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1、五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与聚腺苷酸化 （1）加帽（capping） 帽子结构 含7-甲基鸟苷（m7G），主要有3种形式 第一种（Cap 0）：只在一些病毒mRNA中存在，无2-O-甲基核苷酸 第二种（Cap 1）：在真核细胞及病毒mRNA中存在，有1个2-O-甲基核苷酸 第三种（Cap 2）：只在真核细胞中存在，有连续2个2-O-甲基核苷酸,Three cap structures,五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与聚腺苷酸化 （1）加帽（capping） 帽子的合成 需要3种酶 核苷酸磷酸水解酶（nucleotide phosphohydrolase；又称RNA三磷酸酯酶，R
2、NA triphosphatase） 鸟苷酸转移酶（guanylyl transferase） 甲基转移酶（methyl transferase）,Cap synthesis,RNA三磷酸酯酶,甲基转移酶,腺苷甲硫氨酸,鸟苷酸转移酶,五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与聚腺苷酸化 （1）加帽（capping） 加上帽子的时间 在一些病毒中，转录起始后就马上加帽 有些病毒的转录与加帽并不偶联 在真核细胞中，加帽在转录早期进行（在RNA前体的长度达到30个核苷酸之前）,五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与聚腺苷酸化 （1）加帽（capping） 帽子的功能 保护mRNA：一般的RNase不能切
3、割含有3个磷酸基的帽子 提高翻译能力（效率）：通过与帽子结合蛋白结合，mRNA能更好地进入核糖体 有利于mRNA在细胞内的运输（运出细胞核）：若没有帽子，则mRNA基本上留在细胞核 使mRNA前体的能正确剪接：第一个内含子的剪接所需,Effect of cap on RNA stability Capped: m7Gppp Blocked: Gppp Uncapped,Capping of U1 is necessary for its transport to the cytoplasm,五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与聚腺苷酸化 （2）聚腺苷酸化（polyadenylation） 在
4、mRNA（前体）3端加上poly(A) poly(A)的长度：平均为250 nt 由poly(A)聚合酶 poly(A) polymerase, PAP 把AMP残基逐个地加到mRNA前体的3端 一般都是在剪接前发生,五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与聚腺苷酸化 （2）聚腺苷酸化（polyadenylation） poly(A)的功能 保护mRNA：延长其寿命（半衰期） 提高mRNA的翻译能力：能与poly(A)结合蛋白 poly(A) binding protein I 结合，促进翻译，促进mRNA与核糖体结合,Effect of poly(A) on translation,Time
5、course of translation of poly(A)+ and poly(A)- globin mRNA,Effect of polyadenylation on translatability and stability of mRNA,RBG: rabbit -globin (mRNA) VSV.N: vesicular stomatitis virus N gene (mRNA),Effect of polyadenylation on recruitment of mRNA to polysomes,五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与聚腺苷酸化 （2）聚腺苷酸化（pol
6、yadenylation） 聚腺苷酸化的时间 当转录过了要加上poly(A)的位点，就可开始聚腺苷酸化，而转录往往要过了poly(A)位点500 bp以上才终止,Transcription beyond the polyadenylation site,五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与聚腺苷酸化 （2）聚腺苷酸化（polyadenylation） 聚腺苷酸化的机制 在poly(A)位点切开正在转录的mRNA前体 形成poly(A)，即进行聚腺苷酸化 转录出来而多余的RNA被降解,Overview of the polyadenylation process,Transcripts are
7、 clipped and polyadenylated while transcription is still in progress,五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与聚腺苷酸化 （2）聚腺苷酸化（polyadenylation） 聚腺苷酸化信号（polyadenylation signals） 在poly(A)位点上游约20 nt 处的AAUAAA,Importance of the AATAAA sequence to polyadenylation,五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与聚腺苷酸化 （2）聚腺苷酸化（polyadenylation） 聚腺苷酸化信号 脊椎动物 在p
8、oly(A)位点上游约20 nt处的AAUAAA，此序列较保守，变化不大，如变化了则影响聚腺苷酸化 光有AAUAAA还不足够，紧接着poly(A)位点的序列也很重要，而该序列并不保守，但富含GT/T（先是富含GT序列，紧接着是富含T 序列，各约10 bp）,Summary of data on 369 vertebrate polyadenylation singles,五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与聚腺苷酸化 （2）聚腺苷酸化（polyadenylation） 聚腺苷酸化信号 植物：一般也含AAUAAA序列，但可有较大的变化 酵母：通常无AAUAAA序列，不过在poly(A)位点上游
9、有富含AU序列,五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与聚腺苷酸化 （2）聚腺苷酸化（polyadenylation） poly(A)的周转（turnover） 细胞质中的poly(A)往往比细胞核中的短 细胞质中的峰值为190 20 nt 细胞核中的峰值为210 20 nt,Shortening of cytoplasmic poly(A) nuclear Poly(A)+ RNA cytoplasmic Poly(A)+ RNA,五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与聚腺苷酸化 （2）聚腺苷酸化（polyadenylation） poly(A)的周转（turnover） 在细胞质中， pol
10、y(A)由于RNase的作用而不断变短，又由于细胞质poly(A)聚合酶的作用而增加长度 总的结果是趋向于变短，直到mRNA中的poly(A)消失， mRNA降解,五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与聚腺苷酸化 （2）聚腺苷酸化（polyadenylation） poly(A)的周转（turnover） poly(A)在细胞质中的降解（去腺苷酸化，deadenylation） 由poly(A)核酸酶 poly(A) nuclease 所致，但必须要有poly(A)结合蛋白 poly(A)-binding protein 的协助才能进行,五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与聚腺苷酸化 （2）
11、聚腺苷酸化（polyadenylation） poly(A)的周转（turnover） 细胞质中的聚腺苷酸化 爪蟾卵母细胞成熟过程中，有细胞质聚腺苷酸化发生，这种聚腺苷酸化需要有mRNA中的两段序列：聚腺苷酸化信号AAUAAA和AAUAAA上游（7 nt）的UUUUUAU（或高度相似序列），后者称为细胞质聚腺苷酸化元件（cytoplasmic polyadenylation element, CPE）,Cytoplasmic polyadenylation element UUUUUAU and polyadenylation signal AAUAAA,五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与
12、聚腺苷酸化 （3）帽子与poly(A)对剪接的影响 帽子对剪接的影响 缺乏帽子会抑制第一个内含子的剪接 无甲基化的帽子（Gppp）对第一个内含子的剪接也有负效应,Production of capped and uncapped splicing substrates,Effect of cap on splicing a substrate with two introns,五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与聚腺苷酸化 （3）帽子与poly(A)对剪接的影响 帽子对剪接的影响 缺乏帽子会抑制第一个内含子的剪接的原因是由于帽子结合复合体（cap-binding complex, CBC）的
13、作用 CBC由2种帽子结合蛋白（cap-binding proteins, CBPs）组成，若没有帽子或只有无甲基化帽子，则mRNA不能与CBPs结合，导致第一个内含子的剪接难以进行（剪接体难以形成）,五、转录后的基因表达调控,2. 加帽与聚腺苷酸化 （3）帽子与poly(A)对剪接的影响 poly(A)对剪接的影响 poly(A)能促进最后一个内含子（与poly(A)最接近的内含子）的剪接，而对其他内含子的剪接无甚影响,Effect of polyadenylation on splicing a pre-mRNA with a single intron,Effect of polyadenylation on splicing a two-intron substrate,
