轉錄後修飾
轉錄後修飾（RNA修飾，或稱修飾RNA）是真核細胞中，將初級轉錄RNA轉化為成熟RNA的加工過程。一個很好的例子就是前mRNA轉化為成熟的mRNA，其中包括剪接，並發生在蛋白質生物合成之前。這一加工過程對於真核生物基因組的正確轉譯至關重要，這是因為真核生物的初級轉錄RNA中包含既包括用於編碼蛋白質的外顯子又包含非編碼的內含子。
mRNA加工
mRNA前體分子需要通過三個修飾加工才能轉化為成熟的mRNA。這三個修飾包括5'端加帽、3'端多聚腺苷酸化和RNA剪接，發生在細胞核中mRNA轉譯之前。[1]
5'端加工
加帽
mRNA前體的加工包括了在其5'端加上7-甲基鳥苷（m7G），稱之為「帽」。為了進行加帽，5'端的磷酸基團需要被去除，這是在磷酸酶的幫助下完成的；接着鳥苷轉移酶催化產生具二磷酸的5'末端；帶二磷酸的5'末端隨後攻擊GTP分子上的α磷原子，使得鳥嘌呤殘基以5'5'三磷酸的連接方式加入5'端；然後在S-腺苷基蛋氨酸輔酶的作用下，將鳥嘌呤環上的N-7位置甲基化。這種類型的「帽」（只含m7G）被稱為「帽0結構」（cap 0 structure）；而如果下游鄰位核苷酸上的核糖也被甲基化，則為「帽1」，再下游的則為「帽2」……以此類推。其中，甲基基團是被加入到核糖的2'羥基上。這樣的加帽加工保護了初級轉錄RNA免於被能夠特異性切割3'5'磷酸二酯鍵的核糖核酸酶攻擊降解。[2]
3'端加工
剪切和多聚腺苷酸化
對於mRNA前體的3'端的加工包括了對3'端的切割以及隨後加上的約200個腺嘌呤殘基以形成多聚腺苷酸尾。當mRNA前體分子的3'端附近存在有多聚腺苷酸化信號序列（5'- AAUAAA-3'，其後通常還跟着5'-CA-3'序列），切割和腺苷酸化反應就會發生。另一個信號序列：GU富含序列，其通常位於mRNA前體分子的下游遠端。在信號序列被合成後，兩個多亞基蛋白質複合物，「剪切和多聚腺苷酸化特異性因子」（cleavage and polyadenylation specificity factor）和「剪切刺激因子」（cleavage stimulation factor），從RNA聚合酶II上轉移到RNA分子上並與信號序列結合。隨後，在加入更多的剪切因子和多聚腺苷酸聚合酶（PAP）後，形成一個更大的蛋白質複合物。這一複合物在RNA上對多聚腺苷酸化信號序列和GU富含序列之間的（5'-CA-3'）特徵位點進行切割。然後，多聚腺苷酸聚合酶利用ATP為原料，從切割後生成的新的3'端加入約200個腺嘌呤基團。多聚腺苷酸尾巴被合成後，多個多聚腺苷酸結合蛋白就可以結合上來，保護3'端，避免被核糖核酸酶降解。[3]
剪接
RNA剪接是將RNA上屬於非編碼區的內含子從RNA前體上除去並將剩餘的外顯子拼接在一起的加工過程。雖然大多數的RNA剪接發生在RNA前體完全合成並加帽後，許多外顯子的剪接可以在轉錄過程中發生。[4] 剪接反應是由一個被稱為剪接體（由一些識別位於mRNA前體序列中的剪接位點的蛋白質和小核RNA分子聚合而成）的蛋白質複合物來進行催化的。許多mRNA前體，包括編碼抗體的mRNA，都能夠以多種方式被剪接，以產生各種編碼不同蛋白質序列的成熟mRNA；這樣一種剪接加工被稱為選擇性剪接，其目的是從有限的DNA序列中生成大量不同的蛋白質。
參見
註釋
- ^ Berg, Tymoczko & Stryer 2007，第841頁
- ^ Hames & Hooper 2006，第221頁
- ^ Hames & Hooper 2006，第225頁
- ^ Lodish HF, Berk A, Kaiser C, Krieger M, Scott MP, Bretscher A, Ploegh H, Matsudaira PT. Chapter 8: Post-transcriptional Gene Control. Molecular Cell .Biology. San Francisco: WH Freeman. 2007. ISBN 0-7167-7601-4.
參考資料
- Berg, Jeremy M.; Tymoczko; Stryer, Biochemistry 6, New York: WH Freeman & Co., 2007, ISBN 0-7167-6766-X
- Hames, David; Hooper, Instant Notes Biochemistry 3, Leeds: Taylor and Francis, 2006, ISBN 0-415-36778-6