正文 第32章RNA的生物合成(3 / 3)

2.真核生物中RNA的加工

(1)mRNA的加工

真核生物的mRNA前體在細胞核內合成,而且大多數基因是不連續的,都被不表達的內含子分隔成為斷裂基因,因此,必須對轉錄產生的初級產物進行加工和修飾才能變為成熟的mRNA,其加工過程包括首、尾修飾,剪接及甲基化等。

①在5′端形成稱為“帽”的特殊結構

原始轉錄的RNA5′端為三磷酸嘌呤核苷,轉錄起始後不久從5′端三磷酸脫去一個磷酸,然後與GTP反應生成5′,5′三磷酸相連的鍵,並釋放出焦磷酸,最後由S腺苷甲硫氨酸進行甲基化產生所謂的帽子結構。5′端帽子可能參與mRNA與核糖體的結合,在翻譯過程中起識別作用,保護mRNA免受核酸外切酶的破壞。

②在核苷酸鏈的3′端形成一段多聚核苷酸(polyA)尾

大多數真核生物mRNA的3′端通常都有20~200個連續排列的腺苷酸殘基,稱為polyA尾巴。polyA順序不是由DNA編碼,而是轉錄後在核內加上去的,反應由多聚腺苷酸聚合酶催化,以帶3′OH基的RNA為受體,聚合而成。

③mRNA的剪接

在mRNA前體中將在成熟mRNA中出現的編碼序列稱為外顯子,把那些將外顯子間隔開而不在成熟mRNA出現的序列稱為內含子。去掉這些內含子使外顯子拚接形成連續序列是基因表達調控的一個重要環節。

④mRNA內部甲基化

真核生物mRNA分子內往往有一些甲基化的堿基,主要是N6甲基腺嘌呤。近些年,研究者們發現,甲基化酶的減少,會導致剪切模式大規模改變。通過減少甲基化酶來抑製甲基化會擾亂生物鍾,使生物鍾周期延長,而過表達這種甲基化酶會使周期縮短。

(2)rRNA的加工

在轉錄過程中先形成一個45S的前體,45S的前體rRNA由核酸酶分解形成18SrRNA、28SrRNA和5.8SrRNA。再進行化學修飾,主要是核糖的甲基化。

(3)tRNA的加工

真核細胞tRNA前體的加工與原核生物類似,加工的方式大致如下:切除前體兩端多餘的序列;在3′末端加上CCA序列;修飾,主要為甲基化修飾。

三、RNA的複製

在某些生物中,RNA是其遺傳信息的基本攜帶者,並能通過複製合成出相同的RNA而傳遞遺傳信息,例如脊髓灰質炎病毒和大腸杆菌Qβ噬菌體等。當它們進入宿主細胞後,會產生一種特殊的RNA複製酶,這種酶稱為RNA指導的RNA聚合酶。在病毒RNA指導下合成新的RNA,稱為RNA的複製。

RNA複製酶以RNA為模板,在有4種核苷三磷酸和Mg2+存在時合成出與模板相同的RNA。RNA複製酶的模板特異性很高,它隻識別病毒自身的RNA,對宿主細胞和其他與病毒無關的RNA均無反應。當噬菌體Qβ的RNA侵入大腸杆菌細胞後,其RNA本身即為mRNA,可以直接進行與病毒繁殖有關的蛋白質的合成。通常將具有mRNA功能的鏈稱為正鏈,而它的互補鏈為負鏈。噬菌體Qβ的RNA為正鏈,它進入宿主細胞後首先合成複製酶,然後在複製酶的催化下以正鏈為模板合成負鏈RNA,合成結束後,酶以負鏈為模板合成正鏈RNA,進行病毒的裝配。