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基因序列中的一些名词区别
在基因与基因工程学习中,经常会出现一些教材中没有详细介绍的名词。给解题带来困惑。
一、各个名词的逻辑关系
二、各个名词的具体解释
1、基因分为编码区和非编码区,编码区包含外显子和内含子,一般非编码区具有基因表达的调控功能,如启动子在非编码区。编码区则转录为mRNA并最终由外显子部分翻译成多肽(蛋白质)。
2、内含子(intron)是真核生物细胞DNA中的间插序列。这些序列被转录在前体RNA中,经过剪接被去除,最终不存在于成熟RNA分子中。内含子和外显子的交替排列构成了割裂基因。在前体RNA中的内含子常被称作“间插序列”。在转录后的加工中,它比外显子有更多的突变。内含子是一段特殊的DNA序列。
3、外显子(expressedregion),是真核生物基因的一部分,它在剪接后仍会被保存下来,并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质。外显子是最后出现在成熟RNA中的基因序列,又称表达序列。既存在于最初的转录产物中,也存在于成熟的RNA分子中的核苷酸序列。通过确定在多种生物中出现的片段来鉴定编码区域,而外显子的保守性可以作为这种鉴定的基础。
4、开放阅读框ORF(openreadingframe)它是理论上的蛋白编码区,一般是先在DNA序列中寻找起始密码子(AUG)对应的序列ATG,然后按每3个碱基一组向后延伸,一直到出现终止密码子(UAG、UGA、UAA)对应的序列。
5、CDS(codingsequences)它就是与蛋白序列一一对应的DNA序列,并且序列中间不存在其他与蛋白无关的序列,和真实情况最接近。
6、UTR(UntranslatedRegions)即非翻译区,是信使RNA(mRNA)分子两端的非编码片段。5-UTR从mRNA起点的甲基化鸟嘌呤核苷酸帽延伸至AUG起始密码子,3-UTR从编码区末端的终止密码子延伸至多聚A尾巴(Poly-A)的前端。
三、CDS和ORF的区别
CDS:它就是与蛋白序列一一对应的DNA序列,并且序列中间不存在其他与蛋白无关的序列,和真实情况最接近。
ORF:理论上的氨基酸编码区,一般是在分析DNA核酸图谱中(主要是利用电脑程序)得到的。程序会自动在DNA序列中寻找启动因子(ATG或AUG),然后按每3个核酸一组,一直延伸寻找下去,直到碰到终止因子(TAA或TAG)。程序把这个区域当成ORF区,认为理论上可以编码一组氨基酸。但问题是,在一个整体核酸序列中寻找ATG并不靠谱。因为寻找到的ATG很可能是两个氨基酸编码片段的尾和头的混合体。
比如AACGCATGCAGC序列
如果以T为中心,会有三种编码组合的可能。即:
(1)ATG(T在中心)电脑程序发现的启动因子的组合
(2)CAT(T在最右侧)
(3)TGC(T在最左侧)本例中实际核酸编码的组合。
这就是ORF三种框架的来源。实际上,DNA序列可以按六种框架阅读和翻译(每条链三种,双链对应六种不同的三联密码子)。
所以,我们说ORF只是理论上的编码区,与真实的情景可能并不一样。
四、启动子与起始密码子、终止子与终止密码子有何区别?
启动子与起始密码子、终止子与终止密码子看起来似乎差不多,实际上却是两组截然不同的概念,根本就没有共同点。
简单地说,启动子和终止子都是一段特殊的DNA序列,属于基因的非编码区,分别位于编码区的上游和下游,负责调控基因的转录。而起始密码子和终止密码子都是mRNA上的三联体碱基序列,分别决定翻译的起始和终止。
启动子:DNA分子上能与RNA聚合酶结合并形成转录起始复合体的区域,在许多情况下,还包括促进这一过程的调节蛋白的结合位点。
强启动子(strongpromoter),指对RNA聚合酶有很高亲和力的启动子,它能指导合成大量的mRNA。
转录起始位点(TSS)指与新生RNA链第一个核苷酸相对应的DNA链上的碱基,研究表明通常为一个嘌呤(A或G),即5’UTR的上游第一个碱基。
起始密码子:蛋白质翻译过程中被核糖体识别并与起始tRNA(原核生物为甲酰甲硫氨酸tRNA,真核生物是甲硫氨酸tRNA)结合而作为肽链起始合成的信使核糖核酸(mRNA)三联体碱基序列。大部分情况下为AUG,原核生物中有时为GUG等。
终止子:转录过程中能够终止RNA聚合酶转录的DNA序列。使RNA合成终止。
终止密码子:蛋白质翻译过程中终止肽链合成的信使核糖核酸(mRNA)的三联体碱基序列。一般情况下为UAA、UAG和UGA,它们不编码氨基酸。
五、5’UTR区就是启动子区吗?二者什么关系?
5’UTR就是5‘端的非翻译区,是针对已经转录过的mRNA而言,对翻译会有影响,miRNA的作用就与5’UTR有关;而启动子则是在DNA水平,启动转录的,不存在于转录后的mRNA。两者是不一样的。
六、转录起始位点
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