RNA合成

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RNA合成，RNA聚合酶以DNA的一条链为模板转录产生与模板链互补的RNA链，把遗传信息从DNA传递到RNA的过程。

目录

基本内容

细胞内的RNA主要是信使RNA(mRNA)、转移RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)三大类，它们都从相关基因转录而来。转录按5′→3′方向进行，包括起始、延伸和终止三个步骤。原核生物细胞内所有RNA都由一种RNA聚合酶合成。RNA聚合酶全酶可分成2个组分，由α2ββ′4个亚基组成的核心酶和σ因子。DNA上有一段称为启动子的调控顺序，它促进RNA聚合酶的结合和识别转录起始位点。聚合酶在σ因子作用下结合在启动子上，使DNA双链解开形成转录泡，并于准确的位置开始转录。RNA聚合酶沿DNA链移动，连续引起局部DNA链瞬间解开，在模板指导下核心酶按碱基配对原则结合核苷酸并形成磷酸二酯键连接核苷酸，RNA链不断延伸直到DNA模板的转录终止区，新生RNA链上出现终止信号，转录复合体解体，RNA链释放。真核生物有3种不同的RNA聚合酶。RNA聚合酶Ⅰ合成18S、28S和5.8S3种rRNA；RNA聚合酶Ⅱ合成mRNA和一些小分子核RNA(snRNA)；RNA聚合酶Ⅲ合成5SrRNA、tRNA和一些snRNA。这些聚合酶在蛋白质转录因子协助下与启动子结合而起始RNA的合成，转录过程与原核生物相似。细菌合成的mRNA常以多顺反子存在，使功能相关的一些多肽从一条mRNA链上合成，有利于基因的调控。真核生物RNA的合成在细胞核内进行，mRNA一般是单顺反子，仅有一个多肽的信息，转录产生的初始转录物是mRNA前体，与基因的顺序完全互补，需经复杂的加工成为有活性的成熟mRNA后才能进入细胞质。mRNA的加工主要有：①5′端加帽，在mRNA前体的5′末端加上7–甲基鸟嘌呤核苷酸“帽子”，它保护mRNA并为蛋白质合成提供信号；②3′端加尾，在mRNA前体的3′末端加上20～200个腺苷酸组成的多聚腺苷poly(A)“尾巴”，这对mRNA从核进入细胞质并保持稳定是重要的；③内含子的剪接，mRNA前体含有成熟mRNA中不存在的内含子顺序，通过snRNA和蛋白质复合物形成的剪接体精确除去内含子，同时把含编码顺序的外显子连接起来形成完整有活性的成熟mRNA。真核细胞各种基因中内含子的数目从几个到几十个不等，一般内含子的核苷酸数比外显子的要多得多，剪接后mRNA前体90%核苷酸序列被除去。在高等生物中发现，不同细胞、不同发育阶段和不同生理状态下，一个mRNA前体因不同的剪接方式可以产生多种成熟的mRNA。还发现通过在mRNA编码区发生碱基的插入、丢失或转换等编辑过程改变遗传信息的现象。这些机制使基因可以表达出更多的蛋白质满足各种功能的需要。RNA转录是遗传信息传递的重要部分，RNA合成过程的每一个环节都会影响基因的表达水平。

合成RNA的原料

RNA可分为三种,即mRNA(信使RNA),tRAN(转录RNA),rRNA(核糖体). mRNA的功能就是把DNA上的遗传信息精确无误地转录下来，然后再由mRNA的碱基顺序决定蛋白质的氨基酸顺序，完成基因表达过程中的遗传信息传递过程。在真核生物中，转录形成的前体RNA中含有大量非编码序列，大约只有25%序列经加工成为mRNA，最后翻译为蛋白质。因为这种未经加工的前体mRNA(pre-mRNA)在分子大小上差别很大，所以通常称为不均一核RNA（heterogeneous nuclear RNA,hnRNA）。 合成蛋白质的原材料——20种氨基酸与mRNA的碱基之间缺乏特殊的亲和力。因此，必须用一种特殊的RNA——转移RNA（transfer RNA，tRNA）把氨基酸搬运到核糖体上，tRNA能根据mRNA的遗传密码依次准确地将它携带的氨基酸连结起来形成多肽链 rRNA一般与核糖体蛋白质结合在一起，形成核糖体（ribosome），如果把rRNA从核糖体上除掉，核糖体的结构就会发生塌陷。原核生物的核糖体所含的rRNA有5S、16S及23S三种。S为沉降系数（sedimentation coefficient），当用超速离心测定一个粒子的沉淀速度时，此速度与粒子的大小直径成比例。5S含有120个核苷酸，16S含有1540个核苷酸，而23S含有2900个核苷酸。而真核生物有4种rRNA，它们分子大小分别是5S、5.8S、18S和28S，分别具有大约120、160、1900和4700个核苷酸。

rRNA是单链，它包含不等量的A与U、G与C，但是有广泛的双链区域。在双链区，碱基因氢键相连，表现为发夹式螺旋。

rRNA在蛋白质合成中的功能尚未完全明了。但16 S的rRNA3’端有一段核苷酸序列与mRNA的前导序列是互补的，这可能有助于mRNA与核糖体的结合。 除了上述三种主要的RNA外，细胞内还有小核RNA(small nuclearRNA，snRNA)。它是真核生物转录后加工过程中RNA剪接体（spilceosome）的主要成分。现在发现有五种snRNA，其长度在哺乳动物中约为100-215个核苷酸。snRNA一直存在于细胞核中，与40种左右的核内蛋白质共同组成RNA剪接体，在RNA转录后加工中起重要作用。另外，还有端体酶RNA(telomeraseRNA)，它与染色体末端的复制有关；以及反义RNA(antisenseRNA)，它参与基因表达的调控。