真核生物的基因結(jié)構(gòu)包括編碼區(qū)和非編碼區(qū)。
編碼區(qū)
編碼區(qū)其實是斷裂基因結(jié)構(gòu)，也就是不連續(xù)基因。具有蛋白編碼功能的不連續(xù) DNA 序列稱為外顯子，外顯子之間的非編碼序列為內(nèi)含子。
每個外顯子和內(nèi)含子接頭區(qū)都有一段高度保守的一致序列，即內(nèi)含子5’末端大多數(shù)是 GT 開始，3’末端大多是 AG 結(jié)束，稱為 GT-AG 法則，是普遍存在于真核基因中 RNA 剪接的識別信號。
第一個外顯子首端 和 最后一個外顯子末端，分別為翻譯蛋白的起始密碼子 和 終止密碼子。
非編碼區(qū)
首位和末位外顯子兩側(cè)的區(qū)域為非編碼區(qū)，也可以叫做側(cè)翼序列，側(cè)翼序列中包含一些調(diào)控元件，比如啟動子、終止子，還可能有增強(qiáng)子。
上游側(cè)翼序列包含啟動子區(qū)域，啟動子區(qū)域包含：
- 5’端 TSS 上游約20～30個核苷酸的位置，有** TATA 框(TATA box)**，堿基序列為TATAATAAT，是RNA聚合酶的重要的接觸點，它能夠使酶準(zhǔn)確地識別轉(zhuǎn)錄的起始點并開始轉(zhuǎn)錄，影響著轉(zhuǎn)錄開始的位點。
- 5’端 TSS 上游約70～80個核苷酸的位置，有 CAAT 框(CAAT box)，堿基序列為GGCTCAATCT，是 RNA 聚合酶的另一個結(jié)合點，它控制著轉(zhuǎn)錄的起始頻率，而不影響轉(zhuǎn)錄的起始點。
- GC 框（GC box），位于 CAAT 框的兩側(cè)，由 GGCGGG 組成，是一個轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)區(qū)，有激活轉(zhuǎn)錄的功能。
增強(qiáng)子可位于轉(zhuǎn)錄起始位點上游或下游，一般在5’端轉(zhuǎn)錄起始位點上游約100個核苷酸以外的位置，它不能啟動一個基因的轉(zhuǎn)錄，但有增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄的作用。
沉默子：抑制轉(zhuǎn)錄
終止子：AATAAA 序列和其下游的反向重復(fù)序列。終止子區(qū)域包含：
- 在3’端終止密碼子下游有 AATAAA 短序列，可對 mRNA 的多聚腺苷酸化有重要作用：在 polyA 化之前，mRNA 的3‘端會水解掉10～15個堿基。AATAAA 作為 RNA 裂解信號，指導(dǎo)核酸內(nèi)切酶在此信號下游10～15堿基處裂解 mRNA；在聚合酶作用下，在成熟 mRNA 的3‘端加150～250個A的 poly A。
- AATAAA 序列的下游是一個反向重復(fù)序列（約7～20核苷酸對），位于轉(zhuǎn)錄終止位點之前，經(jīng)轉(zhuǎn)錄后可形成一個發(fā)卡結(jié)構(gòu)。發(fā)卡結(jié)構(gòu)阻礙 RNA 聚合酶移動，轉(zhuǎn)錄終止。
從轉(zhuǎn)錄起始位點到終止位點轉(zhuǎn)錄出來的 RNA 便是前體 RNA 分子，經(jīng)過內(nèi)含子的剪切，以及5 ‘加帽子結(jié)構(gòu)和3‘加 PolyA 的修飾，形成成熟的 mRNA。
5’UTR 和 3‘UTR，5’端帽子結(jié)構(gòu)與起始密碼子之間的區(qū)域，3’的 polyA 和終止密碼子之間區(qū)域，不編碼蛋白質(zhì)。miRNA 經(jīng)常結(jié)合于 3‘UTR，從而引起 mRNA 降解。mRNA 的5’端帽子結(jié)構(gòu)是 mRNA 翻譯起始的必要結(jié)構(gòu)，對核糖體識別 mRNA 提供了信號，協(xié)助核糖體與 mRNA 結(jié)合，使翻譯從 AUG 開始。帽子結(jié)構(gòu)可增加 mRNA 的穩(wěn)定性，保護(hù) mRNA 免遭 5’→3‘ 核酸外切酶的攻擊。
關(guān)于mRNA的基本概念
1、編碼區(qū)：從起始密碼子AUG開始，經(jīng)過一連串編碼氨基酸的密碼子直至終止密碼子的堿基序列；
2、5’端上游非編碼區(qū)（5’UTR）：位于ATG之前不編碼的堿基序列；
3、3’端下游非編碼區(qū)（3’UTR）：位于終止密碼子之后不翻譯的區(qū)域。
4、單順反子mRNA：只編碼一個蛋白的mRNA；
5、多順反子mRNA：編碼多個蛋白質(zhì)的mRNA；
帽子結(jié)構(gòu)的功能
1、有助于mRNA越過核膜，進(jìn)入胞質(zhì)；
2、保護(hù)5’端不被核膜降解；
3、翻譯時供IFiii和核糖體識別，是翻譯所必須的；而原核生物是通過起始密碼子AUG上游的一段SD序列的保守區(qū)與核糖體結(jié)合
多聚A尾的功能
1、是mRNA由核內(nèi)進(jìn)入胞質(zhì)所必須的
2、增加了mRNA在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的穩(wěn)定性，mRNA剛進(jìn)入胞質(zhì)時，A尾較長，隨著mRNA在胞質(zhì)內(nèi)時間的延長，A尾逐漸變短，mRNA進(jìn)入降解的過程
3、可以促進(jìn)核糖體的有效循環(huán)
原核生物與真核生物mRNA的異同點
1、原核生物中mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯發(fā)生在同一個細(xì)胞空間，而且?guī)缀跏峭瑫r完成的；
真核生物中mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯表達(dá)發(fā)生在不同的時間和空間范疇內(nèi)。
2、原核生物mRNA的5’端無帽子結(jié)構(gòu)，3’端沒有或只有較短的多聚A尾結(jié)構(gòu)，mRNA降解快，半衰期短；
大多真核生物mRNA的5’端有帽子結(jié)構(gòu)，3’端具有一段大約50-200bp的多聚A尾結(jié)構(gòu)。
3、許多原核生物以多順反子的形式存在；
而真核生物以單順反子的形式存在。
4、原核生物以AUG為起始密碼子，有時以GUG, UUG為起始密碼子；
真核生物只以AUG為起始密碼子。
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