真核生物基因結構 & mRNA結構


參考:

分子生物學教材

再一次,翻看真核生物基因結構!

mRNA基本結構特點

Structure and function of Messenger RNA (mRNA )

基因結構

其實這個結構不完整,完整的如下:

主要注意UTR這個結構

真核生物的基因結構包括編碼區非編碼區

編碼區

編碼區其實是斷裂基因結構,也就是不連續基因。具有蛋白編碼功能的不連續 DNA 序列稱為外顯子,外顯子之間的非編碼序列為內含子
每個外顯子和內含子接頭區都有一段高度保守的一致序列,即內含子5’末端大多數是 GT 開始,3’末端大多是 AG 結束,稱為 GT-AG 法則,是普遍存在於真核基因中 RNA 剪接的識別信號。

第一個外顯子首端最后一個外顯子末端,分別為翻譯蛋白的起始密碼子終止密碼子

非編碼區

首位和末位外顯子兩側的區域為非編碼區,也可以叫做側翼序列,側翼序列中包含一些調控元件,比如啟動子、終止子,還可能有增強子。

上游側翼序列包含啟動子區域,啟動子區域包含:

  • 5’端 TSS 上游約20~30個核苷酸的位置,有** TATA 框(TATA box)**,鹼基序列為TATAATAAT,是RNA聚合酶的重要的接觸點,它能夠使酶准確地識別轉錄的起始點並開始轉錄,影響着轉錄開始的位點。
  • 5’端 TSS 上游約70~80個核苷酸的位置,有 CAAT 框(CAAT box),鹼基序列為GGCTCAATCT,是 RNA 聚合酶的另一個結合點,它控制着轉錄的起始頻率,而不影響轉錄的起始點。
  • GC 框(GC box),位於 CAAT 框的兩側,由 GGCGGG 組成,是一個轉錄調節區,有激活轉錄的功能。

增強子可位於轉錄起始位點上游或下游,一般在5’端轉錄起始位點上游約100個核苷酸以外的位置,它不能啟動一個基因的轉錄,但有增強轉錄的作用。

沉默子:抑制轉錄

終止子:AATAAA 序列和其下游的反向重復序列。終止子區域包含:

  • 在3’端終止密碼子下游有 AATAAA 短序列,可對 mRNA 的多聚腺苷酸化有重要作用:在 polyA 化之前,mRNA 的3‘端會水解掉10~15個鹼基。AATAAA 作為 RNA 裂解信號,指導核酸內切酶在此信號下游10~15鹼基處裂解 mRNA;在聚合酶作用下,在成熟 mRNA 的3‘端加150~250個A的 poly A。
  • AATAAA 序列的下游是一個反向重復序列(約7~20核苷酸對),位於轉錄終止位點之前,經轉錄后可形成一個發卡結構。發卡結構阻礙 RNA 聚合酶移動,轉錄終止。

從轉錄起始位點到終止位點轉錄出來的 RNA 便是前體 RNA 分子,經過內含子的剪切,以及5 ‘加帽子結構和3‘加 PolyA 的修飾,形成成熟的 mRNA。

5’UTR 和 3‘UTR,5’端帽子結構與起始密碼子之間的區域,3’的 polyA 和終止密碼子之間區域,不編碼蛋白質。miRNA 經常結合於 3‘UTR,從而引起 mRNA 降解。mRNA 的5’端帽子結構是 mRNA 翻譯起始的必要結構,對核糖體識別 mRNA 提供了信號,協助核糖體與 mRNA 結合,使翻譯從 AUG 開始。帽子結構可增加 mRNA 的穩定性,保護 mRNA 免遭 5’→3‘ 核酸外切酶的攻擊。


“mrna structure”的圖片搜索結果

原核生物與真核生物mRNA的異同點

1、原核生物中mRNA的轉錄和翻譯發生在同一個細胞空間,而且幾乎是同時完成的;

真核生物中mRNA的轉錄和翻譯表達發生在不同的時間和空間范疇內。

2、原核生物mRNA的5’端無帽子結構,3’端沒有或只有較短的多聚A尾結構,mRNA降解快,半衰期短;

大多真核生物mRNA的5’端有帽子結構,3’端具有一段大約50-200bp的多聚A尾結構

3、許多原核生物以多順反子的形式存在,而真核生物以單順反子的形式存在。

4、原核生物以AUG為起始密碼子,有時以GUG, UUG為起始密碼子,

真核生物只以AUG為起始密碼子。

 

關於mRNA的基本概念

1、編碼區:從起始密碼子AUG開始,經過一連串編碼氨基酸的密碼子直至終止密碼子的鹼基序列;

2、5’端上游非編碼區(5’UTR):位於ATG之前不編碼的鹼基序列;

3、3’端下游非編碼區(3’UTR):位於終止密碼子之后不翻譯的區域。

4、單順反子mRNA:只編碼一個蛋白的mRNA;

5、多順反子mRNA:編碼多個蛋白質的mRNA;

帽子結構的功能

1、有助於mRNA越過核膜,進入胞質;

2、保護5’端不被核膜降解;

3、翻譯時供IFiii和核糖體識別,是翻譯所必須的;而原核生物是通過起始密碼子AUG上游的一段SD序列的保守區與核糖體結合

多聚A尾的功能

1、是mRNA由核內進入胞質所必須的

2、增加了mRNA在細胞質內的穩定性,mRNA剛進入胞質時,A尾較長,隨着mRNA在胞質內時間的延長,A尾逐漸變短,mRNA進入降解的過程

3、可以促進核糖體的有效循環


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