2012临床助理医师考试辅导：转录后加工过程

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转录作用生成的RNA是RNA的前体，即未成熟RNA。未成熟RNA是没有生物学活性的，还需在酶的作用下经历加工才能成为有活性的成熟RNA。RNA的加工过程主要是在细胞核内进行，也有少数反应是在胞浆中进行的。各种RNA的加工过程有自己的特点。
加工类型主要有以下几种：
①剪切和剪接：前者是指剪去部分序列，后者是剪切后又将某些片段连接起来；
②末端添加核苷酸：如tRNA3′端添加-CCA；
③化学修饰：主要发生在碱基和核糖分子上，如tRNA分子中尿育化学修饰为假尿苷。
1．mRNA前体的加工
原核生物转录作用生成的mRNA属于多顺反子mRNA，即由操纵子机制控制生成的一条mRNA可编码几种不同的蛋白质。原核生物转录生成的初级转录本mRNA不需经过复杂的加工过程即可表现功能，惟一的加工过程是多顺反子mRNA在RnaseⅢ的催化下裂解为单个的顺反子。真核生物转录生成的是单顺反子mRNA，其前体是非均一RNA(hnRNA)。
hnRNA加工过程包括：
（1）剪接
真核生物的基因是一种断裂基因，即其结构基因由若干编码序列和非编码序相间排列而成，其中为蛋白质编码的可转录序列称为外显子，不为蛋白质编码的可转录序列为内含子。转录合成的hnRNA需经过剪接、切掉内含子部分，然后再将外显子部分拼接起来。该过程有多种酶活性物质(包括snRNA)参与。
（2）5′末端加“帽”
真核细胞成熟mRNA的5′末端均有一个特殊的结构，即m7Gpp-pmnNp，称为“帽”。帽的生成是在细胞核内进行的，但胞浆中也有酶体系，动物病毒mRNA加帽过程就是在宿主细胞的胞浆内进行的。
（3）3′末端加“尾”
mRNA前体分子的3′末端有一段保守序列，由特异的核酸内切酶切去多余的核苷酸，然后在多聚A聚合酶的催化下，由ATP聚合生成多聚A尾。该反应在核内发生，在胞浆中也可继续进行。
（4）碱基修饰mRNA分子中有少量稀有碱基(如甲基化碱基)是在转录后经化学修饰(如甲基化)而形成的。
2．tRNA前体的加工
tRNA前体分子加工时，也需切去部分核背酸链。有些tRNA的基因分布在rRNA基因内，这样，在RNA的初级转录本中即包含了几个成熟的rRNA分子、也有1～2个tRNA分子(见rRNA加工)，在加工过程中通过核酸酶的水解作用将它们分开。在tRNA前体加工过程也有碱基的化学修饰。例如，某些碱基的甲基化、U加氢还原为DHU等。tRNA分子氨基酸臂3′端的CCA-OH末端也是在转录加工时加入的。
3．rRNA前体的加工
在染色体DNA中rRNA基因是多拷贝的，这些rRNA基因纵向串联、重复排列。在这些重复单位之间有tRNA编码区、也有不为任何分子编码的间隔区。例如，E coli的核蛋白体中有16S、23S和5S三种rRNA，在16S和23S rRNA编码基因之间就含有1或2个tRNA基因；在5S rRNA的3′侧也发现有tRNA的基因。这样，在30S rRNA初级转录本经RN aseⅢ催化切开产生中间前体，中间前体再经核酸酶水解，切去非编码序列，产生成熟的16S、23S和5S rRNA，还有成熟的tRNA分子。
在E coli的rRNA加工过程中，16S rRNA的特异碱基发生甲基化修饰，产生稀有碱基。真核生物的核糖体中有18S、5.8S、28S和5S rRNA。5S rRNA自己独立成体系，其成熟过程加工甚少，不进行剪切和修饰。45S rRNA前体中包括有18S、58S及28S rRNA，在加工过程中分子广泛地(主要是在28S和18S rRNA)进行甲基化修饰。甲基化反应多发生在核糖上，较少发生在碱基。45S rRNA还需在核酸酶作用下经历几次剪切产生成熟的几种rRNA分子。