多順反子

         

多順反子

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多順反子見於原核生物。意指一個mRNA分子編碼多個多肽鏈。這些多肽鏈對應的DNA片段則位於同一轉錄單位內，各自擁有起點和終點。

目錄

基本簡介

順反子的概念來自遺傳學中的順反重組試驗，是確定交換片段究竟在一個基因內還是屬於兩個基因的試驗，簡言之，一個順反子就是一個基因，多順反子就是多個基因。真核生物中也有多順反子，比如C.elegans共有13500個基因，約25%的是多順反子（polycistronicmRNA）。

分布範圍

mRNA存在於原核和真核生物的細胞質及真核細胞的某些細胞器（如線粒體和葉綠體）中。RNA病毒和RNA噬菌體中的RNA既是遺傳信息的載體又具有mRNA的功能。生物體mRNA種類的多少與生物進化水平有關，高等生物所含的遺傳信息多，mRNA的種類也多。生物體內某種mRNA的含量根據需要而有不同，如5齡蠶後部絲腺體的主要任務是快速合成大量絲心蛋白，因而編碼絲心蛋白的mRNA含量特別多。有些細菌需要不斷適應外部環境，其體內編碼某些誘導酶的mRNA的含量也較多。

原核和真核生物mRNA有不同的特點：①原核生物mRNA常以多順反子（見）的形式存在，即一條mRNA鏈編碼幾種功能相關聯的蛋白質。真核生物mRNA一般以單順反子的形式存在，即一種mRNA只編碼一種蛋白質。②原核生物mRNA的轉錄與翻譯一般是偶聯的，即轉錄尚未完畢，蛋白質的轉譯合成就已開始。真核生物轉錄的mRNA前體則需經後加工，加工為成熟的mRNA與蛋白質結合生成信息體後才開始，工作信息體中蛋白質與RNA之比約為3。③原核生物mRNA半壽期很短，一般為幾分鐘，最長只有數小時（RNA噬菌體中的RNA除外）。真核生物mRNA的半壽期較長，如胚胎中的mRNA可達數日。④原核與真核生物mRNA的結構特點也不同。

一級結構與功能的關係：原核生物mRNA一般5'端有一段不翻譯區，稱前導順序，3'端有一段不翻譯區，中間是蛋白質的編碼區，一般編碼幾種蛋白質。如大腸桿菌乳糖操縱子mRNA編碼3條多肽鏈；色氨酸操縱子mRNA編碼5條多肽鏈。也有單順反子形式的細菌mRNA，如大腸桿菌脂蛋白mRNA。原核生物mRNA分子中一般沒有修飾核苷酸，也沒有5'端帽子結構和3'端聚腺苷酸尾巴。在原核生物mRNA的起始密碼子（AUG）附近（5'方向上游）的一小段長短不等的順序，含有較多的嘌呤核苷酸，被稱為SD順序。它能和核糖體小亞基上的16SrRNA的3'端富含嘧啶核苷酸的區域配對結合，有助於帶有甲酰甲硫氨酸的起始tRNA識別mRNA上的起始密碼（AUG），使肽鏈合成從此開始。這段順序是1974年由J.夏因和L.達爾加諾發現的，所以稱為SD順序，也稱核糖體結合部位。原核生物mRNA的編碼區一般編碼幾種功能上相關聯的蛋白質，兩種蛋白質的編碼區之間常有一小段不翻譯的順序，叫做間隔區。有的噬菌體RNA中2個相鄰的順反子共用一段相同的編碼順序，例如，M噬菌體RNA中的溶菌蛋白編碼區共225個核苷酸中有189個核苷酸是由相鄰兩個蛋白質共用的。原核mRNA與真核mRNA一樣使用同一套三聯體密碼子（真核生物線粒體mRNA有例外）。原核生物合成氨基酸的操縱子mRNA的5'端前導順序上有一段順序稱作弱化子。弱化子具有兩種可以互變的構象，其中一種構象是轉錄終止的信號，能使轉錄中止（或衰減）。衰減調節是原核生物合成氨基酸的調控方式之一。

真核生物mRNA（細胞質中的）一般由5'端帽子結構、5'端不翻譯區、翻譯區（編碼區）、3'端不翻譯區和3'端聚腺苷酸尾巴構成。分子中除G構成帽子外，常含有其他修飾核苷酸，如A等。5'端帽子結構通常有3種類型，即：G（5'）ppp（5')N；G（5')ppp（5')N和G（5')ppp（5'）N。圖1b[真核生物mRNA結構示意圖b5'端帽子結構式，表示鹼基，表示鹼基是帽子的化學結構，N右邊的m代表核糖2'位羥基的甲基化。真核細胞線粒體中的mRNA無帽子結構。一般認為帽子的功能與翻譯的啟動有關。許多真核生物mRNA（如珠蛋白mRNA）除去帽子後翻譯效率大大降低。5'端不翻譯區，也叫前導順序。不同的真核mRNA的前導順序長度不同，有的只有10個核苷酸，有的則有200個核苷酸。與原核mRNA相似，真核mRNA5'端不翻譯區中常有一段順序與核糖體小亞基上的18SrRNA的3'端的一段順序互補並結合，這種結合與真核mRNA的翻譯啟動有關。

翻譯區（編碼區）使用的密碼子除線粒體（如人、牛和酵母線粒體）外與原核生物mRNA是一樣的。真核生物mRNA的起始密碼子都是AUG。真核和原核生物mRNA使用的密碼子也都有「簡併現象」，即幾種不同的密碼子翻譯出同一種氨基酸，但不同的mRNA中簡併密碼子的利用率是不同的，真核與原核生物之間的差別就更大。

mRNA的終止密碼子有3個（UAG、UGA和UAA），其功能是停止翻譯，一般只用一個終止密碼子就能使翻譯停止。有的mRNA有2個連續的終止密碼子（見）。3'端不翻譯區的長短在不同的mRNA上有所不同，β珠蛋白mRNA只有39個核苷酸，而卵白蛋白mRNA則有637個核苷酸。真核生物mRNA3'端不翻譯區常有AAUAA(A）或AUUUA(A）等順序，它們和識別多聚A聚合酶及裝配多聚A尾巴有關。除個別組蛋白mRNA外，真核生物mRNA3'端均有多聚A尾巴3'端多聚A尾巴的長度隨來源不同而不同，且隨mRNA的老化而變短，通常有20～200個A多聚A與mRNA穩定性及mRNA從細胞核轉到細胞漿中有關。

結構系統

此處描述的是一個新型的表達系統，用以從一個單一多順反子構建體中產生目的多基因產物。尤其是，該表達系統包含一個多順反子載體，能夠在真核宿主細胞中表達功能抗體，其中載體在5′-3′方向上至少包含下面的可操作連接的元件：在真核細胞可操作的啟動子；編碼至少抗體輕鏈可變區的DNA序列；內部核糖體進入位點(IRES）；以及至少一個編碼抗體重鏈的DNA序列。也公開了包含多順反子表達載體的哺乳動物細胞，和一種在用多順反子表達載體轉染的哺乳動物細胞中產生功能抗體的方法。