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基因表現(xiàn)-微生物學

2012-08-16 10:51 醫(yī)學教育網(wǎng)
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基因表現(xiàn)又稱基因表達,有時直接以表現(xiàn)或表達來稱呼)細胞在生命過程中,把儲存在DNA順序中遺傳信息經(jīng)過轉錄和翻譯,轉變成具有生物活性的蛋白質(zhì)分子。生物體內(nèi)的各種功能蛋白質(zhì)和酶都是同相應的結構基因編碼的。差別基因表達(differentialgeneexpression)指細胞分化過程中,奢侈基因按一定順序表達,表達的基因數(shù)約占基因總數(shù)的5%~10%.也就是說,某些特定奢侈基因表達的結果生成一種類型的分化細胞,另一組奢侈基因表達的結果導致出現(xiàn)另一類型的分化細胞,這就是基因的差別表達。其本質(zhì)是開放某些基因,關閉某些基因,導致細胞的分化。 在特定時間里,很大一部分DNA并不轉錄成信使RNA,細胞只生產(chǎn)那些代謝需要的酶和其他蛋白質(zhì)。生物體有決定哪些基因表達,哪些基因不表達的整套調(diào)節(jié)機制,這是生物生長和分化的基礎?;蚬こ叹褪茄芯炕蛟诋愺w中表達的技術醫(yī)`學教育網(wǎng)搜集整理。

轉錄

基因表現(xiàn)的第一步是轉錄,在RNA聚合酶的催化下,以DNA為模板合成mRNA的過程稱為轉錄(transcription)。在雙鏈DNA中,作為轉錄模板的鏈稱為模板鏈(template strand),或反義鏈(antisensestrand);而不作為轉錄模板的鏈稱為編碼鏈(coding strand),或有義鏈(sense strand)。在雙鏈DNA中與轉錄模板互補的一條DNA鏈即編碼鏈,它與轉錄產(chǎn)物的差異僅在于DNA中T變?yōu)镽NA中的U.在含許多基因的DNA雙鏈中,每個基因的模板鏈并不總是在同一條鏈上,亦即一條鏈可作為某些基因的模板鏈的,也可是另外一些基因的編碼,轉錄后要進行加工,轉錄后的加工包括:

剪接

基因表現(xiàn)一個基因的外顯子和內(nèi)含子都轉錄在一條原始轉錄物RNA分子中,稱為前mRNA(pre-mRNA),又稱核內(nèi)異質(zhì)RNA(heterogenuous nuclear RNA,huRNA)。因此前mRNA分子既有外顯子順序又有內(nèi)含子順序,另外還包括編碼區(qū)前面及后面非翻譯順序。這些內(nèi)含子順序必須除支而把外顯子順序連接起來,才能產(chǎn)生成熟的有功能的mRNA分子,這個過程稱為RNA剪接(RNa splicing)。剪切發(fā)生在外顯子的3‘末端的GT和內(nèi)含子3’末端與下一個外顯子交界的AG處。

加帽

幾乎全部的真核 mRNa 端都具“帽子”結構。雖然真核生物的mRNA的轉錄以嘌呤核苷酸三磷酸(pppAG或pppG)領頭,但在5‘端的一個核苷酸總是7-甲基鳥核苷三磷酸(m7GpppAGpNp)。mNRA5’端的這種結構稱為帽子(cap)。不同真核生物的mRNA具有不同的帽子。 mRNA的帽結構功能:

①能被核糖體小亞基識別,促使mRNA和核糖體的結合;

②m7Gppp結構能有效地封閉RNa 5‘末端,以保護mRNA免疫5’核酸外切酶的降解,增強mRNA的穩(wěn)定。

加尾

大多數(shù)真核生物的mRNA 3‘末端都有由100~200個A組成的Poly(A)尾巴。Poly(A)尾不是由DNA編碼的,而是轉錄后的前mRNA以ATP為前體,由RNA末端腺苷酸轉移酶,即Ploy(A)聚合酶催化聚合到3’末端。加尾并非加在轉錄終止的3‘末端,而是在轉錄產(chǎn)物的3’末端,由一個特異性酶識別切點上游方向13~20堿基的加尾識別信號AAUAAA以及切點下游的保守順序GUGUGUG,把切點下游的一段切除,然后再由Poly(A)聚合酶催化,加上Poly(A)尾巴,如果這一識別信號發(fā)生突變,則切除作用和多聚腺苷酸化作用均顯著降低。mRNAPoly(A)尾的功能是:

①可能有助mRNA從核到細胞質(zhì)轉運;

②避免在細胞中受到核酶降解,增強mRNA的穩(wěn)定性。

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