1、分子生物學第一篇：基因表達調控和蛋白質修飾基因組(Genome):生物個體所攜帶遺傳性物質的總量。即細胞中的DNA總量，或病毒的 DNA或RNA量“C值悖論”(C-value paradox* C值:一種生物細胞中特異不變的DNA總量(單倍體基因 組)。物種的C值和它進化的復雜性之間沒有嚴格的對應關系，這種現象稱為C值悖論。基因表達(Gene expression):在一定調控機制下基因經過激活、轉錄、翻譯、等過程產 生具有生物學功能分子從而賦予細胞一定功能或表型，即基因的轉錄和翻譯的過程。基因表達調控(Regulation of gen expression):細胞或生物體接受環境信號刺激或

2、適應環 境營養狀況變化在基因表達水平上作出應答的分子機制。這包括對表達基因種類和數量 上的調調控。基礎基因表達(basic gene expression)：又稱持續性/組成型基因表達(constitutive gene expression):不易受環境變化而改變的基因表達。這其中包括一類“管家基因 (housekeeping genes)”，這類基因產物是細胞生存活動所必需的，在個體各生長階段都 表達。可調節基因表達(regulated gene expression)易受環境變化而改變的基因表達。對環境應 答時被增強表達的過程稱為誘導(induction),被激活的基因稱為可誘導基因(i

3、nducible genes)；對環境應答時被抑制表達的過程稱為阻遏repression)，被抑制的基因稱為可阻 遏基因(repressible genes)基因表達規律：組織特異性(tissue specificity)時間特異性(temporal specificity)基因表達調節的生物學意義：(一)適應環境，維持生長和增殖(二)維持個體發育與分化.真核細胞的結構特性：1、龐大基因組，結構復雜，大量重復序列，基因組大部分是非蛋白質編碼的序列，基因 內部常被內含子(intron)隔開2、結構基因轉錄產物是一條單順反子(monocistron) mRNA,基本上沒有操縱元件的結構， 而且真核

4、細胞的許多活性蛋白是由相同和不同的多肽鏈形成的亞基構成的，涉及到多個 基因的協調表達。3、以核小體為單位的染色質結構，以及眾多DNA結合蛋白質成為調節基因開閉的重要 因素；轉錄和翻譯在時間和空間上被隔開，轉錄本和翻譯產物需要經過復雜的加工與轉 運過程，使得基因表達的調控受到細胞核內外諸多層次的調節，而核外的遺傳成分如線 粒體DNA等，也增加了基因表達調控的層次和復雜性。基因表達調節的主要階段1、轉錄調控(transcriptional regulation)；(最基本或最重要的調控)2、RNA剪接過程(RNA splicing)中的調控；3、RNA 轉運和定位過程(transportation

5、 and localization)中的調控；4、翻譯調控(translational regulation)；5、mRNA 穩定性(mRNA stability)的調控；6、蛋白質活性的調控(protein processing modification)。活性與非活性染色質：典型的間期(interphase)染色質可分為高度密集狀態的異染色質 (heterochromatin，30nm的纖維被壓縮40-50倍)和較為松散的常染色質(euchromatin)。 常染色質約10%處于更開放的延展型結構，即為活性染色質(active chromatin，30nm的 纖維壓縮約6倍，具有轉錄活性，

6、即電鏡下的串珠狀結構)。此外的其它的色質不具有轉 錄活性，屬于非活性染色質(inactive chromatin)。活性染色體的重要特征DNA酶I超敏位點(DNase I Hypersensitive Site (DHSs) (DNA酶I超敏位點的出現是 活性染色質的重要特點之一)脫氧核糖核酸酶I(DNase I)可以隨機剪切雙鏈DNA的任意位點。但染色之中有少數 位點敏感性超出其他區域100倍以上，被稱為DNA酶I超敏位點。DNA酶I超敏 位點約由100-200bp的堿基組成，主要位于已經起始或即將起始轉錄基因的5側 翼，通常是調節蛋白位點附近。某些基因中離3側翼較近，甚至在轉錄區內。DNA

7、拓撲結構變化(DNA topology)天然雙鏈DNA的構象大多為負性超螺旋。基因活躍轉錄時RNA聚合酶轉錄方向的 前方的DNA結構是正性超螺旋，其后面的DNA為負性超螺旋。正性超螺旋會拆散 核小體，有利于RNA聚合酶遷移轉錄，而負性超螺旋自有利于核小體再形成。DNA 堿基修飾變化(DNA modification)CpG序列的甲基化可能阻礙轉錄因子與DNA特定部位的結合而影響轉錄。組蛋白變化(histone modification)組蛋白是帶正電荷的堿性蛋白質，可與DNA帶負電的磷酸基結合從而遮蔽DNA分 子，起到非特異性阻遏蛋白的作用。染色質中非組蛋白成分具有組織特異性可能消 除組蛋白的

8、阻遏，起到特異性的去阻遏促轉錄的作用。活性染色體部分常有中非組 蛋白成分的加入，組蛋白解聚與釋放。染色質重塑：通過調整核小體的相位，中和組蛋白尾巴堿性氨基酸殘基（賴氨酸K、精 氨酸R、組氨酸H等）帶正電荷，減弱核小體中堿性氨基酸與DNA的結合，降低相鄰核 小體間的聚集使核小體滑動暴露本來被遮蔽的元件，或使核小體表面的元件瞬間暴露。 這種染色質結構的動態變化過程稱為染色質重塑（chromatin remodeling）。染色質重塑是基因表達表觀遺傳水平上控制的主要調控方式，包括：.依賴ATP的染色質物理修飾：即ATP水解供能使核小體沿DNA滑動，或使核小體解 離并重新裝配。延伸中RNA聚合酶II

9、的周圍總是伴有核小體，這些核小體又是會處于部分解離部分裝 配的動態平衡狀態，此染色質物理重塑復合體對于轉錄延伸也具有重要意義。.染色質的共價化學修飾：即多發生在組蛋白末端“尾巴”的乙酰化、磷酸化、甲基 化和泛素化等。主要發生在組蛋白末端的尾部，尤其是核心組蛋白的氨基末端尾部。組蛋白末端部分含 有一些帶活性基團的氨基酸殘基，這些氨基酸殘基成為各種化學修飾的靶點。組蛋白乙酰化（酶：HAT，histone acetyl transferases）：轉錄激活的標志，多發于組蛋白 暴露在外的N端尾巴。脫乙酰化（酶：HDAC，histone deacetylase）與轉錄抑制相關， 并參與多條信號傳導通路

10、。組蛋白甲基化（酶：HMT，histone methyltransferases）：賴氨酸和精氨酸都可以被甲基化， 其結果可以是激活或者抑制轉錄。組蛋白泛素化（酶： E1s, ubiquitin-activating enzymes; E2s, ubiquitin-conjugating enzymes; E3s, ubiquitin ligases） ： H2AK119泛素化與抑制轉錄有關；相反H2BK120泛素化激活轉 錄，并在組蛋白伴侶分子FACT幫助下在轉錄延伸中發揮作用。組蛋白SUMO化:4種核心組蛋白都可發生，在H4、H2A、H2B上都已發現了一些特異位 點。組蛋白SUMO化拮抗在

11、同一賴氨酸殘基上的乙酰化和泛素化，因而具有抑制轉錄的 作用。組蛋白聚ADP核糖基化：可以在組蛋白上加上1個(酶：MART, mono-ADP- ribosyltransferase)或多個 ADP 分子(酶：PARP, poly-ADP-ribosepolymerase)。其活性依賴 于缺口單鏈或雙鏈DNA的存在。可引起DNA部分地與核心組蛋白分離(構象變化可逆)。脯氨酸異構化(酶:PPIase， peptidylprolyl isomerase, or Prolyl isomerase)：脯氨酸順勢和 反式構象的轉變會嚴重扭曲多肽鏈的骨架。酵母中發現，FPR4能催化H3尾部的脯氨酸 異構化(

12、H3P38),并調節H3P36的甲基化水平。組蛋白尾部上的大量修飾使得它們之間可能互相干擾，修飾間的相互對話可能發生在不 同水平。細胞不同階段和不同功能活動中組蛋白化學修飾可以是不同的，主要表現為： 組蛋白化學修飾類型可能是單一的，也可能是多種聯合；空間上，各種化學修飾的組蛋白底物可能相同，也可能不同；時間上，各種化學修飾可能是同時的，也可能不同時；功能上，各種化學修飾的效應可能是協同的，也可能相反。真核基因正性調節占主導真核基因有正、負調節機制，但負調控元件并不普遍存在，雖然轉錄表達也有阻遏和激 活或兩種作用間有者，但真核染色質的緊密結構不允許基因隨機轉錄，真核基因表達多 需要主動激活，因此

13、，真核基因表達以正性調控占主導。基因調控蛋白TATA易因轉錄因了RNA聚合酶II基因調控生白嬴基因調控蛋白TATA易因轉錄因了RNA聚合酶II基因調控生白嬴2-4基因X的基因調控區域基因轉錄的順式調節調控序列 網隔DMA啟動子RNA的錄本在分子遺傳學領域，相對同一染色體或DNA分子而言為“舊式”(cis),對不同染色體或DNA分子而言為“反式(trans)。力慎式作用元件，即同一 DNA分子中具有轉錄調節功能的特異DNA序列。真核基因力慎式作用元件包括：啟動子、增強子、沉默子和絕緣子。啟動子(promoter)RNA聚合酶周圍的一組轉錄控制元件，即轉錄起始位點-1及其5端上游100-200bp

14、內 的一組720bp的DNA序列，是決定RNA聚合酶II轉錄起始和轉錄頻率的關鍵元件。 啟動子至少包括一個轉錄啟示位點(transcription start site，TSS，真核基因為-30，-75，- 90)以及一個以上的機能元件。機能元件典型的為TATA盒，共有序列為TATAAAA通常位 于-30-25bp區，是上游啟動子和增強子產生誘導性效應所必須。TATAtataaaaGCGGGCGGCAAGGCCAATCT八聚體AIIIGCATK BGGGACTTCCATFCTGACGT分類：核心啟動子元件(core promoter element, CPE: RNA聚合酶II起始轉錄所必需的

15、最小的 序列，包括轉錄起始點、其上游-30 -25bp處的TATA盒和距起始點位點約-40 +50bp 范圍的DNA序列。單獨作用只能確定轉錄位點和產生基礎水平的轉錄。上游啟動子元件(Upstream promoter element， UPE)，不含TATA盒或不通過TATA盒轉 錄，分為兩類：一類是位于轉錄起始點上游-110 -30bp區域富含GC盒(GGGCGG)的 啟動子，它含有多個轉錄起始點。該啟動子最初最初發現于一些管家基因，這些基因5 端上游富含GC，沒有TATA盒，但有數個轉錄因子Sp-1(specificity protein 1)結合位點， 且分布跨度大，對基本轉綠化話有重

16、要作用。另一類既無TATA盒也無GC盒的啟示轉 錄，RNA聚合酶II的轉錄起始于一個或數個成簇的起始子(initiator)上，它只有較弱保守 序列5 -PyPyCAPyPyPyPyPy-3，它與相應的蛋白質因子結合能提高或改變轉錄效率。 不同基因的上游啟動子元件及其位置不同，使得不同基因表達有別。增強子(enhancer)：遠離轉錄起始點(130 kb),決定基因的時間、空間特異性表達增強 啟動子轉率活性的DNA序列。增強子發揮作用的方式通常與方向、距離無關，增強子可 位于基因的上游或下游的幾百或幾千個堿基對處，起跨度為100200bp,其中的核心組 件約812 bp,可以但拷貝或多拷貝串聯

17、的形式存在。增強子的作用特點可歸結如下：(1)增強子提高同一條DNA鏈上基因轉錄的效率，可以遠距離作用，通常14kb,個別 情況可距離30 kb,而且在基因的上下游都能起作用；(2)增強子在DNA雙鏈中沒有5和3的方向性，方向倒置依然能起作用；(3)增強子和啟動子常連續或交替覆蓋，有些機能元件即可在增強子也可以在啟動子 中出現；(4)增強子對啟動子沒有嚴格的專一性，同一增強子可以影響不同的啟動子；(5)增強子一般具有組織或細胞特異性。增強子的作用機理目前尚不明確，可能作為反式作用元件的“入口”而起作用，或/和通 過蛋白之間的相作用，形成增強子和啟動子間的“成環連接的模式活化轉錄。沉默子(sil

18、encer)：沉默子是 DNA 中的負調控元件(negative regulatory element, NRE)能 結合轉錄調節的抑制子從而阻礙RNA聚合酶的進入，抑制基因轉錄。沉默子的作用可不受距離和方向(有例外)的限制，并可對異源基因的表達起作用。經典的沉默子元件與蛋白結合多直接干擾基本轉錄因子(general transcription factor, GTF) 的裝配，主動地抑制基因；非經典的負調控元件一般通過抑制其它上游元件被動地抑制 基因。絕緣子(insulator)：約幾百個堿基對，通常位于啟動子與正調控元件(增強子)之間，或活 化基因與異染色質之間。絕緣子本深沒有正負效應，起

19、作用是不讓其他其它調控元件對活化效應或失活效應發生 作用。絕緣子重要功能是對抗增強子對啟動子不加鑒別地發揮作用，阻斷增強子的效應擴撒。 因而絕緣子增加了基因調控的精準性。基因轉錄的反式調節蛋白質因子可分為三大類：1、第一類為RNA聚合酶和基本轉錄因子(general transcription factors. GTFs)。它們結合 在靶基因的啟動子上，形成前DNA復制起始復合體(pre-initiation complex, PIC),啟動基 因的轉錄。2、第二類為特異轉錄因子(如激活因子和抑制因子)。它們是一類與靶基因啟動子和增強子特異結合的轉錄因子，具有細胞及基因特異性，可以增強或抑制靶

20、基因的轉錄。3、第三類是輔調節因子，它們往往在轉錄因子和前DNA復制起始復合體之間形成橋梁作用，還可以改變局部染色質的構象，對基因轉錄的起始具有推動作用。基本轉錄機件1)RNA 聚合酶(RNA polymerase):1、RNA聚合酶I轉錄核糖體RNA，其轉錄產物是45S rRNA，經剪接修飾生成除小亞基rRNA (SSrRNA)外的各種 rRNA；2、RNA聚合酶H主要轉錄編碼蛋白質的基因和一些snRNA；3、RNA聚合酶HI轉錄產物都是相對分子質量小的RNA tRNA、SS rRNA、snRNA .2)基本轉錄因子表1-2 RNA聚合酹II的基本轉錄因子轉錄因子分子成1 (kD)功能TBP

21、30與TATA盒給合TF 口 E433介導RNA聚含制II的結合TF 11 F3。. 74解旋酷TF II 34. 37ATP醯TF U H62,的解旋微TFHA12, 19. 35穩定TFH-D的結合TFill120促進TFH-D的結合TATA結合蛋白TBP和至少8個TBP協同因子(TBPassociated factor, TAF)組成TFllD,是 第一個與DNA結合的因子，3種RNA轉錄時都需要。反式作用因子(1)蛋白質因子的DNA識別或DNA結合域：最常見的DNA結合域結構形式是鋅指結 構及堿性氨基酸所形成的a螺旋。此外還有堿性亮氨酸拉鏈和堿性螺旋一環一螺旋等結 構鋅指(zinc f

22、inger, Znf)結構：螺旋一轉角一螺旋(helix-turn-helix, HTH)及螺旋一環一螺旋(helix-loop-helix, HLH)結 構 堿性亮氨酸拉鏈(basic leucine zipper, bZIP)：蛋白質因子的轉錄激活域轉錄激活域(activating domain)通常由DNA結合結構域以外的30100個氨基酸殘基組 成。據氨基酸組成特點，轉錄激活域分為：帶負電荷的a螺旋結構或酸性a螺旋(acidic a-helix)：含有由酸性氨基酸殘基組成的 保守序列，多呈帶負電荷的親脂性。GAL-4、GCN-4、糖皮質激素受體和AP-1 / Jun等都 含有這種及結構

23、域。增加激活區的負電荷數能提高激活轉錄的水平，可能是通過非特異 性相互作用與轉錄起始復合物上的TFIID等因子結合生成穩定的轉錄復合物而促進轉錄。 富含谷氨酰胺結構(glutamine-rich domain) ： SP-1的N末端含有2個主要的轉錄激活 區，氨基酸組成中有25%的谷氨酰胺，很少有帶電荷的氨基酸殘基。酵母的HAP-l、HAP- 2和GAL-2及哺乳動物的OCT-1、OCT-2、Jun、AP-2和SRF也含有這種結構域。富含脯氨酸結構proline-rich domain)： CTF家族(包括CTF-1、CTF-2、CTF-3)的C末端與 其轉錄激活功能有關，含有20%一 30%

24、的脯氨酸殘基。輔調節因子(coregulators)通過直接或間接地與特異轉錄因子或基本轉錄機件的蛋白亞基結合而參與基因轉錄的 調控。例如，特異轉錄因子核受體與DNA結合之后，會與一系列有效轉錄所必需的輔調 節因子(coregulator)相互作用，使基因表達的調控更為有效和精細。不同細胞對同一核 受體的反應差異，也可能是由于不同細胞中所含的輔調節因子不同所致。輔調節因子按 其作用可區分為：輔激活因子(coactivator)和輔抑制因子(corepressor)。輔激活因子作為核受體和基礎轉錄復合物之間的橋梁分子發揮作用，且調節了不同靶基 因的表達，參與了核受體反應的細胞特異性調節，并與其他

25、信號途徑相互聯系。它們通 過蛋白質一蛋白質直接相互作用激活基因轉錄。另外一類輔激活因子不但能與特異轉錄 因子和基本轉錄機件結合而起橋梁作用，而且本身還具有乙酰化轉移酶的活性，參與染 色質的重塑和基因轉錄的調控。輔抑制因子核受體中的視黃酸受體、甲狀腺素受體等在無配體結合時，也能與DNA上 相應反應元件結合，不過這時與核受體結合的不是輔激活因子而是輔抑制因子，對基因 的轉錄起抑制作用。其機理是使組蛋白脫乙酰基，以加強組蛋白與DNA的結合，使染色 質重趨緊密化而不利于轉錄。另外，核受體與輔抑制因子結合的區域，也正是輔激活因 子所識別和結合的區域，即輔抑制因子可排斥輔激活因子與核受體的結合。輔抑制因子

26、 NCoR(nuclear corepressor receptor)及 SMRT (silencing mediator for retinoid and thyroid hormone receptors)均可特異地與甲狀腺素受體及視黃酸受體相結合，以抑制基 因的轉錄。NCoR / SMRT常與轉錄抑制因子Sin3A配合，匯集另一類輔抑制因子HDAC(組 蛋白脫乙酰基酶，histone deacetylase)及其他相關蛋白形成“抑制復合體”，達到轉錄抑 制的效果。當核受體一旦與相應激素或配體結合時，受體的構象改變，使NCoR / Slx/IRT等輔抑制因子脫離核受體，而代之以SRC-1、

27、CBP2p300等輔激活因子與核受體結合，從 而激活基因的轉錄。中介因子(mediators)中介因子 是一類能與轉錄因子相互作用，影響轉錄因子功能的蛋白質復合體。這些復 合體一般由718個亞基組成。中介因子既可激活基因轉錄又可抑制基因轉錄，各種中 介因子在基因轉錄調控中的作用不盡相同。中介因子DRIP、ARC、CRSP、SUR2的主要激活基因轉錄，可能是通過與轉錄因子和RNA 聚合酶H的相互作用而在轉錄前起始復合體的形成上起橋梁的作用，并可能通過輔助TF II H對RNA聚合酶H CTD的磷酸化促進轉錄的延伸。NAT可以抑制轉錄，抑制效應可能是通過其亞基Cdk8實現的，Cdk8使TFHH的H

28、亞基 磷酸化，抑制TF HH對對RNA聚合酶H CTD的磷酸化轉錄*。而TRAP/SMCC在不同 條件下既可以活化轉錄，又可以抑制轉錄。基因轉錄的延伸和終止在延伸因子(elongation factor)如 TFHF、ELL、elongin、S H、TF H H、P-TEFb 等)作用下， RNA聚合酶H轉錄起始復合物脫離轉錄起始位點順著轉錄出的RNA鏈開始延伸。這些 因子的作用各有不同，但大多數是通過增強聚合酶克服其延伸阻力來調控轉錄的延伸。 SH:激活RNA聚合酶H的3 5核酸酶活性，使暫停的RNA聚合酶繼續延伸； ELL和elongin抑制聚合酶的暫停作用；TFHH和P-TEFb則通過磷

29、酸化作用修飾RNA聚合酶促進延伸)。真核基因轉錄終止的機制還不清楚。主要是在某種機制的作用下，RNA聚合酶延伸復合 物脫離模板，而不是RNA聚合酶指導的RNA合成停止。然后，轉錄本在3,下游再經一 類蛋白質因子等特異性內切酶的作用，使RNA鏈在連接多聚核昔接尾處斷裂。真核基因轉錄后調控：指基因轉錄起始后對轉錄產物進行一系列修飾、加工的過程，主 要包括轉錄的提前終止、mRNA的剪接和加工、RNA出核及胞質內定位的調控、RNA編 輯、mRNA的穩定性、小RNA對基因表達抑制的調控等多個環節。轉錄后調控可以使遺 傳信息有更加多樣的選擇性。(一)轉錄的提前終止(transcription attenu

30、ation)真核生物的轉錄提前終止可以有很多不同的機制。可能由于DNA雙螺旋的模板鏈受到 壓縮核小體結構影響、DNA雙螺旋結構彎曲，或者沉默子和其他負性元件形成DNA鏈 的環狀結構的影響等，使轉錄起始復合物被迫停止在一定的位置上，轉錄鏈終止。真核細胞轉錄提前終止產生的RNA片段可能像選擇性剪接錯誤(見后述)產生的無意義 RNA 一樣被降解。因而也構成基因表達調控的一種機制。(二)mRNA的選擇性剪接真核生物剛轉錄生成RNA是一個單順反子mRNA的前體(pre-mRNA)，經過剪接(splicing) 移除含內子(introns)片段并連接(exons)片段后才成為成熟的mRNA (簡作mRNA

31、)。. RNA的剪接方式在剪接過程中，剪接體依次刪除mRNA前體中的所有內含子的“規范”的剪接方式稱為 常規剪接(constitutive splicing);然而有約40%60%的基因存在不同的剪接方式，稱為變 位剪接(alternative RNA splicing,又稱選擇性剪接或可變剪接)。對于小內含子基因，剪接因子識別內含子兩側的剪接位點形成剪接復合體，稱為內含子 界定(intron definition)；對于大內含子基因，剪接因子尋找外顯子兩側相匹配的3和5 剪接位點形成剪接復合體稱為外顯子界定(exon definition)。變位剪接，使得同一基因可以產生產生多種不同類型的m

32、RNA轉錄產物，編碼具有各種 功能的蛋白質，增加蛋白質的多樣性及生物功能的復雜性。Ekofi esHiip口卜門口Mutu-allv oxclusfvc LlnKcoiwE.選擇性剪接的調控mRNA的剪接是基于對剪接位點的識別，剪接體（spliceosome）完成。Spliceosome = 5 snRNAs （U1, U2, U4. U5,U6） + 200 proteins=5 snRNPs （小核 RNA-蛋白質顆 粒）+ 50 proteins這些蛋白質因子有富含精氨酸和絲氨酸的SR蛋白和非SR蛋白，包括hnRNP、RNA螺旋 酶、激酶等。選擇性剪接位點選擇機制與基本剪接機制是緊密聯系

33、的，剪接體中的剪接 因子也參與了對選擇性剪接的調控。剪接位點的選擇受許多順式元件和反式因子的調控，順式元件可以位于外顯子內或內含 子內，反式因子可以通過識別正性（剪接增強子）或負性（剪接沉默子）的順式元件對 不同的剪接位點進行選擇。調控選擇性剪接的反式因子也包括：基本剪接因子和特異性 剪接因子兩類。基本剪接因子間的協同作用和拮抗作用以及相對豐度的改變可以影響剪接位點的選擇； 特異性剪接因子可以調控特異的剪接過程。RNA剪接的順式元件和反式因子：剪接復合體在pre-mRNA形成的系列復合過程shRnP,srflNP,srfqNPsrRNRsnRNPB 3H甲版Exon I&3noh R?lypy

34、rimidine * splice site point traci/IH complexZB iYlshRnP,srflNP,srfqNPsrRNRsnRNPB 3H甲版Exon I&3noh R?lypyrimidine * splice site point traci/IH complexZB iYlAl BEInrtrondollnHlon eonipl&xjeBQ-(A；IAC SURA GW(三)RNA出核和轉運調控在哺乳動物中，被轉運出核的RNA僅占生成RNA總數的1/20,大多數RNA都被剪接加工，其碎片(被切除的內含子，RNA 3端或poly(A)的序列)、加工不完全的RN

35、A和被破 壞的RNA均在細胞核內被外切體復合物(exosome complex)降解。外切體的核心是一個由六個亞基組成的環狀結構，外圍的亞基都結合在這一環狀結構上。外切體包含一些不同的核酸內切酶亞單位，可以降解不同的RNA。RNA分子的出核轉運是在對mRNA加工完成后進行的。因此任何阻礙RNA剪接完成的 機制都將成為RNA出核的障礙。(四)RNA編輯RNA編輯指除剪接以外的導致RNA序列發生改變的過程。RNA編輯可以導致堿基刪除 (delition)、插入(加0內。川或嵌合體(chimera)RNA的形成，或堿基改變等變化。RNA編輯 反應是由一些被稱為指導RNAs (guide RNAs，g

36、RNAs)的小分子RNA所介導的。uuuuTernknal U tranleras (TUTasc) orSxonucleasChimera tarmjiMoHDeielloni 卜 U)IniSriion uuuuTernknal U tranleras (TUTasc) orSxonucleasChimera tarmjiMoHDeielloni 卜 U)IniSriion (*U)三、真核基因mRNA與翻譯水平調控：蛋白質的生物合成即翻譯包括肽鏈合成的起始、 延伸和終止3個階段。其中翻譯起始的調控最為重要。真核生物的翻譯需要大量的因子 參與，mRNA特異性因子解旋mRNA5末端，40S核

37、糖體沿mRNA滑動等決定了翻譯相 關因子的磷酸化控制蛋白質起始作用，mRNA的結構和穩定性也與翻譯調控密切相關。(一)起始因子磷酸化真核生物在應激情況下，通過激活蛋白激酶使其起始因子(eIF2A, Eukaryotic translation initiation factor 2A)的磷酸化,在翻譯水平調節基因的表達，這是一種重要的調節方式。eIF2A磷酸化后，除了對大多數mRNA翻譯起抑制作用外，還能特異性激活某些mRNA 的翻譯，合成特異的蛋白質，以調節靶基因的表達。這種調節機制在生物體中非常保守， 可能存在較廣泛，是生物體適應環境變化并生存下來行之有效的手段之一。eIF2的磷酸化對翻譯

38、的抑制作用當細胞受到饑餓、高溫或病毒感染時，蛋白質合成速率就會下降，這主要通過蛋白激酶 對翻譯起始因子eIF2磷酸化實現的。eIF2由3個亞單位組成，它可以在ATP的參與下與Met - tRNA特異結合。在蛋白質正常合成過程中，40S起始復合物滑動至起始密碼AUG時，與60S亞單位核糖 體結合形成80S翻譯起始復合物，進行肽鏈的合成和延伸，同時釋放eIF2和GTP。eIF2 再次進入eIF2-GTP-Met-tRNAi復合物形成的循環中，繼續進行翻譯起始過程。當eIF2被蛋白激酶HRI磷酸化后，對GDP和eIF2B親和力明顯增高，抑制了 eIF2的再 循環，從而抑制了蛋白質的生物合成oeIF2

39、活性水平的調控對哺乳動物細胞尤其重要， 可以使其進入非增生的靜止狀態(G0期)。eIF4F的磷酸化對蛋白質合成速率的激活作用a亞單位eIF4FE最小(相對分子質量2.5X104),可直接與mRNA的5 m7G帽子結合， 又稱帽子結合因子(cap binding factor)；Y亞單位p220最大(相對分子質量2.2X 105),可能在eIF3和40S核糖體亞單位相互作用 時為RNA和主要蛋白結合提供靜電接觸；B亞單位eIF4FA是依賴于RNA的ATP酶(相對分子質量4.4X104),可使eIF4FAlI更好地 結合在復合物上。正常翻譯時，eIF4F與mRNA5 的m7G結合后，40S-eIF

40、2-GTP-Met-tRNAi復合物才能與 mRNA相連，進入翻譯起始階段。用蛋白激酶C(PKC)在體外將eIF4F磷酸化后，在高活 化的無細胞翻譯體系中，其比活性可增高5倍。GCN4 mRNA翻譯的調控典型的真核基因翻譯起始于mRNA 5 末端第一個被核糖體小亞基掃描到的AUG。如果 識別位點非常貧乏，核糖體小亞基的掃描就會跳到mRNA上的第二個或第三個AUG密 碼而忽略第一個AUG,這種現象被稱為“掃描遺漏”(leaky scanning)。這種“掃描遺漏” 可以使從相同的mRNA中生成兩種或更多的密切相一關的蛋白質，它們僅在氨基末端有 所不同。一些基因生成在氨基末端連有一個信號序列和無此序列的相做的蛋白質，使其 在細胞中有兩個不同的定位。真核基因還可以通過一個或多個上游開放讀碼框(uORF, supstream open reading frames) 進行翻譯調控。由uORFs編碼的氨基酸序列通常并不重要，有些uORFs只具有調節功 能。如果在mRNA分子中出現一個uORF,正在掃描的核小體起始復合物就會在到達蛋 白質編碼序列前與之結合，使核小體翻譯uORF并與mRNA分離，從而抑制下游基因的