生物信息學(xué)基礎(chǔ)——基因表達(dá)過(guò)程
2016年11月15日 19:10:55 vickyleexy 閱讀數(shù)：799
遺傳信息(DNA)→轉(zhuǎn)錄→mRNA→翻譯→蛋白質(zhì)分子**
- 轉(zhuǎn)錄
- 翻譯
- 名詞解釋
- CDS與ORF的聯(lián)系與區(qū)別
- 圖解
轉(zhuǎn)錄
在RNA聚合酶的催化下，以DNA為模板合成mRNA的過(guò)程稱為轉(zhuǎn)錄（transcription）。在雙鏈DNA中，作為轉(zhuǎn)錄模板的鏈稱為模板鏈（template strand）或反義鏈（antisense strand）；而不作為轉(zhuǎn)錄模板的鏈稱為編碼鏈（coding strand）或有義鏈（sense strand），編碼鏈與模板鏈互補(bǔ)，它與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的差異僅在于DNA中的胸腺嘧啶（T）變?yōu)镽NA中的尿嘧啶（U）。 —— [ 百度百科 ]
轉(zhuǎn)錄后進(jìn)行加工：
1.剪接
一個(gè)基因的外顯子和內(nèi)含子都轉(zhuǎn)錄在一條原始轉(zhuǎn)錄物RNA分子中，稱為前mRNA（pre-mRNA），又稱核內(nèi)異質(zhì)RNA（heterogenuous nuclear RNA，hnRNA）。因此前mRNA分子既有外顯子序列又有內(nèi)含子序列，另外還包括編碼區(qū)前面及后面非翻譯序列。這些內(nèi)含子序列必須除去而把外顯子序列連接起來(lái)，才能產(chǎn)生成熟的有功能的mRNA分子，這個(gè)過(guò)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(gè)外顯子交界的AG處。
2.加帽
幾乎全部的真核 mRNA 端都具“帽子”結(jié)構(gòu)。雖然真核生物的mRNA的轉(zhuǎn)錄以嘌呤核苷酸三磷酸（pppAG或pppG）領(lǐng)頭，但在5’端的一個(gè)核苷酸總是7-甲基鳥核苷三磷酸（m7GpppAGpNp）。mRNA 5’端的這種結(jié)構(gòu)稱為帽子（cap）。不同真核生物的mRNA具有不同的帽子。
mRNA的帽結(jié)構(gòu)功能：①能被核糖體小亞基識(shí)別，促使mRNA和核糖體的結(jié)合；②m7Gppp結(jié)構(gòu)能有效地封閉RNA 5’末端，以保護(hù)mRNA免疫5’核酸外切酶的降解，增強(qiáng)mRNA的穩(wěn)定性。
3.加尾
大多數(shù)真核生物的mRNA 3’末端都有由100200個(gè)A組成的Poly(A)尾巴。Poly(A)尾不是由DNA編碼的，而是轉(zhuǎn)錄后的前mRNA以ATP為前體，由RNA末端腺苷酸轉(zhuǎn)移酶，即Poly(A)聚合酶催化聚合到3’末端。加尾并非加在轉(zhuǎn)錄終止的3’末端，而是在轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的3’末端，由一個(gè)特異性酶識(shí)別切點(diǎn)上游方向1320堿基的加尾識(shí)別信號(hào)AAUAAA以及切點(diǎn)下游的保守順序GUGUGUG，把切點(diǎn)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(shí)別信號(hào)發(fā)生突變，則切除作用和多聚腺苷酸化作用均顯著降低。
mRNA Poly(A)尾的功能是：①可能有助mRNA從核到細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)；②避免在細(xì)胞中受到核酶降解，增強(qiáng)mRNA的穩(wěn)定性。
翻譯
以mRNA作為模板，tRNA作為運(yùn)載工具，在有關(guān)酶、輔助因子和能量的作用下將活化的氨基酸在核糖體（亦稱核蛋白體）上裝配為蛋白質(zhì)多肽鏈的過(guò)程，稱為翻譯（translation）。
模板為mRNA，原料為20種游離的氨基酸，3個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸
名詞解釋
DNA復(fù)制：模板為雙鏈DNA，合成的新鏈與模板鏈一模一樣，原料為四種dNTP，為半保留復(fù)制，需要引物
mRNA（messenger RNA， 信使RNA) : 信使RNA是由DNA經(jīng)hnRNA剪接而成，攜帶遺傳信息的能指導(dǎo)蛋白合成的一類單鏈核糖核酸。
基因分為編碼區(qū)和非編碼區(qū)：編碼區(qū)包含外顯子和內(nèi)含子，一般非編碼區(qū)具有基因表達(dá)的調(diào)控功能，如啟動(dòng)子在非編碼區(qū)。編碼區(qū)則轉(zhuǎn)錄為mRNA并最終由外顯子部分翻譯成多肽（蛋白質(zhì)）。 外顯子和內(nèi)含子都被轉(zhuǎn)錄到mRNA前體hnRNA中，當(dāng)hnRNA進(jìn)行剪接變?yōu)槌墒斓膍RNA時(shí)，內(nèi)含子被切除，而外顯子保留。實(shí)際上真正編碼蛋白質(zhì)的是外顯子，而內(nèi)含子則無(wú)編碼功能。內(nèi)含子存在于DNA中，在轉(zhuǎn)錄的過(guò)程中，DNA上的內(nèi)含子也會(huì)被轉(zhuǎn)錄到前體RNA中，但前體RNA上的內(nèi)含子會(huì)在RNA離開細(xì)胞核進(jìn)行翻譯前被切除。
CDS：Coding sequence，蛋白質(zhì)編碼區(qū)，是編碼一段蛋白產(chǎn)物的序列，是結(jié)構(gòu)基因組學(xué)術(shù)語(yǔ)。
ORF：open reading frame，即開放讀碼框，是從一個(gè)起始密碼子開始到一個(gè)終止密碼子結(jié)束的一段序列；不是所有讀碼框都能被表達(dá)出蛋白產(chǎn)物，或者能表達(dá)出占有優(yōu)勢(shì)或者能產(chǎn)生生物學(xué)功能的蛋白。
CDS與ORF的聯(lián)系與區(qū)別：
CDS，是編碼一段蛋白產(chǎn)物的序列。 CDS必定是一個(gè)ORF。但也可能包括很多ORF。 反之，每個(gè)ORF不一定都是CDS。
ORF—–translation,
CDS—-transcription
translation 是理論上的，而transcription則顯然是事實(shí)存在的。
外顯子拼接形成成熟的mRNA，多數(shù)基因都有UTR，它們也是外顯子拼接的產(chǎn)物，所以，你會(huì)發(fā)現(xiàn)mRNA的長(zhǎng)度要大于CDS，只有CDS才編碼蛋白，AUG以前的mRNA編碼前導(dǎo)序列。
外顯子并不一定編碼蛋白質(zhì)，成熟mRNA的UTR也可以是外顯子，外顯子就是RNA剪接后留下的部分。（外顯子不一定永遠(yuǎn)是外顯子，內(nèi)含子也不一定永遠(yuǎn)是內(nèi)含子）
外顯子與CDS區(qū)不是完全一致的，CDS區(qū)一定屬于外顯子，但是外顯子不一定是CDS區(qū)，也就是說(shuō)外顯子不一定都能翻譯成蛋白的。 mRNA包括UTR和CDS！
