非编码区和编码区、真核生物的启动子、终止子,真核生物RNA的修饰.doc

基因是由成千上万个核苷酸对组成组成基因的核苷酸序列可以分为不同区段在基因表达的过程中，不同区段所起的作用不同在遗传学上通常将能编码蛋白质的基因称为结构基因任何一个基因都包括非编码区和编码区能够转录为相应信使RNA，进而指导蛋白质合成(也就是能编码蛋白质）的区段叫做编码区不能转录为信使RNA、不能编码蛋白质的区段叫做非编码区非编码区位于编码区前后，同属于一个基因，控制基因的表达和强弱原核生物的基因非编码区虽然不能编码蛋白质，但对遗传信息的表达是不可缺少的，因为在它上面由调控遗传信息表达的核苷酸序列，该序列中最重要的是位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点启动子、终止子属于非编码区因为回文序列的特殊排列，大多都位于非编码区原核基因的编码区全部编码蛋白质，真核生物的结构基因是断裂的基因一个断裂基因能够含有若干段编码序列，可以编码蛋白质的序列称为外显子在两个外显子之间被一段不编码的间隔序列隔开，这些间隔序列称为内含子非编码区在每个断裂基因的第一个和最后一个外显子的外侧，有人称其为侧翼序列在侧翼序列上有一系列调控序列真核细胞的基因中编码区特点:间隔的、不连续的包括：外显子和内含子（位于编码区中的非编码序列）。

通常把基因转录起点前面即5’端的序列称为上游(upstream)，起点后面即3’端的序列称为下游(downstream)并把起点的位置记为十1，下游的核苷酸依次记为+2，+3，……，上游方向依次记为-1，-2，-3，……非编码区的调控序列主要有以下几种结构：①在5′端转录起始点上游约20～30个核苷酸的地方，有TATA框(TATA box) TATA框是一个短的核苷酸序列，其碱基顺序为TATAATAATTATA框是启动子（见下）中的一个顺序，它是RNA聚合酶的重要的接触点，能够使酶准确地识别转录的起始点并开始转录当TATA框中的碱基顺序有所改变时，mRNA的转录就会从不正常的位置开始②在5′端转录起始点上游约70～80个核苷酸的地方，有CAAT框(CAAT box)CAAT框是启动子中另一个短的核苷酸序列，其碱基顺序为GGCTCAATCTCAAT框是RNA聚合酶的另一个结合点，它的作用还不很肯定，但一般认为它控制着转录的起始频率，而不影响转录的起始点当这段顺序被改变后，mRNA的形成量会明显减少③在5′端转录起始点上游约100个核苷酸以远的位置，有些顺序可以起到增强转录活性的作用，它能使转录活性增强上百倍，因此被称为增强子。

当这些顺序不存在时，可大大降低转录水平研究表明，增强子通常有组织特异性，这是因为不同细胞核有不同的特异因子与增强子结合，从而对不同组织、器官的基因表达有不同的调控作用例如，人类胰岛素基因5′末端上游约250个核苷酸处有一组织特异性增强子，在胰岛素β细胞中有一种特异性蛋白因子，可以作用于这个区域以增强胰岛素基因的转录在其他组织细胞中没有这种蛋白因子，所以也就没有此作用这就是为什么胰岛素基因只有在胰岛素β细胞中才能很好表达的重要原因④在3′端终止密码的下游有一个核苷酸顺序为AATAAA，这一顺序可能对mRNA的加尾(mRNA尾部添加多聚A)有重要作用这个顺序的下游是一个反向重复顺序这个顺序经转录后可形成一个发卡结构发卡结构阻碍了RNA聚合酶的移动发卡结构末尾的一串U与转录模板DNA中的一串A之间，因形成的氢键结合力较弱，使mRNA与DNA杂交部分的结合不稳定，mRNA就会从模板上脱落下来，同时，RNA聚合酶也从DNA上解离下来，转录终止AATAAA顺序和它下游的反向重复顺序合称为终止子（见下），是转录终止的信号启动子和终止子：启动子（promoter）位于编码区上游的非编码区中真核生物启动子包括下列几种不同顺序，能促进转录过程：  （1）帽子位点：转录的起始位点。

　（2）TATA框（TATA box）：又称Hogness框，类似于原核生物的Pribnow框，决定了转录起点的选择其一致顺序为TATAATAAT约在基因转录起始点上游约-30-50bp处，基本上由A-T碱基对组成，为RNA聚合酶的结合处之一，RNA聚合酶与TATA框牢固结合之后才能开始转录  （2）CAAT框（CAAT box）：其一致顺序为GGGTCAATCT，是真核生物基因常有的调节区，位于转录起始点上游约-80-100bp处，可能也是RNA聚合酶的一个结合处，控制着转录起始的频率  （3）GC框（GC box）：有两个拷贝，位于CAAT框的两侧，由GGCGGG组成，转录因子Sp1能识别GC框并且与之结合，其N端有激活转录的作用所以，GC框是一个转录调节区，有激活转录的功能　（4）增强子（enhancer）：又称远上游序列（far upstream sequence）一般都在-1OO以上增强子的作用主要是对依赖于TATA框的转录和不依赖TATA框的转录都有增强效应，但对前者增强效应高增强子是通过启动子来增加转录的有效的增强子可以位于基因的5’端，也可位于基因的3’端，有的还可位于基因的内含子中。

增强子的效应很明显，一般能使基因转录频率增加10～200倍，有的甚至可以高达上千倍终止子：在一个基因的末端往往有一段特定顺序，它具有转录终止的功能，这段终止信号的顺序称为终止子（termianator）终止子为反向重复序列，是RNA聚合酶停止工作的信号，反向重复序列转录后，可以形成发夹式结构，并且形成一串U发夹式结构阻碍了RNA聚合酶的移动，一串U的U与DNA模板中的A结合不稳定，从模板上脱落下来，转录终止RNA转录后的加工与修饰不论原核或真核生物的rRNAs都是以更为复杂的初级转录本形式被合成的，然后再加工成为成熟的RNA分子然而绝大多数原核生物转录和翻译是同时进行的，随着mRNA开始的DNA上合成，核蛋白体即附着在mRNA上并以其为模板进行蛋白质的合成，因此原核细胞的mRNA并无特殊的转录后加工过程，相反，真核生物转录和翻译在时间和空间上是分天的，刚转录出来的mRNA是分子很大的前体，即核内不均一RNAhnRNA分子中大约只有10%的部分转变成成熟的mRNA，其余部分将在转录后的加工过程中被降解掉1．在5’端加帽成熟的真核生物mRNA，其结构的5’端都有一个m7G-PPNmN结构，该结构被称为甲基鸟苷的帽子。

如图1所示鸟苷通过5’-5’焦磷酸键与初级转录物的5’端相连当鸟苷上第7位碳原子被甲基化形成m7G-PPNmN时，此时形成的帽子被称为“帽0”，如果附m7G-PPNmN外，这个核糖的第“2”号碳上也甲基化，形成m7G-PPNm，称为“帽1”，如果5’末端N1和N2中的两个核糖均甲基化，成为m7G-PPNmPNm2，称为“帽2”从真核生物帽子结构形成的复杂可以看出，生物进化程度越高，其帽子结构越复杂2．在3’端加尾大多数的真核mRNA 都有3’端的多聚尾巴（A)，多聚（A)尾巴大约为200bp多聚（A)屠巴不是由DNA编码的，而是转录后在核内加上去的受polyA聚合酶催化，该酶能识别，mRNA 的游离3’-OH端，并加上约200个A残基近年来已知，在大多数真核基因的3’一端有一个AATAA序列，这个序列是mRNA 3’-端加polyA尾的信号靠核酸酶在此信号下游10-15碱基外切断磷酸二酯键，在polyA聚合酶催化下，在3’-OH上逐一引入100-200个A碱基关于polyA尾巴的功能问题尽管经过极其广泛的探索，但还不完全清楚有人推测polyA可能与mRNA从细胞核转送到细胞质有关，但是相当数量，的没有polyA屠巴的mRNA如组蛋白mRNA，也照样通过核膜进入细胞质。

还有人认为这种结构对真核mRNA的翻译效率具有某种作用，并能稳定mRNA结构，保持一定的生物半衰期3.mRNA前体（hnRNA）的拼接原核生物的结构基因是连续编码序列，而真核生物基因往往是断裂基因，即编码一个蛋白质分子的核苷酸序列被多个插入片断所隔开，一个真核生物结构基因中内含子的数量，往往与这个基因的大小有关，例如胰岛素是一个很小的蛋白质，它结构基因只有两个内含子，而有些很大的蛋白质，它的结构基因中可以有几十个内含子经过复杂的过程后，切去内元，将有编码意义的核苷酸片段（Extron外元也叫外显子）连接起来（图2）。