转录后调控

生物学术语

转录后调控(post-transcriptional control)是指在转录后水平(RNA)上对基因表达的调控，包括对真核生物基因的转录产物进行的一系列修饰和加工。转录后调控主要体现在对mRNA前体hnRNA的剪接和加工、mRNA由细胞核转至细胞质的过程及定位、mRNA的稳定性及其降解过程等多个环节进行的调控，还有像RNA编辑、RNA干扰等现象也属于转录后调控的范畴。

hnRNA的剪接加工

真核生物中由DNA直接转录出的产物称为核内不均一RNA(hnRNA)，hnRNA在细胞核里经过一系列的加工处理后才能成为成熟的mRNA，并被运出细胞核，用于合成蛋白质。hnRNA的剪接加工通常需要经历以下过程：

5'端加帽

真核生物mRNA5’端的一个核苷酸通常都有一个7-甲基鸟嘌呤-三磷酸核苷(m7G-5'ppp5'-N-3')的起始结构，称为帽子结构(cap)。帽子结构是在细胞核内产生的，当转录生成的hnRNA的长度达到25~50个核苷酸后，就会启动对hnRNA的加帽过程。

首先，新生hnRNA的5‘端核苷酸最外侧的磷酸被水解，在鸟苷酸转移酶的催化下与一分子鸟苷三磷酸(GTP)结合，接着由S-腺苷甲硫氨酸提供甲基，在鸟嘌呤-7-甲基转移酶的作用下，于新加上的鸟嘌呤的7位N原子上进行甲基化。

帽子结构的作用：1. 帽子结构能被核糖体小亚基识别，促使mRNA和核糖体的结合，确保翻译从起始密码子AUG开始； 2. 帽子结构能有效地封闭mRNA 5'末端，以保护mRNA免受5'核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定性；3. 帽子结构有助于mRNA越过核膜，进入胞质。

3'端加尾

真核生物mRNA3'末端还有一段长80~250个核苷酸的多聚腺苷酸(polyA)尾部。它的产生不依赖于DNA序列，而是与转录的终止同时进行。当RNA聚合酶在转录过程中越过终止信号序列后就会停止转录。这个信号序列通常为AATAAA及其下游的富含GT的序列，称为转录终止的修饰点序列。核酸内切酶会识别hnRNA上的相应序列(AAUAAA)，并在其下游10~30个核苷酸处进行剪切，释放出游离的hnRNA。随后，多聚腺苷酸聚合酶就会在hnRNA的3'末端逐个加入腺苷酸，这个催化反应无需DNA模板。

polyA尾的作用是维持mRNA作为翻译模板的活性并增加其mRNA本身的稳定性。

剪接(splicing)

在真核生物的基因中，编码序列之间常会插入一些非编码序列。通常把基因中的编码序列称为外显子，而把非编码序列称为内含子。转录后需要将内含子去除，并连接外显子才能产生携带了正确遗传信息、能够翻译出正确的蛋白质序列的mRNA，这个过程就称为RNA剪接。

内含子序列的5'端通常以GU开始，并在3'端以AG-OH结束，这样的结构称为边界序列。在剪接开始前，核小核糖核蛋白会识别边界序列并与内含子序列相结合，形成剪接体。此时内含子区段发生弯曲，外显子互相靠近，形成套索RNA。随后通过两次转酯反应，内含子被切除而外显子则相互连接，产生成熟的mRNA。

hnRNA在进行剪接的过程中，可以只产生一种成熟的mRNA，翻译成一种多肽；也可以通过剪接不同的位点产生不同的mRNA，这种现象称为可变剪接。可变剪接的存在提高了基因的利用率，增加了蛋白质的多样性。

mRNA稳定性的调控

mRNA的寿命极短，易被核酸酶降解。为了提高稳定性，除了进行加帽加尾的加工之外，还需要与细胞内的一些蛋白相结合形成复合物才能稳定存在。这些能与mRNA结合的蛋白包括：帽结合蛋白(CBP)、编码区结合蛋白、3'-UTR结合蛋白和polyA结合蛋白，这些蛋白与mRNA结合后均能防止mRNA遭受降解。通过调节这些蛋白的含量就能调整mRNA的稳定性，从而控制翻译的过程，调控一些mRNA指导的蛋白质合成。

有些mRNA的稳定性还会受自身翻译产物的调控，这是一种自主调控。如编码组蛋白的mRNA在DNA复制减慢、停止后会受到游离组蛋白的作用而迅速降解。此外，mRNA稳定性还会受到核酸酶、病毒、胞外因素等的调控。

RNA编辑

RNA编辑也是一种转录后水平的基因表达调控，是在mRNA上通过核苷酸的缺失、插入或替换而改变遗传信息的过程。经过编辑的mRNA核苷酸序列会发生改变，从而导致翻译产生的蛋白质和原基因序列并不完全匹配。如在人类基因组中只有一个载脂蛋白B(apoB)的基因，却能在肝细胞和小肠粘膜细胞中分别表达出两种蛋白，apoB100和apoB48。这两种蛋白相对分子质量分别为513000和250000。产生这种差异的原因是在小肠粘膜细胞内编码apoB的mRNA中编码谷氨酰胺的密码子CAA被胞嘧啶核苷脱氨酶替换为了终止密码子UAA，使翻译终止所致。

通过RNA编辑可以直接影响基因的表达，使得同一基因可以产生多种氨基酸序列不同、功能不同的蛋白质，扩大了遗传信息。

RNA干扰

RNA干扰(RNAi)是通过小干扰RNA(siRNA)将目的mRNA特异性降解从而使基因在转录后被沉默，无法进行表达。因此，RNAi也属于在转录后水平对基因表达的调控。RNAi原本是生物体内固有的一种对抗外源基因侵害的自我保护现象，能够识别和清除外源导入的双链RNA及与其同源的单链RNA。利用这种现象就能够抑制特定基因的表达，从而观察基因的具体功能。RNAi目前已作为一种简单、有效的基因研究手段广泛用于基因组学的研究。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省

云南省