原核与真核生物mrna的特征比较

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1、原核与真核生物原核与真核生物mRNA的特征比较的特征比较原核生物原核生物中中: mRNA的转录和翻译发生在的转录和翻译发生在同一个细胞空间同一个细胞空间， 这两个过程几乎是这两个过程几乎是同步同步进行的 。真核细胞中：进行的 。真核细胞中： 真核细胞真核细胞mRNA的合成和功能表达发生在不同 的空间和时间范畴内。的合成和功能表达发生在不同 的空间和时间范畴内。 mRNA以较大分子量的以较大分子量的前体前体RNA出现在核内，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。才能进入细胞质，参与

2、蛋白质的 合成。mRNA的组成：的组成：编码区编码区(coding region)：从起始密码子从起始密码子AUG开 始经一连串编码氨基酸的密码子直至终止密码 子。开 始经一连串编码氨基酸的密码子直至终止密码 子。5端上游非编码区端上游非编码区(5UTR)：位于位于AUG之前不 翻译的区域。之前不 翻译的区域。3端下游非编码区端下游非编码区(3UTR) ：位于终止密码子 之后不翻译的区域。位于终止密码子 之后不翻译的区域。原核生物原核生物mRNA的特征的特征 半衰期短。半衰期短。 许多原核生物许多原核生物mRNA以多顺反子的形式 存在。以多顺反子的形式 存在。 原核生物原核生物mRNA的的5端

3、无帽子结构，端无帽子结构，3端 没有或只有较短的多聚（端 没有或只有较短的多聚（A）结构。）结构。1. 半衰期短半衰期短原核生物原核生物mRNA的特征的特征原核生物中，原核生物中，mRNA的的 转录和翻译是在同一个 细胞空间里同步进行转录和翻译是在同一个 细胞空间里同步进行 的，蛋白质合成往往在的，蛋白质合成往往在 mRNA刚开始转录时就 被引发了。刚开始转录时就 被引发了。大多数细菌大多数细菌mRNA在转 录开始在转 录开始1分钟后就开始降 解。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。降解的速度大 概只有转录或翻译速度的 一半。2. 许多以许多以多顺反子多顺反

4、子的形式存在：原核细胞的的形式存在：原核细胞的mRNA(包括病毒包括病毒)有时可以同 时编码几个多肽。有时可以同 时编码几个多肽。原核生物原核生物mRNA的特征的特征Prokaryotic mRNA (polycistrionic)单顺反子单顺反子mRNA (monocistronic mRNA): 只编码一个蛋白质的只编码一个蛋白质的mRNA。多顺反子多顺反子mRNA(polycistronic mRNA): 编码多个蛋白质的编码多个蛋白质的mRNA。3. 原核生物原核生物mRNA的的5端无帽子结构，端无帽子结构，3 端没有或只有较短的多聚（端没有或只有较短的多聚（A）结构。）结构。原核生物

5、原核生物mRNA的特征的特征原核生物起始密码子原核生物起始密码子AUG上游有一被称为上游有一被称为Ribosome Binding Site (RBS)或或SD序列序列（Shine Dalgarno sequence）的保守区，因为该 序列）的保守区，因为该 序列与与16S-rRNA 3端反向互补端反向互补，所以被认为在核糖体，所以被认为在核糖体-mRNA的 结合过程中起作用。的 结合过程中起作用。4. 原核生物原核生物常以常以AUG（有时（有时GUG，甚至，甚至 UUG）作为）作为起始密码子起始密码子;真核生物几乎永远以真核生物几乎永远以AUG作为起始密 码子。作为起始密 码子。原核生物原核

6、生物mRNA的特征的特征 单顺反子形式存在。单顺反子形式存在。 5端端存在存在“帽子帽子”结构。结构。 绝大多数具有绝大多数具有多聚多聚(A)尾巴尾巴。真核生物真核生物mRNA的特征的特征真核生物真核生物mRNA的结构模式的结构模式Eukaryotic mRNA (monocistrionic)“基因基因”的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的 全部核苷酸序列！”的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的 全部核苷酸序列！A gene can be defined as following: The entire nucleic acid sequence that i

7、s necessary for the synthesis of a functional polypeptide or RNA molecule.1.真核生物真核生物mRNA的的5端端存在存在“帽子帽子” 结构。结构。真核生物基因转录一般从嘌呤起始，其真核生物基因转录一般从嘌呤起始，其 5端大都经过修饰。端大都经过修饰。真核生物真核生物mRNA的特征的特征5Capping 通过通过 5 5磷酸二酯键在原 初磷酸二酯键在原 初mRNA的的5端倒扣一个端倒扣一个“G”。 包括三个连续的酶促反应。包括三个连续的酶促反应。 5末端加上鸟苷是由末端加上鸟苷是由鸟苷转移 酶催化鸟苷转移 酶催化的 。的

8、。 帽子结构是帽子结构是GTP和原和原5三磷酸腺 苷三磷酸腺 苷(或鸟苷或鸟苷)缩合反应的产物。缩合反应的产物。 mRNA的帽子结构常常的帽子结构常常被甲基 化被甲基 化,是蛋白质合成起始信号的一 部分。是蛋白质合成起始信号的一 部分。 加帽反应发生的很早。加帽反应发生的很早。真核生物真核生物mRNA的的“帽子帽子”结构结构鸟苷酸鸟苷酸-7甲基转移酶甲基转移酶2-O-甲基转移酶甲基转移酶mRNA的帽子结构常常被甲基化的帽子结构常常被甲基化零类帽子零类帽子（cap0）：第一个甲基出现在所有真核细胞的）：第一个甲基出现在所有真核细胞的 mRNA中（单细胞真核生物中（单细胞真核生物mRNA主要是这个

9、结构）， 由主要是这个结构）， 由鸟苷酸鸟苷酸-7甲基转移酶甲基转移酶催化，称为零类帽子。催化，称为零类帽子。1类帽子类帽子(cap1)：如在：如在第二个核苷酸第二个核苷酸(原原mRNA 5第一位第一位) 的的2-OH位上加另一个甲基位上加另一个甲基，这步反应由，这步反应由2-O-甲基转移 酶甲基转移 酶完成。一般把有这两个甲基的结构称为完成。一般把有这两个甲基的结构称为1类帽子。类帽子。真核 生物中以这类帽子结构为主。真核 生物中以这类帽子结构为主。2类帽子类帽子(cap2): 在某些生物细胞内，在某些生物细胞内，mRNA链上的链上的第三 个核苷酸的第三 个核苷酸的2-OH位也可能被甲基化位

10、也可能被甲基化，因为这个反应只 以带有，因为这个反应只 以带有1类帽子的类帽子的mRNA为底物，所以被称为为底物，所以被称为2类帽子。 只占有帽类帽子。 只占有帽mRNA总量的总量的10%-15%以下。以下。帽子结构的功能帽子结构的功能(1)有助于有助于mRNA越过核膜，进入胞质；越过核膜，进入胞质；(2)保护保护5不被核酶降解；不被核酶降解；(3)翻译时供翻译时供IF（起始因子）和核糖体 识别，是翻译所必需的。（起始因子）和核糖体 识别，是翻译所必需的。2. 绝大多数绝大多数真核生物真核生物mRNA具有具有多聚多聚 (A)尾巴尾巴。除组蛋白基因外，真核生物除组蛋白基因外，真核生物mRNA的的

11、3末端都 有多聚末端都 有多聚(A)序列，其长度因序列，其长度因mRNA种类不同而变 化，一般为种类不同而变 化，一般为40-200个左右。个左右。由多聚由多聚(A)聚合酶催化的；聚合酶催化的；它是在转录后加上的；它是在转录后加上的；Poly(A)被特异的蛋白质被特异的蛋白质PABP结合。结合。真核生物真核生物mRNA的特征的特征 在高等生物中在高等生物中(酵母除外酵母除外)在在poly(A)上游上游11-30nt 处有一特殊序列处有一特殊序列AAUAAA，这一序列是高度保 守的。，这一序列是高度保 守的。 对于初级转录产物的准确切割及加多聚对于初级转录产物的准确切割及加多聚(A)是必 需的

12、。是必 需的 。1. CPSF (cleavage and polyadenylation specificity factor) 位于细胞质中的称为位于细胞质中的称为细胞质小细胞质小RNA (small cytoplasmic RNA, scRNA)。在自然状态下，它们以在自然状态下，它们以核糖核蛋白颗粒（核糖核蛋白颗粒（SnRNP和和 scRNP）的形式存在，俗称）的形式存在，俗称snurps和和scyrps。在核仁中也存在着一类小的在核仁中也存在着一类小的RNA，称为，称为核仁小核仁小RNA (small nucleolar RNA, snoRNA),它们在它们在rRNA的加工中 起作用

13、。的加工中 起作用。snRNA参与剪接过程参与剪接过程，并与其它蛋白一起构成一个大 的颗粒复合体，并与其它蛋白一起构成一个大 的颗粒复合体,称为称为剪接体剪接体(splicesome)。Spliceosome (剪接体剪接体) Catalyzes pre-mRNA splicing in nucleus. The spliceosome comprises about 150 proteins (splicing factors etc.) and five snRNAs (U1, U2, U4, U5 and U6),and the pre-mRNA being assembled. The

14、 complexes of snRNA and proteins are called small nuclear ribonuclear proteins (snRNP)1. Recognizing the 5 splice site and the branch site. 2. Bringing those sites together. 3. Catalyzing (or helping to catalyze) the RNA cleavage. RNA-RNA, RNA-protein and protein- protein interactions are all import

15、ant during splicing.Three roles of snRNPs in splicing 由由U1 snRNA以碱基互补的方式识别以碱基互补的方式识别mRNA前体前体5剪接点，由结合在剪接点，由结合在3剪接点上 游富嘧啶区的剪接点上 游富嘧啶区的U2AF（U2 auxiliary factor）识别）识别3剪接点并引导剪接点并引导U2 snRNP与分支 点相结合，形成剪接前体（与分支 点相结合，形成剪接前体（pre-spliceosome）。）。 剪接前体进一步与剪接前体进一步与U4、U5、U6 snRNP三聚体相结合，形成剪接体。三聚体相结合，形成剪接体。真核生物真核生物m

16、RNA前体中内含子剪接过程示意图前体中内含子剪接过程示意图The lariat (套索套索) is an intermediate in RNA splicing in which a circular structure with a tail is created by a 5 -2 bond.The branch site (分支点分支点) is a short sequence just before the end of an intron at which the lariat intermediate is formed in splicing by joining the 5 nucleotide of the intron to the 2 position of an Adenosine.Step 1: a cut i