mRNA加帽

mRNA加帽
mRNA capping
定义：多数真核生物信使核糖核酸(mRNA)及某些病毒mRNA的5′端有帽子结构，由7-甲基鸟嘌呤通过5′，5′-三磷酸酯键与初始转录物的第一个核苷酸残基相连接，随后的第一个或第二个核苷酸残基可能形成2-O-甲基基团，如果第一个核苷酸是腺嘌呤苷酸，也可形成6-N-甲基基团。

帽结构能保护mRNA的5′端不被磷酸酶和核酸酶破坏，并能促进翻译的起始。

加帽过程：加帽是一个多步骤加工过程。

当前体mRNA从RNA聚合酶Ⅱ中伸出其5’端时即开始加帽反应。

第一步是RNA5’端的γ-磷酸基团由RNA三磷酸酯酶（triphosphatase）去除。

然后再鸟苷酸转移酶的作用下，RNA末端核苷酸的β-磷酸基团亲核进攻和GTP的α-磷酸基团，产生5’-5’对接地磷酸二酯键，同时释放出焦磷酸。

最后一步反应式在鸟嘌呤甲基转移酶的作用下将一个甲基集团加到鸟嘌呤环的第7位N原子上，使鸟嘌呤转变成7-甲基鸟嘌呤。

（如图）
扩展：
*帽子结构通常有三种类型：（m7G5’ppp5’NP, m7G5’ppp5’NmpNp, m7G5’ppp5’NmpNmpNp），分别称为O型、Ⅰ型和Ⅱ型。

鸟苷以5’-5’焦磷酸键与初级转录本的5’-端相连。

当G第7位碳原子被甲基化形成m7GpppN时，此时的帽子称为“帽子O”，存在于单细胞。

如果转录本的第一个核苷酸的2’-O位也甲基化，形成m7GpppNm，称为“帽子Ⅰ”，这是普遍存在的。

如果转录本的第一、二哥核苷酸的2’-O 位均甲基化，成为m7G-pppNmNm，称为“帽子Ⅱ”，10%~15%的细胞存在此结构。

*真核生物帽子结构的复杂程度与生物进化程度关系密切。

5’帽子的功能mRNA5’-端帽子结构是mRNA翻译起始的必要结构，对核糖体、mRNA的识别信号，协助核糖体与mRNA结合，使翻译从AUG开始。

帽子结构可增加mRNA的稳定性，保护mRNA 免遭5’-3’核酸外酶的攻击。

加帽的功能：
1.阻止mRNA的降解：细胞内存在许多RNA酶，它们可从5’端攻击游离的RNA分
子。

当mRNA的5’端加上m7GpppG帽子后，可阻止RNase的切割，延长mRNA 的半衰期。

2.提高翻译效率：真核生物mRNA必需通过5’帽结合蛋白才能接触核糖体，起始翻
译。

缺少加帽的mRNA由于不能被5’帽结合蛋白识别，其翻译效率比加帽的mRNA 低20倍。

3.作为进出细胞核的识别标记：凡由RNA聚合酶Ⅱ转录的RNA均在5’端加帽，包
括snRNA，这是RNA分子进出细胞核的识别标记。

U6 snRNA由RNA聚合酶Ⅲ转录，其5’端保留3个磷酸基团，无帽子结构，因而不能输出细胞核。

4.提高mRNA的剪接效率：5’帽结合蛋白涉及第一个内含子剪接复合物的形成，直
接影响mRNA的剪接效率。