真核生物基因结构 & mRNA结构

参考：

分子生物学教材

再一次，翻看真核生物基因结构！

mRNA基本结构特点

Structure and function of Messenger RNA (mRNA )

基因结构

其实这个结构不完整，完整的如下：

主要注意UTR这个结构

真核生物的基因结构包括编码区和非编码区。

编码区

编码区其实是断裂基因结构，也就是不连续基因。具有蛋白编码功能的不连续 DNA 序列称为外显子，外显子之间的非编码序列为内含子。
每个外显子和内含子接头区都有一段高度保守的一致序列，即内含子5’末端大多数是 GT 开始，3’末端大多是 AG 结束，称为 GT-AG 法则，是普遍存在于真核基因中 RNA 剪接的识别信号。

第一个外显子首端 和 最后一个外显子末端，分别为翻译蛋白的起始密码子 和 终止密码子。

非编码区

首位和末位外显子两侧的区域为非编码区，也可以叫做侧翼序列，侧翼序列中包含一些调控元件，比如启动子、终止子，还可能有增强子。

上游侧翼序列包含启动子区域，启动子区域包含：

• 5’端 TSS 上游约20～30个核苷酸的位置，有** TATA 框(TATA box)**，碱基序列为TATAATAAT，是RNA聚合酶的重要的接触点，它能够使酶准确地识别转录的起始点并开始转录，影响着转录开始的位点。
• 5’端 TSS 上游约70～80个核苷酸的位置，有 CAAT 框(CAAT box)，碱基序列为GGCTCAATCT，是 RNA 聚合酶的另一个结合点，它控制着转录的起始频率，而不影响转录的起始点。
• GC 框（GC box），位于 CAAT 框的两侧，由 GGCGGG 组成，是一个转录调节区，有激活转录的功能。

增强子可位于转录起始位点上游或下游，一般在5’端转录起始位点上游约100个核苷酸以外的位置，它不能启动一个基因的转录，但有增强转录的作用。

沉默子：抑制转录

终止子：AATAAA 序列和其下游的反向重复序列。终止子区域包含：

• 在3’端终止密码子下游有 AATAAA 短序列，可对 mRNA 的多聚腺苷酸化有重要作用：在 polyA 化之前，mRNA 的3‘端会水解掉10～15个碱基。AATAAA 作为 RNA 裂解信号，指导核酸内切酶在此信号下游10～15碱基处裂解 mRNA；在聚合酶作用下，在成熟 mRNA 的3‘端加150～250个A的 poly A。
• AATAAA 序列的下游是一个反向重复序列（约7～20核苷酸对），位于转录终止位点之前，经转录后可形成一个发卡结构。发卡结构阻碍 RNA 聚合酶移动，转录终止。

从转录起始位点到终止位点转录出来的 RNA 便是前体 RNA 分子，经过内含子的剪切，以及5 ‘加帽子结构和3‘加 PolyA 的修饰，形成成熟的 mRNA。

5’UTR 和 3‘UTR，5’端帽子结构与起始密码子之间的区域，3’的 polyA 和终止密码子之间区域，不编码蛋白质。miRNA 经常结合于 3‘UTR，从而引起 mRNA 降解。mRNA 的5’端帽子结构是 mRNA 翻译起始的必要结构，对核糖体识别 mRNA 提供了信号，协助核糖体与 mRNA 结合，使翻译从 AUG 开始。帽子结构可增加 mRNA 的稳定性，保护 mRNA 免遭 5’→3‘ 核酸外切酶的攻击。

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原核生物与真核生物mRNA的异同点

1、原核生物中mRNA的转录和翻译发生在同一个细胞空间，而且几乎是同时完成的；

真核生物中mRNA的转录和翻译表达发生在不同的时间和空间范畴内。

2、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尾结构，mRNA降解快，半衰期短；

大多真核生物mRNA的5’端有帽子结构，3’端具有一段大约50-200bp的多聚A尾结构。

3、许多原核生物以多顺反子的形式存在，而真核生物以单顺反子的形式存在。

4、原核生物以AUG为起始密码子，有时以GUG, UUG为起始密码子，

真核生物只以AUG为起始密码子。

 

关于mRNA的基本概念

1、编码区：从起始密码子AUG开始，经过一连串编码氨基酸的密码子直至终止密码子的碱基序列；

2、5’端上游非编码区（5’UTR）：位于ATG之前不编码的碱基序列；

3、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。

4、单顺反子mRNA：只编码一个蛋白的mRNA；

5、多顺反子mRNA：编码多个蛋白质的mRNA；

帽子结构的功能

1、有助于mRNA越过核膜，进入胞质；

2、保护5’端不被核膜降解；

3、翻译时供IFiii和核糖体识别，是翻译所必须的；而原核生物是通过起始密码子AUG上游的一段SD序列的保守区与核糖体结合

多聚A尾的功能

1、是mRNA由核内进入胞质所必须的

2、增加了mRNA在细胞质内的稳定性，mRNA刚进入胞质时，A尾较长，随着mRNA在胞质内时间的延长，A尾逐渐变短，mRNA进入降解的过程

3、可以促进核糖体的有效循环