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轉錄后調控是指在RNA轉錄后對基因表達的調控,是真核生物基因表達的特點之一。
轉錄后形成的原初轉錄物須經過一系列的加工,才能轉變成具功能的成熟mRNA,從而作為蛋白質翻譯的模板。在mRNA的加工成熟過程中,可通過各種不同的機制來調節(jié)控制基因表達種類和數量,可根據自身生長發(fā)育的需要實現遺傳信息的選擇性表達。
1 核mRNA的5’-帽子形成對基因表達的調控。
mRNA的“帽子”部分為核糖體識別所必需,由此通過核糖體小亞基的滑動以尋找mRNA的起始密碼子。因此,帽子的形成是具帽結構的mRNA翻譯能否進行、表達能否實現的先決條件。帽子的形成能提高mRNA的穩(wěn)定性。
2 mRNA的3`-poly(A)形成對基因表達的調控。
mRNA中poyl(A)形成的位點(即多聚腺昔酸化信號)選擇不僅決定多聚腺昔酸化的位置和效率,還直接導致基因表達的差異和遺傳的多態(tài)性。Poyl(A)在mRNA中的位置變化,還可能通過3’-非翻譯區(qū)的變化而影響mRNA的穩(wěn)定性,從而影響表達效率。多聚腺昔酸化可通過激活翻譯過程,促進基因表達,poyl(A)與poly(A)結合蛋白形成復合物,對控制翻譯和信息穩(wěn)定性起重要作用。
3 前體mRNA的選擇性剪接與基因表達調控。
真核生物的基因絕大多數是斷裂基因,原始轉錄物中既有外顯子又有內含子,必須經剪接才能產生成熟mRNA。mRNA的選擇性剪接是基因表達的一個具顯著效應的調節(jié)機制。直接參與剪接作用的各種snRNA,主要與剪接點的識別、精確定位及剪接反應有關;蛋白質因子的主要作用是協(xié)助SnRNA完成剪接反應。
4 mRNA的5`-端及3’-端非翻譯區(qū)對基因表達的調控。
mRNA的5`-端及3`-端非翻譯區(qū)雖不編碼蛋白質,但在基因表達的調按中是必不可少的,它們可通過多種方式對基因表達進行調控。
mRNA的3`-UTR中有一種促降解順序,可通過富含AU的元件介導加速mRNA的降解。3`-UTR控制辨認特殊密碼子,指導基因的特殊表達;3’-UTR的遺傳性異常,引起基因的異常表達,導致遺傳疾病。5’-UTR參與前體mRNA選擇性剪接,使同種基因形成不同的表達產物、控制某些mRNA的翻譯起始、控制特定基因的特定條件下的表達。
圖1 真核生物基因表達調控過程
mRNA加工成熟后,通過核質運輸轉入細胞質中進行翻譯。
1 RNA加工調控,它僅在真核細胞中發(fā)生,由它控制初級轉錄物如何及何時進行剪接形成可用的mRNA。
2 翻譯調控,通過翻譯調控確立哪些mRNA翻譯成蛋白質及什么時候翻譯,例如通過特異的mRNA結合蛋白可以抑制翻譯,或者通過位于mRNA末端的特異核苷酸序列加速核糖體的結合,從而促進翻譯。
3 mRNA降解調控,這可影響到某些mRNA種類的穩(wěn)定性。
4 蛋白質活性調控,可選擇性地使某些特異的蛋白分子激活、失活、修改、或區(qū)域化,從而影響到蛋白質怎樣或何時起作用。