真核生物和原核生物mRNA 5′至3′方向的降解机制
原核与真核生物mRNA的特征比较.

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 in the 3’ end promotes the efficient recycling of ribosomes
内含子剪接异常引起疾病
例如:
地中海贫血病人的珠蛋白基因中,大约有 1/4的核苷酸突变发生在内含子的5’或3’边 界保守序列上,或者直接干扰了前体 mRNA的正常剪接。
生物体内的各种内含子
内含子类型
GU-AG AU-AC I类内含子 II类内含子
细胞内定位
细胞核,前体mRNA (真核) 细胞核,前体mRNA(真核) 细胞核,前体rRNA(真核), 细胞器RNA,少数细菌RNA 细胞器RNA,部分细菌RNA
原核生物mRNA的特征
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。
“基因”的分子生物学定义是: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.
三、真核生物、原核生物mRNA的区别;真核生物前mRNA的加工;tRNA二级结构与功能

4.胸苷假尿苷胞苷臂thymidine-pseudouridine-cytidine arm :包括由5对碱
基对组成的短双螺旋区T,C茎和7个核苷酸围成的T,C环,通过T,C茎与tRNA的 其余部分相连,主要碱基对是C-G,实现tRNA与核糖体大小亚基的结合,这是
tRNA转运AA和肽键在核糖体上生成的必要条件,维系和稳定tRNA的三级结构。
5.可变臂variable:由3~21个核苷酸组成可变环,含量多者有可能形成小双螺旋, 是tRNA分类标志。
嘧啶核苷酸处的一段序列内,一定含有一个特定的腺苷酸(A),称为 分支点,内含子5 ′端、3 ′端和分支点对于剪接的发生是必需的。
tRNA的二级结构及功能(三叶草形
1. 氨基酸臂amino acid arm:包括由7个碱基对组成的局部双螺旋区 氨基酸接受茎和3‘端的CCAOH组成,CCAOH称接受端,可接受 活化的AA,是各种tRNA共同的3’端序列,CCAOH的存在对于 tRNA与核蛋白体大亚基的结合是必不可少的。 2. 二氢尿嘧啶臂DHU arm:由3~4个碱基对组成的短双螺旋区形成的 二氢尿嘧啶茎,其中第一个和最后一个碱基对通常是C-G,及由7-10
三、真核生物、原核生物mRNA的区别;真核生物 前mRNA的加工;tRNA二级结构与功能
原核生物mRNA的结构 1、典型结构:多顺反子(polycistron):即一个操纵子负责一段产物 对几条多肽链编码。 2、 5′端无帽子结构,分子中一般没有修饰核苷酸,不含有稀有碱基 3、 3 ′端无多聚A序列,或仅有很短的多聚A(少于10个)。 真核生物mRNA的结构: 1. 5′端帽子结构 真核生物普遍存在一些甲基化核苷,以特殊的方 式连接,称帽子结构。帽子结构分三种类型:m7G5’ppp5’N和 m7G5’ppp5’Nm 和m7G5’ppp5’N1mN2m。功能: (防止mRNA被核酸 酶降解、为mRNA 翻译活性所必需、与蛋白质合成的起始有关,从细 胞核向细胞质转运和增加其稳定性有关) 2. 3 ′端多聚A结构:包含200-300个残基(保护mRNA 免受核酸外切酶 的作用、与翻译有关,没有ployA翻译活性降低、与mRNA 从细胞核转 移到细胞质有关)
简述真核生物mrna的特征

简述真核生物mrna的特征真核生物mRNA的特征mRNA(messenger RNA)是真核生物中一种重要的RNA分子,它承载着从DNA到蛋白质的遗传信息传递。
mRNA具有以下几个显著的特征。
1. 转录和剪接:在真核生物细胞的细胞核中,DNA被转录成原始mRNA(pre-mRNA),随后通过剪接作用生成成熟的mRNA。
剪接是指在pre-mRNA分子中剪除内含子(intron),并将外显子(exon)连接起来,形成连续的mRNA序列。
剪接使得同一个基因可以产生多种不同的mRNA,从而增加蛋白质的多样性。
2. 5'帽和3'尾:mRNA的5'端以7-甲基鸟苷(m7G)帽结构开头,而3'端则以一串腺苷酸(poly-A tail)结尾。
5'帽和3'尾的存在有助于mRNA的稳定性和翻译效率。
5'帽还可以与转录起始因子相互作用,促进转录起始复合物的形成。
3. 开放阅读框架(ORF):mRNA中存在着一个或多个开放阅读框架,这是一段能够被细胞翻译成蛋白质的连续核苷酸序列。
ORF通常以起始密码子(AUG)开始,以终止密码子(UGA,UAA或UAG)结束。
在翻译过程中,细胞中的核糖体会沿着mRNA读取ORF序列,并按照密码子的编码规则合成蛋白质。
4. 5'非翻译区(5' UTR)和3'非翻译区(3' UTR):在mRNA的开放阅读框架之前和之后,通常存在着5' UTR和3' UTR。
这些区域不会被翻译成蛋白质,但在转录后的调控和转运过程中起着重要的作用。
5' UTR和3' UTR中可能存在着结构域、启动子和调控元件,它们可以影响mRNA的稳定性、转运速度以及翻译的起始和终止。
5. 多个mRNA亚型:同一个基因可以产生多个不同的mRNA亚型,这些亚型在转录和剪接过程中的选择性剪接导致了mRNA的多样性。
原核与真核生物mRNA的特征比较

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。
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。
原核生物mRNA的特征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。
原核生物mRNA的特征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。
Prokaryotic mRNA (polycistrionic)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。
原核生物mRNA的特征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。
分子生物学题库

• 问答题 • 1.参与DNA复制主要的酶和蛋白质 • 2.真核生物染色体的线性复制长度是如何保证的?( 端粒 DNA合成基本过程) • 3.核苷酸切除修复基本过程 ?
RNA转录习题
• 一.A型题: • 1.关于DNA复制和转录的叙述,错误的是 • A 在体内只有一条DNA链转录 • B 两个过程新链合成方向都是5′→3′ • C 两过程均需RNA为引物 • D 复制的产物通常大于转录的产物
11 真核生物mRNA剪接作用的叙述,错误的是 • A 将hnRNA中的内含子剪切掉,最终成为成熟mRNA • B 内含子序列起始为GU,终止于AG • C mRNA前体的剪接过程需要进行三次转酯反应 • D UsnRNP是构成剪接体的组分 • E U2snRNP识别并与内含子的分支点结合
• 12.mRNA转录后加工的叙述,错误的是 • A 5′-端加“帽”结构 B 3′-端加ployA • C 加CCA-OH D hnRNA的剪接
•2.不对称转录是指
•A 同一RNA分别自两条DNA链转录 •B 转录时可以从5′至3′延长或从3′至5′延长 •C 不同基因的模板链不一定在同一条DNA链上 •D 分子中有一条DNA链不含任何结构基因
• 3.能识别转录起点的是 • A 、 ρ 因子 基 • D.RNA聚合酶的σ 因子 B 、核心酶 C 、 RNA 聚合酶的 α 亚
• 9.真核生物hnRNA内含子剪切依靠 • A SnRNP B 限制性内切酶 C 核酶 D 蛋白酶 E RNase
• • • • •
10 真核生物启动子的叙述,错误的是 A 真核生物有三种RNA聚合酶,分别识别不同的启动子 B -25附近的TATA盒又称pribrnow盒 C RNA聚合酶III识别的启动子含两个保守的共有序列 D -70附近的共有序列称为CAAT盒
原核生物与真核生物mRNA比较

大多数的真核mRNA转录后在5'-端加一个7-甲基鸟苷,同 时第一个核苷酸的C'2也是甲基化的,这种m7GpppNm结构被称 为帽子结构(cap sequence)。帽子结构具有促进核蛋白体与 mRNA的结合、加速翻译起始速度的作用,同时可以增强mRNA 的稳定性。
原核生物与真核生物mRNA比较
5.多聚(A)结构
除组蛋白基因外,在真核mRNA的3'末端,有一多聚腺苷酸 (poly A)结构,通常称为多聚A尾。一般由数十个至一百几十 个腺苷酸连接而成。poly A是RNA生成后加上去的。
原核生物3’端没有或只有较短的多聚(A)结构。 多聚(A)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。
内含子在真核基因中所占的比例很高,甚至超过99%
原核生物与真核生物mRNA比较
几乎所有mRNA都可以被分成3部分:
1、编码区: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。
2、位于AUG之前的5’端上游非编码区 3、位于终止密码子之后不翻译的3’端下游非编
码区。
原核生物与真核生物mRNA比较 原核生物mRNA转录物与DNA模板链序列结构之间 的对应关系
真核生物mRNA的合 成和加工:细胞核
原核生物与真核生物mRNA比较
1.原核生物mRNA的半衰期短
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。真核生物中有特殊的机理来增加或减少 特定分子的半衰期。
简述真核生物mrna的特征
简述真核生物mrna的特征真核生物mRNA的特征mRNA(messenger RNA)是一种重要的核酸分子,在真核生物中起着将基因信息转录为蛋白质的关键作用。
mRNA具有一系列特征,这些特征使其能够在转录后被翻译成特定的蛋白质。
以下是真核生物mRNA的主要特征:1. 转录和剪接:mRNA的合成是通过转录过程进行的,即由DNA 模板合成的RNA链。
在真核生物中,转录发生在细胞核内,然后mRNA通过核孔复合物转运到细胞质中进行翻译。
与原核生物不同,真核生物的mRNA还经历剪接过程,即原始转录产物经过剪接酶的作用,去除非编码序列(内含子),将编码序列(外显子)连接成连续的序列,从而产生成熟的mRNA分子。
2. 5'端帽结构:真核生物mRNA的5'端通常具有一个帽结构,即7-甲基鸟苷酸盖帽(m7Gppp)结构。
这个帽结构不仅能够保护mRNA免受降解酶的攻击,还与转录起始复合物的形成和翻译起始有关。
3. 3'端尾巴:真核生物mRNA的3'端通常具有一段多聚腺苷酸(poly(A))尾巴,即由腺苷酸重复单元组成的尾部。
这个poly(A)尾巴在mRNA转录后的加工中被加入,具有保护mRNA稳定性、参与转录终止和转运到细胞质的功能。
4. 开放阅读框(ORF):mRNA中存在一个或多个开放阅读框,即一段连续的三个核苷酸序列,编码一个氨基酸。
这些ORF通过密码子与tRNA的互补配对,指导蛋白质的合成。
5. 5'非翻译区(5' UTR)和3'非翻译区(3' UTR):mRNA的5'端和3'端除了编码区域外,还有非翻译区。
这些非翻译区在调控mRNA的转录、剪接、稳定性和转运等过程中起着重要作用。
6. RNA编辑:真核生物mRNA中还存在一种称为RNA编辑的后转录修饰过程。
在这个过程中,mRNA的碱基序列可以通过插入、缺失或转换等方式发生改变,从而导致与基因组DNA序列不一致的现象。
简述真核生物mRNA的结构特点
探索真核生物mRNA的结构特点真核生物中,mRNA是转录后产生的RNA,是蛋白质合成的模板。
mRNA的结构特点是由核苷酸序列决定的,其主要结构分为5'端帽子、
5'非编码区、编码区、3'非编码区和3'端尾巴等五个部分。
首先,mRNA的5'端帽子是由甲基化的鸟苷形成,可以保护mRNA
不受核酸酶的降解。
其避免被降解是因为这个帽子可以被转录因子识别,从而使翻译起始复杂的舒展,让核糖体在上面起始并持续生成蛋
白质。
其次,5'非编码区位于5'端帽子之后,通常有一段长度较短的序列,含有多个启动子序列。
这些启动子序列可以被转录起始因子识别,从而开始蛋白质的合成。
接下来就是编码区,主要结构是由密码子组合而成的,是指示AA
序列的重要载体,决定了蛋白质的种类和长度。
其长度由几百到几千
个RNA核苷酸不等。
在编码区后面是3'非编码区,通常不太稳定,长度不等,被众多
实验测序证实。
其中一小部分参与了RNA序列的稳定性。
最后是3'端尾巴,由以上的部分序列长度的差异来决定其长度,
作用是控制mRNA的寿命。
3'端尾巴的长度由mRNA聚合酶家族的面对
选择性断裂决定,而面对RNA多种酶的降解,也算是一种保护。
总的
来说,mRNA的结构特点使它在蛋白质合成的过程中发挥了重要作用,也保证了蛋白质能够在合适的时间、速度和量上产生。
RNA降解的新机制解析
RNA降解的新机制解析研究表明,RNA降解是生物体中重要的基因表达调控过程之一。
然而,长期以来人们对RNA降解的机制了解甚少。
近年来,科学家们进行了大量的研究,揭示了新的RNA降解机制,这为我们对基因表达的理解和疾病的治疗提供了新的视角。
一、典型的RNA降解机制在传统的RNA降解机制中,主要有两种方式:3'到5'外切和5'到3'外切。
3'到5'外切是指酶首先在RNA分子的3'末端引导RNA降解酶进行切割,然后逐渐向5'端进行切割,直到整个RNA分子被完全降解为止。
而5'到3'外切是指首先在RNA分子的5'末端引导RNA降解酶进行切割,再逐渐向3'端进行切割。
这两种降解方式都需要特定的酶参与其中。
二、NMD降解机制的发现早期的研究发现,RNA质量监控途径中的核内催化敏感性mRNA 降解(NMD)机制对于稳定基因表达有着重要的作用。
NMD机制是一种通过判定mRNA是否携带非常引导蛋白(NMDP)来决定是否进行降解的机制。
如果mRNA携带有NMDP,那么该mRNA将被目的酶降解。
而如果没有NMDP,RNA将不会进行降解。
这一发现揭示了RNA降解机制中的新的调控途径。
三、寡聚腺苷酸诱导的RNA降解近期的研究发现,寡聚腺苷酸(poly(A) tail)在RNA降解过程中起到了重要的调控作用。
寡聚腺苷酸是由一串腺苷酸组成的尾部结构,它的存在能够引导RNA降解酶进行切割。
具体来说,寡聚腺苷酸可以与RNA降解酶中的结合位点相互作用,从而促进RNA降解的进行。
这个新的机制揭示了RNA降解过程中的调控细节,并对相关疾病治疗具有重要意义。
四、RNA降解与疾病治疗的关联RNA降解的异常可能导致多种疾病的发生和发展。
例如,病毒感染时,病毒可以通过抑制宿主细胞的RNA降解酶来干扰宿主基因表达,从而使宿主体内的抵抗能力下降。
另外,一些肿瘤由于基因突变或异常表达会导致RNA降解受到干扰,从而促进肿瘤的发展。
原核生物与真核生物mRNA比较
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。真核生物中有特殊的机理来增加或减少 特定分子的半衰期。
多数细菌mRMA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。 每过大约2分钟,体系中出现新生蛋白质的速度就下 降50%。
内含子在真核基因中所占的比例很高,甚至超过99%
原核生物与真核生物mRNA比较
几乎所有mRNA都可以被分成3部分:
1、编码区: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。
2、位于AUG之前的5’端上游非编码区 3、位于终止密码子之后不翻译的3’端下游非编
码区。
原核生物与真核生物mRNA比较 原核生物mRNA转录物与DNA模板链序列结构之间 的对应关系
原核生物与真核生物mRNA比较
5
DNA
3
RNA
RNA聚合酶 核糖体
原核生物转录过程中的羽毛状现象
原核生物与真核生物mRNA比较
2.顺反子(cistron)
在原核生物中(包括病毒) ,一个mRNA分子能够编码一种或 多种蛋白质,所有蛋白质都能翻译出来。真核生物一个特定 的mRNA分子只能翻译出一种蛋白质分子。 单顺反子mRNA (monocistronic mRNA):把只编码一个蛋白 质的mRNA称为单顺反子mRNA(monocistronic mRNA) 多顺反子mRNA (polycistronic mRNA):把编码多个蛋白质 的mRNA 称为多顺反子mRNA(pOlycistronic mRNA)。
虽然先导片断和尾随片断均为基因转录本的一部分,但并 不被翻译。
原核生物与真核生物mRNA比较
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1 y t i c , 5 W _ t o 一 3 a n d 3 t - t o - 5 e x o n u c l e o l y t i c d e g r a d a t i o n . Di f e r e n c e s d o e x i s t b e t we e n t h e t w o k i n g d o ms . F o r e x a mp l e ,
i c a l p r o c e s s e s . T h e r e a r e t h r e e c o mmo n d e g r a d a t i o n me c h a n i s ms o f e u k a r y o t i c a n d p r o k a r y o t i c mRNA:e n d o n u c l e o -
摘要 :R N A 降解是基 因表达调节的重要途径 ,影响很多生命活动。近来,mR N A降解机制有 了很多新发现,
如真核 生物 中发现 了一种 m R N A末 端尿 苷化介 导 的脱 帽机 制 ,和 一条不 依赖 e x o s o m e的 3 一5 的 mR N A 降解 途径。 虽然真核 生物 与原核 生物 m R N A 降解途 径 非常相似 , 通 常都 有 3 种 :内切 降解 、 5 , 一3 外切 降解和 3 一5 外切 降解等 ,但 两者 mR N A 降解 途径 之 间也存 在 很多差 异 ,如 5 , 一3 , 方 向的外切 降解是 真核 生物 mR N A最重 要 的降解途径 之 一,但其 在细菌 中作用 非 常弱,且 只在革 兰 氏阳性菌 中发现 。 mR N A 降解 的研 究不仅深 化 了人 们对这 一过 程 的认识 ,而且 有助 于新型 药物 的研 发 , 以防御 寄 生虫、病 毒或 治疗人 类疾病 ( 如癌 症) 等。文 章主 要综述 了真 核 生物和原核 生 物 m R N A 5 , 一3 , 方 向的降解机 制 ,并对其 应用 前景进 行 了展 望 。
a l t h o u g h t h e 5 ' - t o 一 3 e x O r i b o n u c l e O l y t i c d e g r a d a t i o n i s t h e p r i ma r y d e g r a d a t i o n me c h a n i s m o f e u k a r y o t i c mRNA, i t p l a y s a mi n i ma l r o l e i n b a c t e r i a , a n d o n l y i n Gr a m— p o s i t i v e b a c t e r i a . Re c e n t l y , n o v e l RNA d e g r a d a t i o n me c h a n i s ms h a v e b e e n r e v e a l e d ,s u c h a s a n e w e u k a r yo t i c m RNA d e c a p p i n g mo d e me d i a t e d b y 3 - u r i d y l a t i o n a n d a n e w 3 ' - t o - 5
关键 词: 5 , 一3 , m R N A降解;基 因表达;真核生物 m R N A ;原核生物 m R N A;药物
Me c ha n i s m o a io t n o f e u ka r y o t i c a nd pr o ka r y o t i c
Abs t r a c t :I L N A d e g r a d a t i o n p l a y s a n i mp o r t a n t r o l e i n mo d u l a t i n g g e n e e x p r e s s i o n a n d i t a f f e c t s mu l t i p l e b i o l o g —
选 H e r e d i t a s( B e i j i n g )2 0 1 5 年3 , E l , 3 7 ( 3 ) : 2 5 0 —2 5 8
W W W . c h i n a g e n e . C R
综
述
真核 生物和原 核 生物 mR N A 5 至3 方 向的降解机 制
许提 森 , 一 ,李 学贵 1 , 2 ,焦德 杰 1 , 2 ,谢 兆辉 , 一 ,戴 忠 民 , 2
1 .德州学院生命科学学院 ,德州 2 5 3 0 2 3 2 .山东 省 高 校生 物 技 术 与 生 物 资 源利 用 重 点 实 验 室 ,德 州 2 5 3 0 2 3
m RNA
T i s e n Xu , - , Xu e g u i L i , - , De j i e J i a o ’ 。 , Z h a o h u i Xi e , Z h o n g mi n Da i ,
J . De p a r t me n t fB o i o l o g y , De z h o u U n i v e r s i t y , De z h o u 2 5 3 0 2 3 , C h i n a ; 2 . K e y U n i v e r s i t y L a b o r a t o r y fB o i o t e c h n o l o g y a n d U t i l i z a t i o n o f B i o — R e s o u r c e o f S h a n d o n g , D e z h o u 2 5 3 0 2 3 , C h i n a