基本介紹
- 中文名：轉錄後調控
- 外文名：post-transcriptional control
hnRNA的剪接加工,5'端加帽,3'端加尾,剪接(splicing),mRNA穩定性的調控,RNA編輯,RNA干擾,
hnRNA的剪接加工
真核生物中由DNA直接轉錄出的產物稱為核內不均一RNA(hnRNA)，hnRNA在細胞核里經過一系列的加工處理後才能成為成熟的mRNA，並被運出細胞核，用於合成蛋白質。hnRNA的剪接加工通常需要經歷以下過程：
5'端加帽
真核生物mRNA5’端的一個核苷酸通常都有一個7-甲基鳥嘌呤-三磷酸核苷(m7G-5'ppp5'-N-3')的起始結構，稱為帽子結構(cap)。帽子結構是在細胞核內產生的，當轉錄生成的hnRNA的長度達到25~50個核苷酸後，就會啟動對hnRNA的加帽過程。
首先，新生hnRNA的5‘端核苷酸最外側的磷酸被水解，在鳥苷酸轉移酶的催化下與一分子鳥苷三磷酸(GTP)結合，接著由S-腺苷甲硫氨酸提供甲基，在鳥嘌呤-7-甲基轉移酶的作用下，於新加上的鳥嘌呤的7位N原子上進行甲基化。
帽子結構的作用：1. 帽子結構能被核糖體小亞基識別，促使mRNA和核糖體的結合，確保翻譯從起始密碼子AUG開始； 2. 帽子結構能有效地封閉mRNA 5'末端，以保護mRNA免受5'核酸外切酶的降解，增強mRNA的穩定性；3. 帽子結構有助於mRNA越過核膜，進入胞質。
3'端加尾
真核生物mRNA3'末端還有一段長80~250個核苷酸的多聚腺苷酸(polyA)尾部。它的產生不依賴於DNA序列，而是與轉錄的終止同時進行。當RNA聚合酶在轉錄過程中越過終止信號序列後就會停止轉錄。這個信號序列通常為AATAAA及其下游的富含GT的序列，稱為轉錄終止的修飾點序列。核酸內切酶會識別hnRNA上的相應序列(AAUAAA)，並在其下游10~30給核苷酸處進行剪下，釋放出遊離的hnRNA。隨後，多聚腺苷酸聚合酶就會在hnRNA的3'末端逐個加入腺苷酸，這個催化反應無需DNA模板。
polyA尾的作用是維持mRNA作為翻譯模板的活性並增加其mRNA本身的穩定性。
剪接(splicing)
在真核生物的基因中，編碼序列之間常會插入一些非編碼序列。通常把基因中的編碼序列稱為外顯子，而把非編碼序列稱為內含子。轉錄後需要將內含子去除，並連線外顯子才能產生攜帶了正確遺傳信息、能夠翻譯出正確的蛋白質序列的mRNA，這個過程就稱為RNA剪接。
內含子序列的5'端通常以GU開始，並在3'端以AG-OH結束，這樣的結構稱為邊界序列。在剪接開始前，核小核糖核蛋白會識別邊界序列並與內含子序列相結合，形成剪接體。此時內含子區段發生彎曲，外顯子互相靠近，形成套索RNA。隨後通過兩次轉酯反應，內含子被切除而外顯子則相互連線，產生成熟的mRNA。
hnRNA在進行剪接的過程中，可以只產生一種成熟的mRNA，翻譯成一種多肽；也可以通過剪接不同的位點產生不同的mRNA，這種現象稱為可變剪接。可變剪接的存在提高了基因的利用率，增加了蛋白質的多樣性。
mRNA穩定性的調控
mRNA的壽命極短，易被核酸酶降解。為了提高穩定性，除了進行加帽加尾的加工之外，還需要與細胞內的一些蛋白相結合形成複合物才能穩定存在。這些能與mRNA結合的蛋白包括：帽結合蛋白(CBP)、編碼區結合蛋白、3'-UTR結合蛋白和polyA結合蛋白，這些蛋白與mRNA結合後均能防止mRNA遭受降解。通過調節這些蛋白的含量就能調整mRNA的穩定性，從而控制翻譯的過程，調控一些mRNA知道的蛋白質合成。
有些mRNA的穩定性還會受自身翻譯產物的調控，這是一種自主調控。如編碼組蛋白的mRNA在DNA複製減慢、停止後會受到游離組蛋白的作用而迅速降解。此外，mRNA穩定性還會受到核酸酶、病毒、胞外因素等的調控。
RNA編輯
RNA編輯也是一種轉錄後水平的基因表達調控，是在mRNA上通過核苷酸的缺失、插入或替換而改變遺傳信息的過程。經過編輯的mRNA核苷酸序列會發生改變，從而導致翻譯產生的蛋白質和原基因序列並不完全匹配。如在人類基因組中只有一個載脂蛋白B(apoB)的基因，卻能在肝細胞和小腸黏膜細胞中分別表達出兩種蛋白，apoB100和apoB48。這兩種蛋白相對分子質量分別為513000和250000。產生這種差異的原因是在小腸黏膜細胞內編碼apoB的mRNA中編碼谷氨醯胺的密碼子CAA被胞嘧啶核苷脫氨酶替換為了終止密碼子UAA，使翻譯終止所致。
通過RNA編輯可以直接影響基因的表達，使得同一基因可以產生多種胺基酸序列不同、功能不同的蛋白質，擴大了遺傳信息。
