)。 5‘帽子至少有两种功能: 一是对翻译起识别作用。实验表明，含有5‘端帽子，翻译活性会下降。 一个功能是稳定mRNA的作用。mRNA的帽结构可保护mRNA5‘端避免外切核酸酶的攻击。 poly(A)聚合酶可以用ATP为底物，以加上poly(A)尾链。 多聚（A)尾巴不是由DNA编码的，而是转录后在核内加上去的。受polyA聚合酶催化，该酶能识别，mRNA 的游离3’-OH端，并加上约200个A残基。 hnRNA的尾端要被切去一段，然后才加上poly(A)。因为RNA聚合酶在转录时即已通过了相当于加上poly(A)的位点，故hnRNA尾端的多余部分要由内切核酸酶切去，才能加上poly(A)。 加尾时间：转录后，当mRNA还未离开胞核时就加上去的。 组蛋白mRNA，呼肠弧病毒及一些植物病毒mRNA上没有poly(A)。 加尾信号：AAUAAA序列 加尾功能：还不太清楚，初步认为与hnRNA从核内移出有关和抵抗外切核酸酶从3端降解mRNA。 利用多个加poly（A）位点和不同的剪接方式产生不同的蛋白质。这类基因5末端虽只有一个转录起始位点，但有两个或多个加poly（A）位点，因此可通过不同的剪接方式得到不同的蛋白质。 RNA酶P E.coli中还有一种RNA酶P，它是一种内切核酸酶，负责切割所有tRNA分子的5‘端，不论是在其与5’前导序列的接头处，还是在顺反子之间的序列处。 RNA酶P是一种不寻常的酶。它由蛋白质和RNA二者组成，分子中RNA有375个碱基长(约130KD);而蛋白质组分要小得多，大约只有20KD。 在E.coli中，基因rnpA编码其蛋白质组成，而rnpB编码RNA部分。这两个基因相隔甚远。 RNA和蛋白质这两个组分对RNA酶P的催化活性似乎都是必须的。 RNA酶D RNA酶D，它能从RNA的3‘端一个一个地切去碱基，以产生tRNA的真正的3’端(5‘端由RNA酶P产生)。 另一个也带有外切核酸酶活性的酶是RNA酶Ⅱ，它能够将tRNA完全分解完。以前认为它亦tRNA加工有关，但目前认为它可能仅和RNA的分解代谢有关。 在细菌中有两种tRNA前体，其区别在于其3‘端的序列。 Ⅰ型分子有CCA三联体在其3‘端。 Ⅱ型分子原没有CCA序列。当其他碱基被一个一个从前体分子上除去后，另由称为tRNA核苷酸转移酶的将CCA加到3’端上去。 目前认为，真核生物中可能所有的tRNA前体都属于Ⅱ型，在成熟时都需要通过酶的作用，在其3端加上CCA序列。 五．RNA的剪接机制 1 酶母tRNA的剪接 酵母细胞核中400个tRNA基因中约有40个是断裂基因。这些基因均只有一个内含子，位于与反密码子的3侧相隔一个核苷酸之处，长度为14至46bp。 不同氨基酸的tRNA基因中的内含子不相同，因此，剪接酶类看来并不能识别任何共同顺序。 剪切过程可分为两个阶段。 第一步是磷酸二酯键的断裂，这不需要ATP。这一步由一种内切核酸酶所催化。 第二步是连接反应，需要ATP的存在，由RNA连接酶所催化。在无ATP时，产生的两个tRNA半分子不能连接起来。这两个半分子具有独特的末端:其5‘端有OH基，而3’有一个2‘，3’-环磷酸基。当加入ATP时，即发生第二步反应:两个tRNA半分子先发生碱基配对，形成成熟tRNA分子的构象，然后由RNA连接酶形成磷酸二酯键而将两个半分子共价连接起来。 2 自身剪接反应 近期发现RNA也可有酶活性。这种有酶活性的RNA有人称之为ribozyme。 T