【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 UAAC 第三組 C 13 4 UAGG UGAC ? 由上表可見，第一組的使用頻率最高，終止效率 也最高。因此高表達(dá)基因多采用這種組合。相比較而 言，在所有終止密碼旁側(cè)序列中，第 4位核苷酸為 C時(shí) 的終止效率最低。表明這個(gè)位置的核苷酸可能與終止 作用的調(diào)節(jié)有關(guān)。 ? 此外，終止密碼前、后的密碼子種類對(duì)終止效率 也有很大影響。許多真核生物 mRNA終止密碼上游的第 一個(gè)密碼子往往是 AAG。所以，賴氨酸是真核 mRNA翻譯 產(chǎn)物羧基端最常見的氨基酸。提示這樣的結(jié)構(gòu)可能有 利于翻譯終止的效率。 ? 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果在終止密碼之前或之后插入一個(gè) 密碼子 CAA（ gln），就會(huì)增加終止密碼的通讀效率。 如果在終止密碼前、后同時(shí)插入 CAA，則會(huì)大幅度增加 通讀效率。表明這樣的結(jié)構(gòu)對(duì)于翻譯終止是不利的。 . UA序列對(duì)翻譯的調(diào)控作用 在許多編碼細(xì)胞因子的 mRNA 3’ UTR中都有富含 UA的保守序列。它通常由幾個(gè)相間分布的UUAUUUAU八核苷酸組成。若除去這段序列可以明顯提高 mRNA的穩(wěn)定性。因此， UA序列 是對(duì)翻譯起 抑制作用 的順式元件。它的抑制效率與它在 3’ UTR中的拷貝數(shù)正相關(guān)。 . Poly(A)尾的翻譯調(diào)控作用 ? 在真核生物中，除組蛋白 mRNA等少數(shù)幾種 mRNA外，絕大多數(shù)前體 mRNA在核內(nèi)被轉(zhuǎn)錄出來后，其 3’ 端加尾識(shí)別信號(hào)序列 AAUAAA下游約 30堿基范圍內(nèi)的特定位點(diǎn)被切割和修剪，隨后由末端腺苷酸轉(zhuǎn)移酶催化加上 poly(A)尾。 Poly(A)尾的長(zhǎng)度范圍 : ? 哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)約為 200－ 250 堿基 低等真核 …………… 100 堿基 ? mRNA從核內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)到胞質(zhì)后， poly(A)尾被進(jìn)一步縮短。不同種類的 mRNA，各自 poly(A)尾的長(zhǎng)度明顯不均一。 ? 此外， Poly(A)尾不是裸露的，而是結(jié)合著 poly(A)結(jié)合蛋白 (Poly(A) Binding Protein, PABP)。 ? poly(A)尾的功能不僅與 mRNA由核向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)，而且對(duì) mRNA穩(wěn)定性及翻譯效率都有調(diào)控作用。 1). Poly(A)尾與 mRNA的穩(wěn)定性 ? 蛋白質(zhì)在細(xì)胞中的豐度主要取決于編碼該蛋白的mRNA在細(xì)胞中的豐度，而 mRNA的豐度是取決于其合成與降解的速度。一般用半衰期 T 1/2這個(gè)指標(biāo)來衡量mRNA在細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)定程度。通常，那些需要快速適應(yīng)環(huán)境變化的生物，它們的 mRNA半衰期普遍較短；反之，就較長(zhǎng)。因此，從總體來看，隨著生物進(jìn)化程度由低等到高等，它們的 mRNA半衰期也有逐漸增加的趨勢(shì)。例如下表所示： ? 生物 mRNA半衰期 (分鐘 ) ? E. coli 2 ? Yeast 10 – 20 ? Mammal 數(shù)小時(shí) ? 即使在同一生物體內(nèi)， 不同 mRNA的半衰期也不一樣 。 對(duì)生命周期有重要影響、需要快速調(diào)節(jié)的分子，其mRNA的半衰期就短； 看家基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物不需要快速調(diào)節(jié)，其 mRNA的半衰期就相對(duì)較長(zhǎng)。 ? 例如在酵母中，有一種嘧啶合成途徑的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子 PPR1(transcription factor regulating pyrimidine pathway)，它的 mRNA T1/2僅為 1分鐘。 另一種在糖代謝途徑中起重要作用的組成型表達(dá)酶 —— 磷酸甘油酸激酶 (phosphoglycerate kinase,PGK)的 mRNA T1/2可長(zhǎng)達(dá) 35分鐘。 ? 研究發(fā)現(xiàn)， poly(A)尾對(duì) mRNA分子的穩(wěn)定作用需要PABP的存在。有些短效的 mRNA能快速更新的主要原因就是其 mRNA 3’ UTR中存在多個(gè) UA序列。 ? 當(dāng)結(jié)合在 mRNA末端的 PABP遷移到 UA序列區(qū)域時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致 PABP與 poly(A)尾的分離，使 poly(A)尾裸露，從而導(dǎo)致 poly(A)尾的降解發(fā)生。 poly(A)尾長(zhǎng)度逐漸變短，直到最終消失是 mRNA開始降解的先兆。 ? 一旦 poly(A)尾被除去， mRNA就會(huì)在內(nèi)切和外切核酸酶的作用下沿 3’ →5 ’方向迅速降解。 ? 在真核細(xì)胞中， mRNA的降解途徑主要有兩條。 1). 脫腺苷酸依賴途徑 ? 在 poly(A)尾上結(jié)合的 PABP蛋白與 poly(A)尾形 成的復(fù)合物具有抑制 mRNA 5‘帽結(jié)構(gòu)降解的功能。當(dāng) poly(A)尾全部丟失或接近全部丟失 (縮短到 1015個(gè)核 苷酸殘基 )時(shí)， PABP蛋白不能再結(jié)合上去，這時(shí) mRNA5’ 帽結(jié)構(gòu)的降解即被啟動(dòng)。 ? ? 2). 脫腺苷酸非依賴途徑 ? 這是由于 mRNA正常翻譯區(qū)內(nèi)存在的異常翻譯終 止密碼被激活，導(dǎo)致 脫帽降解 過程的啟動(dòng)。 ? 在這兩條途徑中，對(duì)降解速率具有決定意義的是 mRNA 5’ 帽結(jié)構(gòu) (m7G)的脫落。這就使 mRNA暴露于 xrn1 基因編碼的一種具有極強(qiáng)降解活力的 5’ →3 ’外切核酸 酶的作用下。此外，參與脫帽降解過程的還有 dcp基因 編碼的脫帽因子 (也稱脫帽酶 )，實(shí)際是脫帽復(fù)合體中的 一個(gè)必要組份。 ? 許多動(dòng)物在卵細(xì)胞成熟和早期胚胎發(fā)育過程中 ,母 體 mRNA用脫尾或加尾的辦法調(diào)節(jié)翻譯： 不需要的 mRNA經(jīng)脫尾后降解；暫時(shí)不用的 mRNA脫尾 后并不降解，以后需要翻譯時(shí)再重新加尾，然后翻譯。 這種調(diào)節(jié)作用的加尾過程是在 胞質(zhì) 內(nèi)進(jìn)行，與 核內(nèi) 前體 mRNA的加尾過程是不同的。 AAUAAA及其上游 UTR內(nèi)的寡 聚 U是 胞質(zhì) 中添加 poly(A)尾的信號(hào)結(jié)構(gòu)。 2). Poly(A)尾與翻譯效率 ? 體內(nèi)和體外試驗(yàn)都已證明， mRNA的 poly(A)尾結(jié)構(gòu) 與翻譯效率直接有關(guān)。這表現(xiàn)在：有尾的 mRNA翻譯效率 比脫尾的 mRNA高得多。一般可高出 10－ 30倍。 例如，體外翻譯系統(tǒng)中： —————————————————————————————————————— 翻譯效率 m7G－ mRNApoly(A)－ m7G＋ mRNA poly(A)－ m7G＋ mRNA poly(A)＋ ______________________________________________________________ 基 礎(chǔ) 低 低 高 ______________________________________________________________ 加入外源 poly(A) 0 激活 抑制 ______________________________________________________________ 再加入 PABP 0 0 解除抑制 —————————————————————————————————— ? 試驗(yàn)結(jié)果顯示： (1). 有 poly(A)尾的 mRNA翻譯效率明顯高于無尾的。 (2). 加入外源性 poly(A)，對(duì)含帽結(jié)構(gòu)的無尾 mRNA有翻譯激 活作用；而對(duì)既無尾又無帽的 mRNA無激活作用。這表明 poly(A) 尾對(duì)翻譯的激活作用依賴于 mRNA 5’帽結(jié)構(gòu)的存在。 (3). 加入外源性 poly(A)，明顯抑制有尾 mRNA的翻譯效率。 (4). 但這種抑制作用可因加入外源性 PABP而消除。這表 明， poly(A)尾促進(jìn)翻譯的作用需要 PABP的存在，而外源性 poly(A)對(duì)有尾 mRNA產(chǎn)生的抑制作用是由于競(jìng)爭(zhēng) PABP造成的。 上述結(jié)果表明： 3’ UTR和 poly(A)尾對(duì)翻譯的