非編碼區(qū)和編碼區(qū)、真核生物的啟動(dòng)子、終止子,真核生物RNA的修飾

非編碼區(qū)和編碼區(qū)、真核生物的啟動(dòng)子、終止子,真核生物RNA的修飾非編碼區(qū)和編碼區(qū)、真核生物的啟動(dòng)子、終止子,真核生物RNA的修飾非編碼區(qū)和編碼區(qū)、真核生物的啟動(dòng)子、終止子,真核生物RNA的修飾V:1.0精細(xì)整理，僅供參考非編碼區(qū)和編碼區(qū)、真核生物的啟動(dòng)子、終止子,真核生物RNA的修飾日期：20xx年X月基因是由成千上萬(wàn)個(gè)核苷酸對(duì)組成。組成基因的核苷酸序列可以分為不同區(qū)段。在基因表達(dá)的過(guò)程中，不同區(qū)段所起的作用不同。在遺傳學(xué)上通常將能編碼蛋白質(zhì)的基因稱(chēng)為結(jié)構(gòu)基因。任何一個(gè)基因都包括非編碼區(qū)和編碼區(qū)。能夠轉(zhuǎn)錄為相應(yīng)信使RNA，進(jìn)而指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成(也就是能編碼蛋白質(zhì)）的區(qū)段叫做編碼區(qū)。不能轉(zhuǎn)錄為信使RNA、不能編碼蛋白質(zhì)的區(qū)段叫做非編碼區(qū)。非編碼區(qū)位于編碼區(qū)前后，同屬于一個(gè)基因，控制基因的表達(dá)和強(qiáng)弱。

原核生物的基因非編碼區(qū)雖然不能編碼蛋白質(zhì)，但對(duì)遺傳信息的表達(dá)是不可缺少的，因?yàn)樵谒厦嬗烧{(diào)控遺傳信息表達(dá)的核苷酸序列，該序列中最重要的是位于編碼區(qū)上游的RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)。啟動(dòng)子、終止子屬于非編碼區(qū)。因?yàn)榛匚男蛄械奶厥馀帕?，大多都位于非編碼區(qū)。原核基因的編碼區(qū)全部編碼蛋白質(zhì)，真核生物的結(jié)構(gòu)基因是斷裂的基因。一個(gè)斷裂基因能夠含有若干段編碼序列，可以編碼蛋白質(zhì)的序列稱(chēng)為外顯子。在兩個(gè)外顯子之間被一段不編碼的間隔序列隔開(kāi)，這些間隔序列稱(chēng)為內(nèi)含子。非編碼區(qū)在每個(gè)斷裂基因的第一個(gè)和最后一個(gè)外顯子的外側(cè)，有人稱(chēng)其為側(cè)翼序列。在側(cè)翼序列上有一系列調(diào)控序列。真核細(xì)胞的基因中編碼區(qū)特點(diǎn):間隔的、不連續(xù)的。包括：外顯子和內(nèi)含子（位于編碼區(qū)中的非編碼序列）。通常把基因轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)前面即5’端的序列稱(chēng)為上游(upstream)，起點(diǎn)后面即3’端的序列稱(chēng)為下游(downstream)。并把起點(diǎn)的位置記為十1，下游的核苷酸依次記為+2，+3，……，上游方向依次記為-1，-2，-3，……。非編碼區(qū)的調(diào)控序列主要有以下幾種結(jié)構(gòu)：①在5′端轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游約20～30個(gè)核苷酸的地方，有TATA框(TATAbox)。TATA框是一個(gè)短的核苷酸序列，其堿基順序?yàn)門(mén)ATAATAAT。TATA框是啟動(dòng)子（見(jiàn)下）中的一個(gè)順序，它是RNA聚合酶的重要的接觸點(diǎn)，能夠使酶準(zhǔn)確地識(shí)別轉(zhuǎn)錄的起始點(diǎn)并開(kāi)始轉(zhuǎn)錄。當(dāng)TATA框中的堿基順序有所改變時(shí)，mRNA的轉(zhuǎn)錄就會(huì)從不正常的位置開(kāi)始。②在5′端轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游約70～80個(gè)核苷酸的地方，有CAAT框(CAATbox)。CAAT框是啟動(dòng)子中另一個(gè)短的核苷酸序列，其堿基順序?yàn)镚GCTCAATCT。CAAT框是RNA聚合酶的另一個(gè)結(jié)合點(diǎn)，它的作用還不很肯定，但一般認(rèn)為它控制著轉(zhuǎn)錄的起始頻率，而不影響轉(zhuǎn)錄的起始點(diǎn)。當(dāng)這段順序被改變后，mRNA的形成量會(huì)明顯減少。③在5′端轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游約100個(gè)核苷酸以遠(yuǎn)的位置，有些順序可以起到增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄活性的作用，它能使轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng)上百倍，因此被稱(chēng)為增強(qiáng)子。當(dāng)這些順序不存在時(shí)，可大大降低轉(zhuǎn)錄水平。研究表明，增強(qiáng)子通常有組織特異性，這是因?yàn)椴煌?xì)胞核有不同的特異因子與增強(qiáng)子結(jié)合，從而對(duì)不同組織、器官的基因表達(dá)有不同的調(diào)控作用。例如，人類(lèi)胰島素基因5′末端上游約250個(gè)核苷酸處有一組織特異性增強(qiáng)子，在胰島素β細(xì)胞中有一種特異性蛋白因子，可以作用于這個(gè)區(qū)域以增強(qiáng)胰島素基因的轉(zhuǎn)錄。在其他組織細(xì)胞中沒(méi)有這種蛋白因子，所以也就沒(méi)有此作用。這就是為什么胰島素基因只有在胰島素β細(xì)胞中才能很好表達(dá)的重要原因。④在3′端終止密碼的下游有一個(gè)核苷酸順序?yàn)锳ATAAA，這一順序可能對(duì)mRNA的加尾(mRNA尾部添加多聚A)有重要作用。這個(gè)順序的下游是一個(gè)反向重復(fù)順序。這個(gè)順序經(jīng)轉(zhuǎn)錄后可形成一個(gè)發(fā)卡結(jié)構(gòu)。發(fā)卡結(jié)構(gòu)阻礙了RNA聚合酶的移動(dòng)。發(fā)卡結(jié)構(gòu)末尾的一串U與轉(zhuǎn)錄模板DNA中的一串A之間，因形成的氫鍵結(jié)合力較弱，使mRNA與DNA雜交部分的結(jié)合不穩(wěn)定，mRNA就會(huì)從模板上脫落下來(lái)，同時(shí)，RNA聚合酶也從DNA上解離下來(lái)，轉(zhuǎn)錄終止。AATAAA順序和它下游的反向重復(fù)順序合稱(chēng)為終止子（見(jiàn)下），是轉(zhuǎn)錄終止的信號(hào)。啟動(dòng)子和終止子：?jiǎn)?dòng)子（promoter）位于編碼區(qū)上游的非編碼區(qū)中。真核生物啟動(dòng)子包括下列幾種不同順序，能促進(jìn)轉(zhuǎn)錄過(guò)程：

（1）帽子位點(diǎn)：轉(zhuǎn)錄的起始位點(diǎn)。（2）TATA框（TATAbox）：又稱(chēng)Hogness框，類(lèi)似于原核生物的Pribnow框，決定了轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)的選擇。

其一致順序?yàn)門(mén)ATAATAAT。約在基因轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游約-30-50bp處，基本上由A-T堿基對(duì)組成，為RNA聚合酶的結(jié)合處之一，RNA聚合酶與TATA框牢固結(jié)合之后才能開(kāi)始轉(zhuǎn)錄。

（2）CAAT框（CAATbox）：其一致順序?yàn)镚GGTCAATCT，是真核生物基因常有的調(diào)節(jié)區(qū)，位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游約-80-100bp處，可能也是RNA聚合酶的一個(gè)結(jié)合處，控制著轉(zhuǎn)錄起始的頻率。

（3）GC框（GCbox）：有兩個(gè)拷貝，位于CAAT框的兩側(cè)，由GGCGGG組成，轉(zhuǎn)錄因子Sp1能識(shí)別GC框并且與之結(jié)合，其N(xiāo)端有激活轉(zhuǎn)錄的作用。所以，GC框是一個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)區(qū)，有激活轉(zhuǎn)錄的功能。（4）增強(qiáng)子（enhancer）：又稱(chēng)遠(yuǎn)上游序列（farupstreamsequence）。一般都在-1OO以上。增強(qiáng)子的作用主要是對(duì)依賴(lài)于TATA框的轉(zhuǎn)錄和不依賴(lài)TATA框的轉(zhuǎn)錄都有增強(qiáng)效應(yīng)，但對(duì)前者增強(qiáng)效應(yīng)高。增強(qiáng)子是通過(guò)啟動(dòng)子來(lái)增加轉(zhuǎn)錄的。有效的增強(qiáng)子可以位于基因的5’端，也可位于基因的3’端，有的還可位于基因的內(nèi)含子中。增強(qiáng)子的效應(yīng)很明顯，一般能使基因轉(zhuǎn)錄頻率增加10～200倍，有的甚至可以高達(dá)上千倍。終止子：在一個(gè)基因的末端往往有一段特定順序，它具有轉(zhuǎn)錄終止的功能，這段終止信號(hào)的順序稱(chēng)為終止子（termianator）。終止子為反向重復(fù)序列，是RNA聚合酶停止工作的信號(hào)，反向重復(fù)序列轉(zhuǎn)錄后，可以形成發(fā)夾式結(jié)構(gòu)，并且形成一串U。發(fā)夾式結(jié)構(gòu)阻礙了RNA聚合酶的移動(dòng)，一串U的U與DNA模板中的A結(jié)合不穩(wěn)定，從模板上脫落下來(lái)，轉(zhuǎn)錄終止。RNA轉(zhuǎn)錄后的加工與修飾不論原核或真核生物的rRNAs都是以更為復(fù)雜的初級(jí)轉(zhuǎn)錄本形式被合成的，然后再加工成為成熟的RNA分子。然而絕大多數(shù)原核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯是同時(shí)進(jìn)行的，隨著mRNA開(kāi)始的DNA上合成，核蛋白體即附著在mRNA上并以其為模板進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成，因此原核細(xì)胞的mRNA并無(wú)特殊的轉(zhuǎn)錄后加工過(guò)程，相反，真核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯在時(shí)間和空間上是分天的，剛轉(zhuǎn)錄出來(lái)的mRNA是分子很大的前體，即核內(nèi)不均一RNA。hnRNA分子中大約只有10%的部分轉(zhuǎn)變成成熟的mRNA，其余部分將在轉(zhuǎn)錄后的加工過(guò)程中被降解掉。1．在5’端加帽成熟的真核生物mRNA，其結(jié)構(gòu)的5’端都有一個(gè)m7G-PPNmN結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)被稱(chēng)為甲基鳥(niǎo)苷的帽子。如圖1所示。鳥(niǎo)苷通過(guò)5’-5’焦磷酸鍵與初級(jí)轉(zhuǎn)錄物的5’端相連。當(dāng)鳥(niǎo)苷上第7位碳原子被甲基化形成m7G-PPNmN時(shí)，此時(shí)形成的帽子被稱(chēng)為“帽0”，如果附m7G-PPNmN外，這個(gè)核糖的第“2”號(hào)碳上也甲基化，形成m7G-PPNm，稱(chēng)為“帽1”，如果5’末端N1和N2中的兩個(gè)核糖均甲基化，成為m7G-PPNmPNm2，稱(chēng)為“帽2”。從真核生物帽子結(jié)構(gòu)形成的復(fù)雜可以看出，生物進(jìn)化程度越高，其帽子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。2．在3’端加尾大多數(shù)的真核mRNA都有3’端的多聚尾巴（A)，多聚（A)尾巴大約為200bp。多聚（A)屠巴不是由DNA編碼的，而是轉(zhuǎn)錄后在核內(nèi)加上去的。受polyA聚合酶催化，該酶能識(shí)別，mRNA的游離3’-OH端，并加上約200個(gè)A殘基。近年來(lái)已知，在大多數(shù)真核基因的3’一端有一個(gè)AATAA序列，這個(gè)序列是mRNA3’-端加polyA尾的信號(hào)?？亢怂崦冈诖诵盘?hào)下游10-15堿基外切斷磷酸二酯鍵，在polyA聚合酶催化下，在3’-OH上逐一引入100-200個(gè)A堿基。關(guān)于polyA尾巴的功能問(wèn)題盡管經(jīng)過(guò)極其廣泛的探索，但還不完全清楚。有人推測(cè)polyA可能與mRNA從細(xì)胞核轉(zhuǎn)送到細(xì)胞質(zhì)有關(guān)，但是相當(dāng)數(shù)量，的沒(méi)有polyA屠巴的mRNA如組蛋白mRNA，也照樣通過(guò)核膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。還有人認(rèn)為這種結(jié)構(gòu)對(duì)真核mRNA的翻譯效率具有某種作用，并能穩(wěn)定mRNA結(jié)構(gòu)，保持一定的生物半衰期。3.mRNA前體（hnRNA）的拼接原核生物的結(jié)構(gòu)基因是連續(xù)