0号帽子
1号帽子
2号帽子
核苷酸磷酸水解酶
鸟苷酰转移酶
甲酰基转移酶
甲酰基转移酶
mRNA的帽子结构常常被甲基化。第一个甲基 出现在所有真核细胞的mRNA中，称为零号帽 子(cap0)。 第二个核苷酸(原mRNA5′第一位)的2′-OH位上 加另一个甲基。有这个甲基的结构称为1号帽子 (cap1)，真核生物中以这类帽子结构为主。 在某些生物细胞内，mRNA链上的第三个核苷 酸（原mRNA5′第二位）的2 ′-OH位也可能被 甲基化，被称为2号帽子（cap2），占有帽 mRNA总量的10%～15%。
调节基因（R）
1040bp
LacY LacA 操纵基因 LacZ （ 半乳糖苷酶） （ 半乳糖苷通透酶） （ 半乳糖乙酰酶） TGTTGACATTTATTTGTTATAATG CAT （ O） 3510bp 780bp 825bp 6~9bp 4~7bp 启动子 （P）
识别部位 结合部位
真核基因的3′末端poly(A)起始位点上游
15～30bp处有一段保守序列AAUAAA， 这对于初级转录产物的准确切割及加 poly(A)是必需的（加尾信号）。 加poly(A)时需要由内切酶切开mRNA3 ′端 的特定部位，然后由poly(A)合成酶催化多 聚腺苷酸的反应。
CPSF
CstF
尿苷酸的缺失和添加
由指导RNA(即guide RNA)来完成，指 导RNA含有与编辑后mRNA相互补的核苷酸 序列. 指导RNA与被编辑区及其周围部分核酸 序列虽然有相当程度的互补性，但该RNA上 存在一些未能配对的腺嘌呤，形成缺口，为 插入尿嘧啶提供了模板。反应完成后，指导 RNA从mRNA上解离下来，而mRNA则被用 做翻译的模板。
核mRNA内含子：边界序列为5′ GU-AG 3′，具有分 支序列 ，但无二级结构。 Ⅰ类内含子：边界序列为5′U - G 3′，具有二级结构 （9个配对区，其中3、4、6、7为核心结构）。 Ⅱ类内含子：边界序列为5′ GU-AG 3′，具有分支序 列 和二级结构（6个功能区）。
三种内含子结构比较
（2）RNA的化学修饰
前体rRNA和tRNA常进行化学修饰。
化学修饰途径有： 甲基化 脱氨基化 核苷酸的替代 二价键的饱和化 碱基的同分异构化
复习题
1、原核和3 ′端尾巴的存在有 何意义？
3、真核生物核内mRNA前体中内含子是如何进行 剪接的？ 4、什么是RNA编辑？ RNA编辑有何意义？
4、原核生物mRNA 5′无帽子结构 3′端无（或较短）的poly(A)结构
原核生物起始密码上游7-12核苷酸处有一 保守序列称为SD序列。该序列可与rRNA进行 碱基互补配对。在核糖体与mRNA识别和结合 过程中起重要作用。
（二）真核生物mRNA的特征
1、真核生物mRNA的半衰期稍长 因为真核细胞mRNA的合成和功能表达发生在不同的 空间和时间范畴内。 2、真核生物几乎永远以AUG作为起始密码子。 3、真核生物的mRNA几乎都是以单顺反子形式存在。 单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA。
（1）RNA的编辑(RNA editing)是某些RNA， 特别是mRNA的一种加工方式，它导致了 DNA所编码的遗传信息的改变，因为经过 编辑的mRNA序列发生了不同于模板DNA 的变化。 主要方式： 点突变编辑 尿苷酸的缺失和添加
点突变编辑

哺乳动物载脂蛋白mRNA的编辑：下 图分别是该基因的DNA序列以及在哺乳 动物肝脏和肠组织中分离到的mRNA序 列。载脂蛋白基因编码区共有4563个密 码子，在所有组织中其DNA序列都相同。
2 RNA的剪接
内含子的边界序列
不同生物细胞mRNA前体内含子的边界处 存在相似的核苷酸序列。 主要的边界序列是GU-AG ， 次要的边界 序列是AU-AC 。 除了边界序列之外，外显子与内含子交界 处的序列以及内含子内部的部分序列都有 可能参与内含子的剪接。

内含子的类型
剪接的基本过程：
①由Ul snRNA以碱基互补的方式识别mRNA前体5 ' 剪接点；
②由结合在3′剪接点上游富嘧啶区的U2AF(U2 auxiliary factor)识别3′剪接点并引导U2 snRNP与分支点相结合，形成剪接体前体 (Pre-spliceosome)； ③剪接体前体进一步与U4、U5、U6 snRNP三 聚体相结合，形成60 S的剪接体 (spliceosome)，进行RNA前体分子的剪接。
真核基因大多是断裂的，即一个基因可由多
个内含子和外显子间隔排列而成。内含子在真 核基因中所占的比例很高，可超过99%。
1、RNA中的内含子 真核基因表达往往伴随着RNA的剪 接过程,从mRNA前体分子中切除被 称为内含子(intron)的非编码序列， 并使基因中被称为外显子(exon)的编 码序列拼接形成成熟mRNA。
人珠蛋白基因家族 包括：α 珠蛋白基因簇和β 珠蛋白基因簇
4、真核生物mRNA结构上的最大特征 是5'端的帽子及3'的poly (A)结构。
二、真核生物mRNA前体的加工
真核生物DNA转录生成的原始转录产物是核 不均一RNA(hnRNA， RNA前体)，经过5′加 “帽”和3’酶切加多聚腺苷酸，再经过RNA的 剪接，编码蛋白质的外显子部分就连接成为一 个连续的可读框(open reading frame，ORF)， 通过核孔进入细胞质，作为蛋白质合成的模板。
原核生物与真核生物转录的差异
RNA聚合酶的种类和结构 启动子的结构 转录起始时是否需要转录因子 转录复合物 转录产物的成熟度
动画
一、原核和真核生物mRNA的特征
（一）原核生物mRNA的特征
1 、原核生物mRNA的半衰期短
2、原核生物常以AUG作为起始密码子，有 时GUG或UUG也作为起始密码子。 3、许多原核生物mRNA以多顺反子的形式 存在：细菌mRNA可以同时编码不同的蛋白 质。编码多个蛋白质的mRNA为多顺反子 mRNA。多顺反子mRNA是一组相邻基因的 结构基因 转录产物。

帽子的功能
帽子结构使mRNA免遭核酸酶的破坏。 帽子结构有利于mRNA从细胞核进入细胞质。 帽子结构的有利于核糖体识别mRNA。 mRNA5'端甲基化的帽子是翻译所必须的。甲 基化的帽子结构是蛋白质合成起始信号的一部 分。

（二）加尾
除组蛋白基因外，真核生物mRNA的3′末
端都有poly(A)序列，其长度因mRNA种类 不同而变化，一般为40～200个A 。 大部分真核mRNA有poly(A)尾巴，细胞中 还有1/3没有poly(A)的mRNA，带有 poly(A)的mRNA称为poly(A)+，而把没有 poly(A)的mRNA称为poly(A)－。
核mRNA内含子 边界序列 GU-AG 特殊序列 分支序列 二级结构 无 Ⅰ类内含子 Ⅱ类内含子 U -G GU-AG 内部引导序列 分支序列 有 有
核mRNA内含子的剪接
核内mRNA原始转录产物的剪接方式是最常 见的。在这一模式中，RNA的剪接需要特异性 RNA-protein-复合物（snRNP） 已经发现核内小RNA至少有5种snRNAs--U1， U2，U4，U5，U6。 核内小RNA(snRNA）自然状态下与核蛋白结 合形成核糖核酸蛋白复合体(snRNPs) 。
（一）加帽
真核生物的mRNA(不包括叶绿体和线粒
体)5 '端都是经过修饰的，基因转录一般 从A起始，第一个核苷酸保留了5 '端的三 磷酸基团并能通过其3'-OH位与下一个核 苷酸的5 '磷酸基团形成二酯键，转录产 物的起始序列为pppApNpNp…… 加帽过程是指mRNA前体5 ′端第一个核 苷酸前方，以5 ′ → 5 ′ 连接方式加上一 个三磷酸鸟苷酸。然后在甲基转移酶的 作用下进行甲基化。
乳糖操纵 子
对于多顺反子mRNA中的第一个顺反
子来说，一旦mRNA的5’端被合成， 翻译起始位点即可与核糖体相结合， 而后面几个顺反子翻译的起始就会受 其上游顺反子结构的调控。
单链线性的多顺反子mRNA
(a)
较远
较近
二级结构的多顺反子mRNA

在噬菌体RNA中，一个顺反子的翻译有时完 全取决于它前面顺反子的翻译，因为噬菌体 RNA往往形成复杂的二级结构，只有第一个 翻译起始位点是暴露的，在这个顺反子翻译 产生多肽的过程中，核糖体的运动破坏了后 续顺反子的二级结构，才使起始位点较容易 与核糖体相结合形成起始复合物。
poly(A)尾的功能
poly(A)可能是mRNA由细胞核进入细胞质 所必需的形式。 提高了mRNA在细胞质中的稳定性。当 mRNA刚从细胞核细进入胞质时，其 poly(A)较长，随着mRNA在细胞质内逗留 时间延长，poly(A)逐渐变短消失，mRNA 开始降解。

（三）内含子的剪接、编辑及化学修饰
在肝脏中，该基因转录产生完整的 mRNA并被翻译成有4563个氨基酸的全 长蛋白质。 在肠中合成的却是只包含有2153个 密码子的mRNA，翻译产生2153个氨基 酸蛋白质。该蛋白是全长载脂蛋白的N端。 它除了第2153位密码子从CAA突变为 UAA之外完全与肝脏mRNA相同的核酸 分子所编码的，C→U突变使编码谷氨酰 胺的密码子变成了终止密码子。
5、名词解释
外显子、内含子、多顺反子mRNA 、单顺反子 mRNA 。
1
1
2
1 2 1 2 6 2 4/6 5
4/6 5
5
动画
I类内含子的自我剪接
Group II内含子自我剪接
三种内含子剪接方式的比较
核mRNA内含子 Ⅰ类内含子 Ⅱ类内含子 需要核内小RNA 鸟苷酸 分支点A 由剪接体完成 自我剪接 自我剪接 形成套索结构 无套索结构 套索结构
3 RNA的编辑和化学修饰