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第五章基因表达调控医学分子遗传学

本章内容提要RNA与转录调控真核生物的RNA种类与不同的RNA聚合酶活性染色质结构是基因转录的前提转录过程与调控起始延伸终止转录后水平的调控RNA的剪接与加工RNA的转运翻译与调控核糖体组成与结构氨酰tRNA携带正确的氨基酸密码子与反密码子的识别翻译的起始、延伸与终止翻译水平的调控mRNA稳定性与降解microRNA对翻译的负调控作用特异信号应答性翻译水平的调控（如转铁蛋白）翻译后调控（蛋白质的命运选择）——成熟、分选、降解

基因表达（geneexpression）与RNA序列一致的DNA链称为编码链/+链1与RNA序列反向互补的DNA链称为模板链/-链2

RNA与转录调控

真核细胞中的RNA种类结构性RNA（占细胞总RNA的95%）核糖体RNA（RibosomalRNA，rRNA）转运RNA（transferRNA，tRNA）核小RNA（smallnuclearRNA，snRNA）核仁小RNA（smallnucleolarRNA，snoRNA）功能性RNA（不均一RNA，占细胞总RNA的5%）信使RNA（messengerRNA，mRNA）及其前体非编码RNA（non-codingRNA）及其前体microRNAlncRNA（longnon-codingRNA）

RibosomalRNA（rRNA）组成核糖体核酸组分存在多种碱基修饰真核生物包括28S、18S、5.8S（以前体形式转录为45SRNA，经剪接加工后产生）和5SrRNA提供核糖体骨架和催化活性位点占细胞RNA总量的80%

transferRNA（tRNA）大小：70～90nt，存在多种碱基修饰种类：约80种，约占细胞RNA总量的15%结构二级结构——三叶草，“三环一臂”（D环、TψC环、反密码子环、（额外环）、氨基酸臂—3‘末端CCA+Aminoacid）三维结构——“L”型功能：运载氨基酸至核糖体进行蛋白合成

以核糖核蛋白颗粒（snRNP）形式存在于细胞核内包含U1、U2、U4、U5、U6成员功能：与蛋白结合形成剪接体（spliceosome），参与mRNA前体的剪接（splicing）核小RNA（smallnuclearRNA，snRNA）01可能与snRNA同源，以核糖核蛋白颗粒（snRNP）形式存在于细胞质如7SLRNA组装形成信号识别颗粒（signalrecognitionparticle，SRP），参与蛋白转运细胞质小RNA（smallcytoplasmicRNA，scRNA）02

核仁小RNA（smallnucleolarRNA，snoRNA）独立转录或来源于其他转录基因的内含子包括H/ACA型和C/D型两种主要类型，共约40种参与rRNA的剪切、加工（碱基修饰）与核糖体的组装H/ACA型C/D型

信使RNA（messengerRNA，mRNA）——遗传信息的传递者（编码蛋白产物）成熟mRNA5’端具有帽子结构3’端有polyA尾巴mRNA中包含蛋白读码框（openreadingframe，ORF/codingsequence，cds）非编码RNA（non-codingRNA）——无蛋白读码框

microRNA大小：～22nt细胞定位：主要胞质前体与加工primarymiRNA：数百或数千nt，包含一个或多个microRNA前体Drosha酶切割——precursormiRNA（～70nt，茎环结构）转运出核（Exportin5）Dicer酶切割——成熟miRNA功能形成RNA诱导沉默复合物（RNAinducedsilencecomplex，RISC）通过与mRNA3‘UTR碱基互补配对（部分配对），抑制靶基因mRNA翻译完全配对——靶mRNA降解

长非编码RNA（longnon-codingRNA，lncRNA）长度200bp，无读码框，属不均一RNA预测占基因组4%～9%转录形式（来源）多样：正向、反向、双向、内含子中、基因间……功能多样抑制基因转录促进异染色质形成转录形式（来源）多样

真核生物的RNA聚合酶RNA是由RNA聚合酶（RNApolymerase）催化合成的。以DNA为模板合成RNA的过程称为转录（transcription）真核生物含有三种RNA聚合酶RNApolymeraseⅠ——转录45SrRNA前体（结构性RNA）RNApolymeraseⅡ——转录mRNA、pri-microRNA、lncRNA（不均一RNA，功能性RNA），snRNA（U1~U5）、snoRNARNApolymeraseⅢ——转录tRNA、5SrRNA、snRNA（U6）、少部分microRNA（小RNA，结构性