真核生物和原核生物mRNA 5′至3′方向的降解机制
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简述真核生物mrna的特征真核生物mRNA的特征mRNA(messenger RNA)是真核生物中一种重要的RNA分子,它承载着从DNA到蛋白质的遗传信息传递。
mRNA具有以下几个显著的特征。
1. 转录和剪接:在真核生物细胞的细胞核中,DNA被转录成原始mRNA(pre-mRNA),随后通过剪接作用生成成熟的mRNA。
剪接是指在pre-mRNA分子中剪除内含子(intron),并将外显子(exon)连接起来,形成连续的mRNA序列。
剪接使得同一个基因可以产生多种不同的mRNA,从而增加蛋白质的多样性。
2. 5'帽和3'尾:mRNA的5'端以7-甲基鸟苷(m7G)帽结构开头,而3'端则以一串腺苷酸(poly-A tail)结尾。
5'帽和3'尾的存在有助于mRNA的稳定性和翻译效率。
5'帽还可以与转录起始因子相互作用,促进转录起始复合物的形成。
3. 开放阅读框架(ORF):mRNA中存在着一个或多个开放阅读框架,这是一段能够被细胞翻译成蛋白质的连续核苷酸序列。
ORF通常以起始密码子(AUG)开始,以终止密码子(UGA,UAA或UAG)结束。
在翻译过程中,细胞中的核糖体会沿着mRNA读取ORF序列,并按照密码子的编码规则合成蛋白质。
4. 5'非翻译区(5' UTR)和3'非翻译区(3' UTR):在mRNA的开放阅读框架之前和之后,通常存在着5' UTR和3' UTR。
这些区域不会被翻译成蛋白质,但在转录后的调控和转运过程中起着重要的作用。
5' UTR和3' UTR中可能存在着结构域、启动子和调控元件,它们可以影响mRNA的稳定性、转运速度以及翻译的起始和终止。
5. 多个mRNA亚型:同一个基因可以产生多个不同的mRNA亚型,这些亚型在转录和剪接过程中的选择性剪接导致了mRNA的多样性。
原核与真核生物mRNA的特征比较原核生物中:•mRNA的转录和翻译发生在同一个细胞空间,•这两个过程几乎是同步进行的。
真核细胞中:真核细胞mRNA的合成和功能表达发生在不同的空间和时间范畴内。
•mRNA以较大分子量的前体RNA出现在核内,•只有成熟的、相对分子质量明显变小并经化学修饰的mRNA才能进入细胞质,参与蛋白质的合成。
mRNA的组成:•编码区(coding region):从起始密码子AUG开始经一连串编码氨基酸的密码子直至终止密码子。
•5’端上游非编码区(5’UTR):位于AUG之前不翻译的区域。
•3’端下游非编码区(3’UTR):位于终止密码子之后不翻译的区域。
原核生物mRNA的特征•半衰期短。
•许多原核生物mRNA以多顺反子的形式存在。
•原核生物mRNA的5’端无帽子结构,3’端没有或只有较短的多聚(A)结构。
原核生物mRNA的特征1.半衰期短•原核生物中,mRNA的转录和翻译是在同一个细胞空间里同步进行的,蛋白质合成往往在mRNA刚开始转录时就被引发了。
•大多数细菌mRNA在转录开始1分钟后就开始降解。
mRNA降解的速度大概只有转录或翻译速度的一半。
原核生物mRNA的特征2. 许多以多顺反子的形式存在:原核细胞的mRNA(包括病毒)有时可以同时编码几个多肽。
Prokaryotic mRNA (polycistrionic)单顺反子mRNA (monocistronic mRNA):只编码一个蛋白质的mRNA。
多顺反子mRNA(polycistronic mRNA):编码多个蛋白质的mRNA。
原核生物mRNA的特征3. 原核生物mRNA的5’端无帽子结构,3’端没有或只有较短的多聚(A)结构。
原核生物起始密码子AUG上游有一被称为Ribosome Binding Site (RBS)或SD序列(Shine –Dalgarno sequence)的保守区,因为该序列与16S-rRNA 3’端反向互补,所以被认为在核糖体-mRNA的结合过程中起作用。
简述真核生物mrna的特征真核生物mRNA的特征mRNA(messenger RNA)是一种重要的核酸分子,在真核生物中起着将基因信息转录为蛋白质的关键作用。
mRNA具有一系列特征,这些特征使其能够在转录后被翻译成特定的蛋白质。
以下是真核生物mRNA的主要特征:1. 转录和剪接:mRNA的合成是通过转录过程进行的,即由DNA 模板合成的RNA链。
在真核生物中,转录发生在细胞核内,然后mRNA通过核孔复合物转运到细胞质中进行翻译。
与原核生物不同,真核生物的mRNA还经历剪接过程,即原始转录产物经过剪接酶的作用,去除非编码序列(内含子),将编码序列(外显子)连接成连续的序列,从而产生成熟的mRNA分子。
2. 5'端帽结构:真核生物mRNA的5'端通常具有一个帽结构,即7-甲基鸟苷酸盖帽(m7Gppp)结构。
这个帽结构不仅能够保护mRNA免受降解酶的攻击,还与转录起始复合物的形成和翻译起始有关。
3. 3'端尾巴:真核生物mRNA的3'端通常具有一段多聚腺苷酸(poly(A))尾巴,即由腺苷酸重复单元组成的尾部。
这个poly(A)尾巴在mRNA转录后的加工中被加入,具有保护mRNA稳定性、参与转录终止和转运到细胞质的功能。
4. 开放阅读框(ORF):mRNA中存在一个或多个开放阅读框,即一段连续的三个核苷酸序列,编码一个氨基酸。
这些ORF通过密码子与tRNA的互补配对,指导蛋白质的合成。
5. 5'非翻译区(5' UTR)和3'非翻译区(3' UTR):mRNA的5'端和3'端除了编码区域外,还有非翻译区。
这些非翻译区在调控mRNA的转录、剪接、稳定性和转运等过程中起着重要作用。
6. RNA编辑:真核生物mRNA中还存在一种称为RNA编辑的后转录修饰过程。
在这个过程中,mRNA的碱基序列可以通过插入、缺失或转换等方式发生改变,从而导致与基因组DNA序列不一致的现象。
探索真核生物mRNA的结构特点真核生物中,mRNA是转录后产生的RNA,是蛋白质合成的模板。
mRNA的结构特点是由核苷酸序列决定的,其主要结构分为5'端帽子、
5'非编码区、编码区、3'非编码区和3'端尾巴等五个部分。
首先,mRNA的5'端帽子是由甲基化的鸟苷形成,可以保护mRNA
不受核酸酶的降解。
其避免被降解是因为这个帽子可以被转录因子识别,从而使翻译起始复杂的舒展,让核糖体在上面起始并持续生成蛋
白质。
其次,5'非编码区位于5'端帽子之后,通常有一段长度较短的序列,含有多个启动子序列。
这些启动子序列可以被转录起始因子识别,从而开始蛋白质的合成。
接下来就是编码区,主要结构是由密码子组合而成的,是指示AA
序列的重要载体,决定了蛋白质的种类和长度。
其长度由几百到几千
个RNA核苷酸不等。
在编码区后面是3'非编码区,通常不太稳定,长度不等,被众多
实验测序证实。
其中一小部分参与了RNA序列的稳定性。
最后是3'端尾巴,由以上的部分序列长度的差异来决定其长度,
作用是控制mRNA的寿命。
3'端尾巴的长度由mRNA聚合酶家族的面对
选择性断裂决定,而面对RNA多种酶的降解,也算是一种保护。
总的
来说,mRNA的结构特点使它在蛋白质合成的过程中发挥了重要作用,也保证了蛋白质能够在合适的时间、速度和量上产生。
RNA降解的新机制解析研究表明,RNA降解是生物体中重要的基因表达调控过程之一。
然而,长期以来人们对RNA降解的机制了解甚少。
近年来,科学家们进行了大量的研究,揭示了新的RNA降解机制,这为我们对基因表达的理解和疾病的治疗提供了新的视角。
一、典型的RNA降解机制在传统的RNA降解机制中,主要有两种方式:3'到5'外切和5'到3'外切。
3'到5'外切是指酶首先在RNA分子的3'末端引导RNA降解酶进行切割,然后逐渐向5'端进行切割,直到整个RNA分子被完全降解为止。
而5'到3'外切是指首先在RNA分子的5'末端引导RNA降解酶进行切割,再逐渐向3'端进行切割。
这两种降解方式都需要特定的酶参与其中。
二、NMD降解机制的发现早期的研究发现,RNA质量监控途径中的核内催化敏感性mRNA 降解(NMD)机制对于稳定基因表达有着重要的作用。
NMD机制是一种通过判定mRNA是否携带非常引导蛋白(NMDP)来决定是否进行降解的机制。
如果mRNA携带有NMDP,那么该mRNA将被目的酶降解。
而如果没有NMDP,RNA将不会进行降解。
这一发现揭示了RNA降解机制中的新的调控途径。
三、寡聚腺苷酸诱导的RNA降解近期的研究发现,寡聚腺苷酸(poly(A) tail)在RNA降解过程中起到了重要的调控作用。
寡聚腺苷酸是由一串腺苷酸组成的尾部结构,它的存在能够引导RNA降解酶进行切割。
具体来说,寡聚腺苷酸可以与RNA降解酶中的结合位点相互作用,从而促进RNA降解的进行。
这个新的机制揭示了RNA降解过程中的调控细节,并对相关疾病治疗具有重要意义。
四、RNA降解与疾病治疗的关联RNA降解的异常可能导致多种疾病的发生和发展。
例如,病毒感染时,病毒可以通过抑制宿主细胞的RNA降解酶来干扰宿主基因表达,从而使宿主体内的抵抗能力下降。
另外,一些肿瘤由于基因突变或异常表达会导致RNA降解受到干扰,从而促进肿瘤的发展。