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信使RNAmRNA一般指本词条
【信使RNA】信使RNA是由DNA的一条链作为模板转录而来的、携带遗传信息的能指导蛋白质合成的一类单链核糖核酸 。
基本介绍中文名:信使RNA
外文名:mRNA
学科:生物
模版:DNA的一条链
性质:单链核糖核酸
信使介绍Messenger RNA (mRNA)——信使核糖核酸携带遗传信息,在蛋白质合成时充当模板的RNA 。从脱氧核糖核酸(DNA)转录合成的带有遗传信息的一类单链核糖核酸(RNA) 。它在核糖体上作为蛋白质合成的模板,决定肽链的胺基酸排列顺序 。mRNA存在于原核生物和真核生物的细胞质及真核细胞的某些细胞器(如线粒体和叶绿体)中 。
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信使RNA原核生物和真核生物mRNA有不同的特点:①原核生物mRNA常以多顺反子的形式存在 。真核生物mRNA一般以单顺反子的形式存在 。②原核生物mRNA的转录与翻译一般是偶联的,真核生物转录的mRNA前体则需经转录后加工,加工为成熟的mRNA与蛋白质结合生成信息体后才开始工作 。③原核生物mRNA半寿期很短,一般为几分钟 ,最长只有数小时(RNA噬菌体中的RNA除外) 。真核生物mRNA的半衰期较长,如胚胎中的mRNA可达数日 。④原核与真核生物mRNA的结构特点也不同 。原核生物mRNA一般5′端有一段不翻译区,称前导区,3′端有一段不翻译区,中间是蛋白质的编码区,一般编码几种蛋白质 。真核生物mRNA(细胞质中的)一般由5′端帽子结构、5′端不翻译区、翻译区(编码区)、3′端不翻译区和3′端聚腺苷酸尾巴构成 。分子中除m7G构成帽子外,常含有其他修饰核苷酸,如m6A等 。真核生物mRNA通常都有相应的前体 。从DNA转录产生的原始转录产物可称作原始前体(或mRNA前体) 。一般认为原始前体要经过hnRNA核不均一RNA的阶段,最终才被加工为成熟的mRNA 。通常mRNA(单链)分子自身回折产生许多双链结构 。原核生物,经计算有66.4%的核苷酸以双链结构的形式存在 。真核生物mRNA也具有丰富的二级结构,摺叠起来的mRNA二级结构有利于蛋白质合成的启动,以后mRNA处于伸展的状态则有利于转译的继续 。mRNA的複製,转录和翻译:由一个DNA分子,边解旋,边转录 。利用细胞核内部的游离核糖核苷酸合成 。合成规则遵循硷基互补配对原则 。注:因为mRNA没有T(胸腺嘧啶),所以模版中出现A(腺嘌呤)时,由U(尿嘧啶)代替 。以上过程叫做转录,在细胞核中完成 。接着,mRNA穿过核孔 。和细胞质中的核糖体结合 。选择tRNA运输胺基酸,和对应的三个硷基排列好(如何排列请查询:密码子) 。再与其它的胺基酸通过肽键连线在一起,形成肽链 。以上过程叫做翻译,在细胞质中完成 。虽然人们已经破译了决定生命基础的蛋白质的胺基酸合成密码,也知道了是DNA携带着这种密码,但是,根据细胞学所掌握的事实:所有DNA都呆在细胞核内,而蛋白质却存在于细胞质中,像DNA这样的大分子是无法随意进入细胞质的 。然而密码总是会被带入细胞质的,这一来,人们不禁要问,是谁把锁在细胞核内的DNA手里的密码带入了细胞质的呢?科学家们从DNA那里拷贝了一份密码档案,并带入了细胞质中 。经过试验和观察,发现这个信使就是RNA——核糖核酸 。发现储存在DNA分子中的这种遗传信息能在複製中产生更多的拷贝,并翻译成蛋白质 。DNA的功能构成了信息的流动,遗传信息如何转变成蛋白质呢?转录就是其中的重要的一环 。基因表达时以DNA的一条链为模板合成RNA,这一过程就是转录(transcription) 。催化合成RNA的酶叫做RNA聚合酶(RNA polymerase) 。RNA和DNA结构相似,所不同之处在于:⑴RNA一般以单链形式存在;⑵RNA中的核糖其C′-2不脱氧;⑶尿苷(U)取代了DNA中的胸苷 。细胞中的RNA分成三种:mRNA(信使RNA),tRNA(转运RNA)和rRNA(核糖体RNA) 。它们的功能各不相同 。mRNA是合成蛋白质的模板,tRNA是转运特异胺基酸的运载工具,rRNA是合成蛋白质的装置 。mRNA的硷基序列,决定着蛋白质装配时胺基酸的序列 。1955年Brachet用洋葱根尖和变形虫进行了实验;若加入RNA酶降解细胞中的RNA,则蛋白质合成就停止,若再加入从酵母中提取的RNA,则又可以重新合成一些蛋白质,这就表明,蛋白质的合成是依赖于RNA 。同年Goldstein和Plaut用同位素标记变形虫(Amoeba proteus)RNA前体,发现标记的RNA都在核内,表明RNA是在核内合成的 。在标记追蹤(pulse-chase)实验中,用短脉冲标记RNA前体,然后将细胞核转移到未标记的变形虫中 。经过一段时间发现被标记的RNA分子已在细胞质中,这就表明RNA在核中合成,然后转移到细胞质内,而蛋白质就在细胞质中合成,因此RNA就成为在DNA和蛋白质之间传递信息的信使的最佳候选者 。1956年Elliot Volkin和 Lawrence Astrachan作了一项很有意思的观察:当E.coli被T2感染,迅速停止了RNA的合成,但噬菌的RNA却开始迅速合成 。用同位素脉冲一追蹤标记表明噬菌的RNA在很短的时间内就进行合成,但很快又消失了,表明RNA的半衰期是很短的 。由于这种新合成的RNA的硷基比和T2的DNA硷基比相似,而和细菌的硷基比不同,所以可以确定新合成的RNA是T2的RNA 。由于T2感染细菌时注入的是DNA,而在细胞里合成的是RNA,可见DNA是合成RNA的模板 。最令人信服的证据来自DNA-RNA的杂交实验 。Hall.B.D和Spiegeman,S,将T2噬菌体感染E.coli后立即产生的RNA分离出来,分别与T2和E.coli的DNA进行分子杂交,结果发现这种RNA只能和T2的DNA杂交形成“杂种”链,而不能和E.coli的DNA进行杂交 。表明T2产生的这种RNA(即mRNA)至少和T2的DNA中的一条链是互补的 。Brenner,s. Jacob,F.和Meselson(1961)进行了一系列的的实验(图12-2),他们将E.coli培养在15N/13C的培养基中,因此合成的RNA和蛋白都被“重”同位素所标记 。也就是说凡是“重”的核糖体,RNA和蛋白都是细菌的,然后用T2感染E.coli,细菌的RNA停止合成,而开始合成T2的RNA此时用普通的“轻”培养基(14N/12C),但分别以32P来标记新合成的T2 RNA,以35S标记新合成的T2蛋白,因此任何重新合成的核糖体,RNA,及蛋白都是“轻”的但带但有放射性同位素 。经培养一段时间后破碎细胞,加入过量的轻的核糖体作对照,进行密度梯度离心,结果“轻”的核糖体上不具有放射性,“重”的核糖体上具有32P和35S,表明⑴T2未合成核糖体,“轻”核糖体却是后加放的 。⑵T2翻译时是借用了细菌原来合成的核糖体,所以核糖体并无特异性,核糖体上结合的mRNA,其序列的特异性才是指导合成蛋白质的遗传信息,从而提出了mRNA作为“信使”的证据 。因此他们将这种能把遗传信息从DNA传递到蛋白质上的物质称为“信使” 。他们预言⑴这种“信使”应是一个多核苷酸;⑵②其平均分子量不小于5´105(假定密码比是3),足以携带一个基因的遗传信息;⑶它们至少是暂时连在核糖体上;⑷其硷基组成反映了DNA的序列;⑸它们能高速更新 。Volkin和Astrachan发现高速更新的RNA似乎完全符合以上条件 。Jacob和Monod将它定名为信使RNA(Messenger RNA)或mRNA 。合成与加工第一节 DNA转录生成RNA一、定义一转录单位二启动子(promoter)三终止子(terminator)二、RNA聚合酶一酶的特性:以4种NTP为底物,需模板和镁离子,合成方向也是5’-3’,但不需要引物 。