【正文】 以轉(zhuǎn)錄合成蔗糖酶，但有胞內(nèi)酶和胞外酶兩種不同形式。前者的合成不受葡萄糖存在的影響，但含量低；后者的合成受到葡萄糖的抑制。葡萄糖的存在與否使其活力相差100~1000倍，兩種酶的結(jié)構(gòu)相似，胞外酶僅多了信號序列，經(jīng)切除后胞外酶比胞內(nèi)酶在N端僅多了一個Ser經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)Suc2 基因有3個TATA框，但尚不清楚和2種酶的關(guān)系，也沒有確定是否存在cAMPCAP位點（圖1856）。小鼠的唾腺、肝臟和胰臟都能合成α淀粉酶，但在3個組織中α淀粉酶的濃度不同。小鼠的第3號染色體上有兩個連鎖的α淀粉酶基因amy1和amy2，amy1在唾腺和肝中表達，amy2卻在胰臟中表達。在唾腺中產(chǎn)物的濃度是肝中的100掊。這是由于在不同的組織中使用了amy基因 5′端的2個不同啟動子。在唾腺中使用的啟動子PS較強，轉(zhuǎn)錄活性比PL高30多倍，但唾腺細胞中amy的mRNA濃度要比肝臟中的高100倍，表明可能還受到其它調(diào)控因素的影響。二）選擇性加工即使是同一個基因，相同的初始mRNA，但由于5′端，內(nèi)含子及3′末端等選擇的不同，使成熟的mRNA也不同，結(jié)果編碼了功能不同的蛋白。(一)不同5′端的選擇前面所舉的小鼠淀粉酶的例子實際上也是屬于5′端的不同選擇。這是由于一個基因具有兩個啟動子區(qū)，每一區(qū)都有它自己的組織調(diào)控元件，那么兩個長度不同的轉(zhuǎn)錄本將會產(chǎn)生組織特異性mRNA。例如雞的肌球蛋白（myosin）輕鏈基因在心臟和砂囊中轉(zhuǎn)錄后產(chǎn)生的成熟mRNA就不同，前者為LC1（light chain），后者為LC3，它們具有相同的3′編碼區(qū)，但5′編碼區(qū)都不同（圖1858），在大鼠中也發(fā)現(xiàn)編碼的肝球蛋白鏈的單個基因在不同組織中同樣通過不同的轉(zhuǎn)錄后加工來調(diào)節(jié)表達。(二)選擇不同的3′端同樣的一個基因在不同組織中由于3′端加尾位點的選擇不同也可產(chǎn)生不同的mRNA，而形成不同的產(chǎn)物。如大鼠甲狀腺中合成的降鈣素（calcitonin）和腦下垂體合成的神經(jīng)肽（neuropeptide），都是由同一個基因編碼的，由于3′端加尾位點的選擇不同，使其mRNA的3′端的編碼區(qū)不同，導致最終合成的產(chǎn)物也完全不同（圖1859）。(三)選擇不同外顯子例如大鼠的肌鈣蛋白（torponin T）基因在不同的發(fā)育階段以及不同橫紡肌種類中由于不同的選擇性剪接內(nèi)含子，結(jié)果產(chǎn)生了不同的肌鈣蛋白T（圖1860）。 三、翻譯水平上的調(diào)控mRNA的結(jié)構(gòu)與翻譯5′m7G帽結(jié)構(gòu)是否存在和是否易于接近eIF4F的程度對翻譯效率有著明顯的影響。起始密碼子AUG的位置和其側(cè)翼的序列對翻譯的效率也有影響，這些因素主要是通過與調(diào)控蛋白、核糖體、RNA等的親和性改變影響到起始復合物的形成，以致影響到翻譯的效率?！? 5′端非翻譯區(qū)的長度也會影響到翻譯的效率和起始的精確性，當此區(qū)長度在17~80nt之間時，體外翻譯效率與其長度變成正比，此區(qū)高極結(jié)構(gòu)和高GC含量對翻譯的起始都有妨礙?！? 5′端非翻譯區(qū)的二級結(jié)構(gòu)影響到調(diào)控蛋白與帽結(jié)構(gòu)的接近，阻礙40S前起始復合體的裝配和在mRNA上的掃描，起負調(diào)控的作用。但若二級結(jié)構(gòu)位于AUG的近下游，（最佳距離為14 Nt），將會使移動的40亞基?？吭贏UG位點，增強起始反應。真核的系列翻譯起始因子可使二級結(jié)構(gòu)解鏈，使翻譯復合體順利通過原二級結(jié)構(gòu)區(qū)，繼續(xù)其肽鏈的延伸，而不會起阻礙作用。在這種情況下二級結(jié)構(gòu)又起到了正調(diào)控的作用。mRNA 3′端的poly (A)不僅和mRNA穿越核膜的能力有關(guān)，而且影響到mRNA的穩(wěn)定性和翻譯效率。有ploy（A）的mRNA其翻譯效率明顯高于無poly(A)的mRNA ，poly（A）長度和翻譯效率有關(guān)。有人將poly (A)比做翻譯的計數(shù)器，隨著翻譯次數(shù)的增加，poly (A)在逐步縮短，也就是說poly (A)越長mRNA作為模板的使用的半衰期越長。poly (A)對翻譯的促進作用是需要PABP[poly (A)結(jié)合蛋白]的存在，PAPB結(jié)合poly (A)最短的長度為12 nt，當poly (A)缺乏PAPB的結(jié)合時，mRNA 3′端的裸露易招致降解。PAPB遷移到AU序列時，導致poly (A)的暴露促進了mRNA的降解。翻譯的起始調(diào)節(jié)免網(wǎng)織紅細胞和大多數(shù)生物的網(wǎng)織紅細胞一樣是沒有細胞核的，因此沒有DNA，而mRNA也早已加工好了，所以蛋白質(zhì)的合成調(diào)節(jié)只能依賴于翻譯水平，很多基因表達水平的資料就是從研究網(wǎng)織紅細胞中獲得的。血紅素對珠蛋白合成的調(diào)控就是一例，這種調(diào)節(jié)是通過對翻譯起始的復合物的形成來控制的。在網(wǎng)織紅細胞中有兩個合成酶系，一個合成血紅素，另一個合成珠蛋白，血紅素通過自身的反饋調(diào)節(jié)來控制（圖1846），而其濃度又可調(diào)節(jié)珠蛋白合成的速率，使珠蛋白合成速度為血紅素的兩倍，這種調(diào)控是通過控制翻譯起始復合物的形成來進行的。依賴cAMP的蛋白激酶（R2C2）是由調(diào)節(jié)亞基R2和催化亞基C2構(gòu)成，當它和cAMP結(jié)合釋放出自由的C 亞基，成為活化的蛋白激酶，而血紅素的存在對這一步反應是抑制的。游離的C亞基可催化無活性的血紅素控制的翻譯阻遏物（hemincontrolled translational repressor, HCR，又稱eIF2激酶）磷酸化而成有活性的HCR，而有活性的HCR又使eIF2磷酸化失去活性，而血紅素抑制這一系列反應就可使eIF2不被磷酸化，保持活性狀態(tài)，和細胞中的起始tRNA及eIF2激發(fā)蛋白（eIF2stimulating protein，ESP）形成翻譯起始復合物，開始合成珠蛋白，因此缺乏血紅素時，珠蛋白也不能合成（圖1847） 選擇性翻譯在原核生物中常通過操縱子來控制合成的相關(guān)蛋白濃度比，而在真核中不存在操縱了，所以就要采用別的方式，選擇性翻譯就是其中一例，比如α和β珠蛋白的合成。眾所周知珠蛋白是由兩條α鏈和兩條β鏈組成的。但在二倍體細胞中卻有4個α珠蛋白基因和2個β珠蛋白基因，如果它們相同轉(zhuǎn)錄和翻譯的話它們產(chǎn)物之間的濃度比應是α:β=2 :1，而實際上是1 :1，那么是通過怎樣使它們的產(chǎn)物達到平衡呢？人們進行了以下的體外實驗，在無細胞系統(tǒng)中加入等量的αmRNA和βmRNA以及少量的起始因子，結(jié)果合成的α珠蛋白僅占3%，說明βmRNA和起始因子的親和性遠大于αmRNA。 :1，接近1:1，表明在翻譯水平上存在的差異，是和翻譯起始因子的親和性有關(guān)，此是由于mRNA本身的二級結(jié)構(gòu)和高級結(jié)構(gòu)所致。4．小分子RNA的調(diào)控（一）反義RNA調(diào)控　 在原核生物反義RNA發(fā)現(xiàn)以后，人們開始注意真核生物中反義RNA的存在及功能。1984年Adelman等發(fā)現(xiàn)大鼠的促性腺激素釋放激素（gonadotropin releasing hormone,GnRH）的基因兩條鏈都能轉(zhuǎn)錄，首次在真核中發(fā)現(xiàn)了反義RNA；1986年Green等發(fā)現(xiàn)來自骨髓細胞瘤病毒的癌基因myc三個外顯子中的第1，2兩個外顯之間有部分互補。在有的細胞中，當失去外顯子1時，myc基因過量表達，推測外顯子1可能通過互補來抑制myc的表達?，F(xiàn)已弄清在線蟲（）中，控制幼蟲發(fā)育的基因lin 14基因受到lin 4基因的反義調(diào)節(jié)。這是一種對翻譯模板的抑制來進行調(diào)控的途經(jīng)。人們已將反義RNA發(fā)展成一門反義技術(shù)應用于動、植物病毒的抑制，果蔬的保鮮，甚至用于基因治療。反義藥物的開發(fā)無疑具有著廣泛的前景。（二）干擾RNA（RNAi）的調(diào)控近年來的研究表明,一些小分子雙鏈RNA通過特異性結(jié)合互補鏈，促使mRNA降解，從而特異地抑制體內(nèi)特定基因的表達導致細胞表現(xiàn)出特定的基因缺失表型，引發(fā)轉(zhuǎn)錄后沉默（Posttranscriptional gene silencing，PTGS），稱為干擾RNA（RNA interference，RNAi）。RNAi有可能作為一種簡單而有效的敲除基因的工具。1996年Jorgensen ,，導入矮牽牛中，試圖加深花朵的紫顏色，結(jié)果花朵的紫顏色不僅沒有加深，相反多數(shù)的花產(chǎn)生了花斑甚至變成白色。Jorgensen等認為這可能由于導入的基因和其相似的內(nèi)源基因同時都被抑制所致。因此將這種現(xiàn)象稱為協(xié)同抑制（cosuppression）。后來發(fā)現(xiàn)在其他許多植物中，甚至在真菌中也有類似的現(xiàn)象。盡管對于部分植物來說，轉(zhuǎn)基因引發(fā)的基因沉默可能是因為基因特異的甲基化所致，這被稱為轉(zhuǎn)錄階段基因沉默（transcriptional gene silencing, TGS），但在部分植物中基因沉默是在轉(zhuǎn)錄后發(fā)生的。在轉(zhuǎn)錄后基因沉默實驗中，同源基因的轉(zhuǎn)錄本曾有出現(xiàn)，但很快在胞漿中被降解。轉(zhuǎn)基因會引發(fā)PTGS，然而一些病毒也可誘發(fā)基因沉默。一旦被引發(fā)，PTGS由一種可擴散的反式作用分子介導。這首先在脈孢霉中得到證實：基因沉默可以在異核體的細胞核之間傳遞。后來發(fā)現(xiàn)在植物中，將轉(zhuǎn)基因?qū)е禄虺聊闹参锛藿拥搅硪粵]有基因沉默的植物中，同樣可以導致PTGS。在線蟲和果蠅的實驗中人們終于發(fā)現(xiàn)導致植物中的PTGS的反式作用因子是雙鏈RNA。1995年Guo和Kemphues嘗試用反義RNA去阻斷 par1 基因的表達以探討該基因的功能，結(jié)果反義RNA的確能夠阻斷par1 基因的表達，但是奇怪的是，注入正義鏈RNA作為對照，也同樣阻斷了基因的表達。1998年 Andrew Fire和Craig Mello首次將dsRNA——正義鏈和反義鏈的混合物注入線蟲，結(jié)果表現(xiàn)出比單獨注射正義鏈或者反義鏈都要強得多的基因沉默。實際上每個細胞只要很少幾個分子的dsRNA已經(jīng)足夠完全阻斷同源基因的表達。后來的實驗表明在線蟲（C. elegans）消化道中注入雙鏈RNA不僅可以阻斷整個線蟲的同源基因表達，還會導致其第一代子代的同源基因沉默。 在果蠅的研究中同樣發(fā)現(xiàn)RNAi。人們通過顯微注射或者通過基因槍將dsRNA注入果蠅胚胎中、或者將帶有反向重復序列的DNA導入果蠅中能夠引發(fā)基因沉默。在過去的幾年中RNAi技術(shù)在果蠅的研究中成為一種反向遺傳工具，用于鑒定功能缺失表型。注射的RNAi為何能引發(fā)基因沉默？ Baulbe和Hamilton首先在發(fā)生協(xié)同抑制的植物中鑒別出了一些大約25個堿基大小的RNA，這些RNA在沒有發(fā)生基因沉默的植物中是不存在的，這些RNA分別與沉默基因的正義和反義鏈互補。這成為揭示RNAi秘密的第一條關(guān)鍵線索。 Zamore和同事發(fā)現(xiàn)注入果蠅細胞的dsRNA被切割為21—23堿基長短的RNA片段，他們同時發(fā)現(xiàn)：與dsRNA同源的內(nèi)源基因的mRNA，只在和dsRNA對應的部位被切割成為21～23核苷酸長的片斷。 通過遺傳學研究，建立了RNAi作用機制模型，包括起始階段和效應階段(initiation and effector steps)兩步。 在起始階段，加入的dsRNA被切割為2123核苷酸長的小分子干擾RNA片段（small interfering RNAs ，siRNAs），又被稱為引導RNAs（guide RNAs）。證據(jù)表明，一種“切塊酶（Dicer）”是RNaseIII家族中識別特異雙鏈RNA的一員，能以一種ATP依賴的方式逐步切割由外源導入或者由轉(zhuǎn)基因，病毒感染等各種方式引入的雙鏈RNA，將RNA降解為19～21bp的雙鏈RNAs(siRNAs)，每個片斷的3′端都有2個堿基突出。 在RNAi效應階段，siRNA雙鏈結(jié)合一個核酶復合物從而形成RNA誘導沉默復合物（RNAinduced silencing plex, RISC）。激活RISC需要一個ATP依賴的將siRNA解鏈的過程。激活的RISC通過堿基配對定位到同源mRNA轉(zhuǎn)錄本上，并在距離siRNA3′端12個堿基的位置切割mRNA。每個RISC都包含一個siRNA和一個不同于切塊酶的RNA酶。在各種生物中（植物、原生動物、昆蟲、線蟲）中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了自然存在的RNAi現(xiàn)象，將較長的雙鏈RNA(超過30個堿基對)轉(zhuǎn)染哺乳動物細胞會引起非特異的基因表達抑制，這和在其他生物中的特異抑制不同，這種抑制可能由于一種抗病毒應答反應，是通過以下兩種途徑之一進行的。 其中一條途徑，長的dsRNA激活蛋白激酶PKR，激活的PKR通過一系列的磷酸化使翻譯起始因子eIF2a失活，導致翻譯抑制。在另外一個途徑中，長dsRNAs激活RNase L，導致非特異的RNA降解。 （三）小分子時序RNAs (small temporal RNAs ,stRNAs)的調(diào)節(jié)小分子時序RNAs，可以通過對特定目標轉(zhuǎn)錄本的翻譯抑制來調(diào)控線蟲的發(fā)育時鐘，研究結(jié)果表明：線蟲lin4 和 let7 stRNAs是由那些大約70個堿基的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物折疊成莖環(huán)結(jié)構(gòu)后形成的。折疊的RNA分子被切塊酶（在線蟲中稱為DCR1）切割成為22個堿基的stRNAs，切塊酶可以產(chǎn)生siRNAs 和 stRNAs，表明RNAi和stRNA途徑有一個交叉點。 （四）微小RNA (miRNAs)的調(diào)控最近，在果蠅、線蟲和Hela細胞中有大約100個新的~22個堿基的微小分子RNA（microRNAs，miRNAs）被鑒定出來，就像lin4 和 let7，這些miRNAs是在RNA前體分子折疊成莖環(huán)二級結(jié)構(gòu)后形成的，這些新發(fā)現(xiàn)的miRNAs被認為是在基因表達調(diào)控過程中起某種調(diào)節(jié)作用。顯然，在進化的過程中，利用小分子RNA調(diào)控基因表達和RNAi有共通之處。5．翻譯的自我調(diào)節(jié)在真核生物中也存蛋白質(zhì)合成的自我調(diào)節(jié)。例如微管蛋白是構(gòu)成枋棰體的主要成分。而秋水仙堿和長春花堿都能抑制維管蛋白的多聚化，從而使細胞中游離的微管蛋白濃度增加。若在組織培養(yǎng)細胞中加入秋水仙堿或長春花堿側(cè)會使微管蛋白的mRNA消失，如果用微量注射器將微管蛋白注入到哺乳動物細胞中，那么就會抑制微管蛋白的進一步合成?？赡苓^量的微管蛋白結(jié)合于核糖體的新生蛋白上或結(jié)合于mRNA上，阻止翻譯，導致mRNA的降解所致。 29 /