复旦大学：《基因组学》课程教学资源（课件讲稿）第08章 RNA的修饰与加工-mRNA

第B章RNA的加工与修饰 1)mRNA加帽的生物学功能 2)mRNA加尾的生物学功能 3)mRNA前体的可变剪接 4)RNA的修饰与编辑 5)mRNA的转移 6)mRNA的降解

第8章 RNA的加工与修饰 1) mRNA加帽的生物学功能 2) mRNA加尾的生物学功能 3) mRNA前体的可变剪接 4) RNA的修饰与编辑 5) mRNA的转移 6) mRNA的降解

细胞中RNA的组成 总RNA 编码NA(惕) 非编码RNA (95%) mRNA前体 SnoRNA|小分子核仁 miRNA hnRNA siRNA RM前体R前体saR小分子被酯MA8 piRNA tmRNA和其 RNA加工 小分子细胞质微小干扰A它类型BNA 7SLRNA 细菌tRNA tRAtmRNA 注:线粒体和叶绿体基因组转录产物含rRNA tRNA和丽RNA,未发现其它类型RNA线粒体 nRNA rrNA tRA和叶绿体RNM不转移到细胞质和细胞核中

细胞中RNA的组成

Poll,Po和Po类基因中的 非编码RNA pOll: rRNA, 28S RNA, 5.8S RNA i8S RNA 2) Poll: U RNA. MIRNA SirNA 3)Pollll 5S RNA, tRNA, 7SL RNA

PolI, PolII和PolII类基因中的 非编码RNA 1) PolI: rRNA, 28S RNA, 5.8S RNA, 18S RNA 2) PolII: U RNA, miRNA, siRNA 3) PolIII: 5S RNA, tRNA, 7SL RNA

原核生物极少转录后加工 1)原核生物mRNA缺少加帽和加尾; 2)原核生物mRNA没有内含子,不存在剪接 加工; 3)未发现原核生物mRNA存在编辑的例子; 4)原核生物无终止密码mRNA的翻译延伸

原核生物极少转录后加工 1) 原核生物mRNA缺少加帽和加尾; 2) 原核生物mRNA没有内含子, 不存在剪接 加工; 3) 未发现原核生物mRNA存在编辑的例子; 4) 原核生物无终止密码mRNA的翻译延伸

t RNA 的工 滯留核糖体 tmRNA进入核糖体 作机 IIV 制 GCA UAA No sto p UAA codon tmRNA的UA使核糖体释放核糖体转移到 tmRNA的mRNA上 mRNA nascent protein mrNA twosome RNA tag-peptide 的翻译 A-site Psite E-site

tm RNA 的工 作机 制 No stop codon mRNA 的翻译

真核生物RNA的加工与修饰 RNA前体 末端修饰 编辑 化学修饰 前体mRNA剪接 碱基插入与修改 加帽 加尾 内部切除 修饰的化学基团 切除的内含子

真核生物RNA的加工与修饰

RA的加功与修饰 未端修饰(end- modification)加帽与加尾.真核生物和 古细菌的mRNA合成时,需在5’-端加帽及3’端加上 段Poly(A)尾巴。 剪接( splicing)内含子切除,真核生物中大多数编码蛋 白质的基因都有内含子,这是一段不编码的顺序, 在转录时与编码顺序一道拷贝成前体RNA。前体 RNA中的内含子剪除后转为成熟的mRNA,然后翻 译成蛋白质。某些古细菌的转录物也有内含子,但 在真细菌中非常罕见。 ●剪切原核生物和真核生物的rRNA和tRNA初级转 录物常由多个功能单位组成,必须剪切后才能转变 为成熟的分子。 化学修饰所有生物的rRNA和RNA都必须进行化学修 饰,将某些化学基团加入到每个RNA分子中。 ●编辑通过化学修饰改变mRNA的编码信息称为RNA编 辑,仅在某些生物种属和细胞器基因组中存在

RNA的加功与修饰  未端修饰（end-modification） 加帽与加尾. 真核生物和  古细菌的 mRNA合成时，需在5’-端加帽及3’-端加上  一段Poly(A)尾巴。  剪接（splicing） 内含子切除, 真核生物中大多数编码蛋  白质的基因都有内含子，这是一段不编码的顺序，  在转录时与编码顺序一道拷贝成前体RNA。前体  RNA中的内含子剪除后转为成熟的mRNA，然后翻  译成蛋白质。某些古细菌的转录物也有内含子，但  在真细菌中非常罕见。  剪切 原核生物和真核生物的rRNA和tRNA初级转  录物常由多个功能单位组成，必须剪切后才能转变  为成熟的分子。  化学修饰 所有生物的rRNA和tRNA都必须进行化学修  饰，将某些化学基团加入到每个RNA分子中。  编辑 通过化学修饰改变mRNA的编码信息称为RNA编  辑，仅在某些生物种属和细胞器基因组中存在

线粒体RNA和叶绿体RNA的 加工与修饰 1)不加帽 2)不加尾 3)有内含子,自我剪接 4)广泛的编辑 5)广泛的修饰

线粒体RNA和叶绿体RNA的 加工与修饰 1) 不加帽 2) 不加尾 3) 有内含子,自我剪接 4) 广泛的编辑 5) 广泛的修饰

mRNA加帽的功能(1) 在所有转录的RNA产物中,只有POLⅡ基因转录 物才有帽子结构,其功能是 1)阻止mRNA的降解细胞内存在许多RNA酶 ( RNase),它们可攻击游离的RNA分子。 RNA酶的降解从5端起始,当在mRNA的5 端加上 m'Gpppg帽子后,带有3个连接磷酸 的5帽可阻止 RNase切割。 2)提高翻译效率真核生物mRNA必须通过5帽 结合蛋白才能接触核糖体,起始翻译。缺少加 帽的mRNA由于不能被5帽结合蛋白识别, 其翻译效率比加帽mRNA低二十倍

mRNA加帽的功能(1) 在所有转录的RNA产物中, 只有POL II基因转录 产物才有帽子结构,其功能是: 1）阻止mRNA的降解 细胞内存在许多RNA酶 （RNase），它们可攻击游离的RNA分子。 RNA酶的降解从5’端起始， 当在mRNA的5’ 端加上 m7GpppG帽子后，带有3个连接磷酸 的5'帽可阻止RNase切割。 2）提高翻译效率 真核生物mRNA必须通过5’帽 结合蛋白才能接触核糖体, 起始翻译。缺少加 帽的mRNA由于不能被5’帽结合蛋白识别， 其翻译效率比加帽 mRNA 低二十倍

mRNA加帽的功能(2) 3)作为进出细胞核的识别标记凡由PoI转录的RNA均 在5端加帽,包括 snrNA,这是RNA分子进出细胞核 的识别标记。大多数 SnRNA转录后在细胞核中接收 5端单甲基mG加帽,然后转移到细胞质与 snrnp蛋 白结合。在细胞质中 SnrNA53帽需再修饰成为三甲基 带帽结构m22,7G,随后重新返回细胞核参与mRNA 的剪接加工。U6 SnRNA由PoI转录,在其5端保留 的三磷酸基团无帽子结构,因而不能输出细胞核。某 些突变型的被输送到细胞质中的 SirNA由于不能合成 甲基带帽结构,不能返回细胞核。 4)提高mRNA的剪接效率5”帽结合蛋白涉及第一个内 含子剪接复合物的形成,直接影响mRNA的剪接效 率

mRNA加帽的功能(2) 3）作为进出细胞核的识别标记 凡由Pol II转录的RNA均 在5’端加帽，包括snRNA，这是RNA分子进出细胞核 的识别标记。大多数snRNA转录后在细胞核中接收 5’端单甲基m7G加帽，然后转移到细胞质与snRNP蛋 白结合。在细胞质中snRNA 5’帽需再修饰成为三甲基 带帽结构m2，2， 7G，随后重新返回细胞核参与mRNA 的剪接加工。U6 snRNA由PolIII转录，在其5’端保留 的三磷酸基团无帽子结构，因而不能输出细胞核。某 些突变型的被输送到细胞质中的snRNA由于不能合成 三甲基带帽结构，不能返回细胞核。 4）提高mRNA的剪接效率 5’帽结合蛋白涉及第一个内 含子剪接复合物的形成，直接影响mRNA的剪接效 率