【9.0】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。

一、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

1.1 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。

1.2 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。

  • 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。

1.3 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。

1.4 原核生物常以AUG(有时GUG,甚至UUG)作为起始密码子;

真核生物几乎永远以AUG作为起始密码子。

二、真核生物mRNA的特征

  • 单顺反子形式存在。
  • 5’端存在“帽子”结构。
  • 绝大多数具有多聚(A)尾巴。

真核生物mRNA的结构模式:

“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!

A gene can be defined as following: The entire nucleic acid sequence that is necessary for the synthesis of a functional polypeptide or RNA molecule.

2.1 真核生物mRNA的5’端存在“帽子” 结构。

真核生物基因转录一般从嘌呤起始,其5’端大都经过修饰。

帽子结构的功能:

  1. 有助于mRNA越过核膜,进入胞质;
  2. 保护5′不被核酶降解;
  3. 翻译时供IFⅢ(起始因子)和核糖体识别,是翻译所必需的。

2.2 绝大多数真核生物mRNA具有多聚(A) 尾巴。

  • 除组蛋白基因外,真核生物mRNA的3’末端都有多聚(A)序列,其长度因mRNA种类不同而变化,一般为40-200个左右。
  • 由多聚(A)聚合酶催化的;
  • 它是在转录后加上的;
  • Poly(A)被特异的蛋白质PABP结合。
  • 在高等生物中(酵母除外)在poly(A)上游11-30nt处有一特殊序列AAUAAA,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(A)是必需的 。

多聚腺苷化(polyadenylation)反应要经过2个阶段

  1. 首先将一个短的寡聚A序列(10nt)加到3’端,此反应绝对依赖于AAUAAA序列,这是由poly(A)聚合酶在特殊因子指导下完成的。
  2. 寡聚A尾巴延伸到240nt的长度。此反应并不需要AAUAAA序列,但需要一个识别寡聚A并指导poly(A)聚合酶延伸的刺激因子。

多聚(A)的功能:

  • 是mRNA由细胞核进入细胞质所必需的形式;
  • 它大大提高了mRNA在细胞质中的稳定性。mRNA刚从细胞核进入细胞质时,其多聚(A)尾巴一般比较长,随着mRNA在细胞质内逗留时间延长,多聚(A)逐渐变短消失,mRNA进入降解过程。
  • 它可促进核糖体的有效循环。

Poly (A)- :

  • 尽管大部分真核mRNA有poly (A)尾巴,细胞中仍有多大1/3没有poly (A)的mRNA,将其称为Poly (A) –
  • 约1/3的Poly (A) –mRNA编码了不同形式的组蛋白。

在动物细胞中,mRNA的表达需转录、修饰、加工、核质转运和翻译。

一组特殊的RNA结合蛋白标示mRNA已成熟,可以运送到细胞质中

参考资料

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