第三章 3.转录后加工[分子生物学]

rRNA的前提加工、tRNA的前提加工、mRNA前体的加工、RNA剪接与编辑

转录后加工

• 概念
  • 在细胞内，由RNA聚合酶最初合成的产物，需要经过一系列的变化，包括链的裂解、5'和3'端的切除以及特殊结构的形成和碱基修饰等等，才能变成成熟的RNA分子，该成熟过程即为转录后加工。
• rRNA前体加工
  • 原核生物rRNA前体的加工
    • 30S前体由专一性核酸内切酶切割得P16,tRNA,P23,P5，RNaseIII通过识别RNA双链区切割前体得到P16和P23；RNaseE通过识别RNA双链区切割前体得到P5。
    • P16,P23,P5分别经由专一性核酸外切酶得到S16,S23,S5。
  • 真核生物rRNA前体的加工
    • RNaseIII和核仁小分子RNA（snoRNA）识别切割位点
• tRNA前体加工
  • 原核生物tRNA前体的加工
    • RNAaseP核酸转移酶作用，RNAaseD核酸外切酶作用，异构酶，RNAaseF核酸内切酶作用
  • 真核生物tRNA前体的加工
    • RNAaseP核酸转移酶作用，RNAaseD核酸外切酶作用，异构酶，RNase和RNA连接酶负责内含子的剪接
• mRNA前提加工
  • 原核：无转录后加工过程，转移翻译偶联
  • 真核
    • 不同的加工方式可以表达出不同的信息
    • 核内不均一RNA，hnRNA：真核生物mRNA的原初转录物是分子量很大的前体，在核内加工过程中会形成分子量大小不等的中间体。
    • 加工内容
      • 5'端加上Cap结构
        • 生理功能
          • 某些mRNA运出核孔所必需的结构
          • 为rb的识别结合及翻译提供信号
          • 保护mRNA分子免收5'外切酶的降解作用
          • mRNA成熟的一个标志
        • RNAPII的CTD5号位上Ser的磷酸化会促进加帽酶的募集，同样加帽结束后，促进加帽酶的脱离。
      • 3'端添加PolyA尾巴，由PolyA聚合酶催化
        • 功能
          • 某些mRNA从核内转移至核外所必需的
          • 增加mRNA的可翻译性
          • 保护其免收3'端外切酶的降解
          • mRNA成熟的标志
        • CTD的磷酸化参与相关因子的募集
      • 剪接：剪去内含子，拼接外显子
      • 链内核苷酸甲基化
• RNA剪接、编辑
  • 剪接与编辑
    • 概念
      • RNA剪接：将原初转录物中的内含子切除，外显子拼接，从而产生成熟的RNA分子的过程，是基因表达的重要过程。
      • RNA编辑：转录后RNA的编码序列发生碱基丢失、插入或转移等现象。编辑后RNA所携带的遗传信息不完全来自DNA。
    • RNA剪接
      • I类分子：四膜虫rRNA，自我剪接，需G的协助。转酯反应，不耗能
      • II类分子
        • II类分子：典型代表mRNA，由分支点A2'-OH来启动，无需G，但需U系列snRNA协助，依赖于剪接体的剪接机制，形成套索结构，符合GU-AG规则。转酯反应，不耗能
        • 真核mRNA的边界序列：内含子外显子连接点具有的保守序列（5'GU-3'AG）
        • 剪接体：是由核小核糖核蛋白和hnRNA组成的复合体，可对前体mRNA执行内含子的剪接。
      • III类分子：典型代表真核tRNA，酶促拼接，依赖蛋白酶催化，无snRNA参与，无转酯反应。
    • 可变剪接机制
      • 多种可变剪接方式产生多种蛋白质异构体
      • 细胞采取何种剪接方式取决于细胞中一些特异性的调控因子
        • 核内不均一核糖核蛋白hnRNP抑制剪接体的组装
        • 细胞内富含S和R的SR蛋白因子可以识别结合在外显子剪接增强子（ESE）序列上，促进剪接体的组装，保证剪接的准确性和高效性
        • SR蛋白因子种类多，不同发育阶段或不同生理条件下，不同的SR蛋白可以引导剪接体在不同的位置发挥作用，从而采取不同的剪接方式。
    • RNA编辑机制
      • 位点特异性脱氨基作用
      • 引导RNA介导的pre-mRNA中的U的插入或删除。