转录产物的加工

a、切除tRNA前体两端多余的序列R：NAaseF
RNAaseF
RNAaseP
RNAa5s’e—P 端切除几到10个核苷酸。
RNAaseD
b、末端添ACC 加：3’R-端NA添ase加D CCA序列。
c、修饰：形成 稀有碱基如DH2 。
表示核酸内切酶的作用 表示核苷酸转移酶的作用
表示核酸外切酶的作用 表示异构化酶的作用
第八章 转录产物的加工
一、RNA 转录后的加工与修饰概述
在细胞内，由RNA聚合酶合成的原初转录物 （primary transcript）往往需要一系列的变化，包 括链的裂解、5和3末端的切除和特殊结构的形成、 核苷的修饰、以及拼接和编辑等过程，才转变为 成熟的RNA分子。此过程总称为RNA的成熟或称 为RNA的转录后加工。 ➢ tRNA前体的转录后加工 ➢ rRNA前体的转录后加工
真核tRNA的加工和原核有区别，包括： ➢ 剪接内含子的过程； ➢ 3’端都要加CCA； ➢ 核苷酸修饰
1）内含子的剪接
(1) 内含子的切除 tRNA内切酶切割前体分子中的内含子；
酵母tRNA在未处理前先进行 凝胶电泳，结果只显示一条 带，且跑得较慢，表明此 tRNA的前体分子；当加入核 酸内切酶后无需加入ATP， 反应后再走电泳，结果出现 二条带，一条是剪切后游离 出的内含子，另一条是互补 的外显子，称为tRNA的半分 子（tRNA halfmolecules）。
（RNAIII）
RNase III
RNase III是一种负责RNA加工的内切核酸酶，可特 异识别特定的RNA双螺旋区，在茎部错位两个2bp的 位点切割，因此每个片段的3’端都有2个碱基突出。
Dicer 酶是RNase III家族中特异识别双链RNA的一 员，它能以一种ATP依赖的方式逐步切割由外源导 入或者由转基因，病毒感染等各种方式引入的双链 RNA，切割将RNA降解为19-21bp的双链 RNAs(siRNAs)，在RNA干扰（RNA interference)中 具有重要作用.
(2) tRNA5’-端的成熟
➢ RNaseP是一种不常用的酶，是由蛋白和RNA组 成的复合体。其RNA长375nt，分子量为130kDa。
➢RNase P具有内切酶的活性，可切除E.coli前
体tRNA 5′端的前导序列（41nt）
➢此酶不识别特殊的序列，而识别二级结构—— 发夹所组成的tRNA。即：S.Altman提出的外部引 导理论。类核糖核酸酶P-外部引导序列技术
A.位置相同，都在反密码子环的下游；
B.不同tRNA的内含子长度和序列各异； C.外显子和内含子交界处无保守序列，故其内 含子的剪切是依靠RNase异体催化进行剪切；
D.内含子和反密码子配对形成茎环，改变了反 密码子臂的结构，保护了反密码子，使其免受某 些酶的降解。
酵母tRNAPhe内含子的结构（引自B.Lewn: ,2000）
③由tRNA和rRNA串联组成。
(1) tRNA3’-端的成熟
➢ 此过程由多种内切酶和外切酶的共同参与。
➢ 内切酶 RNase P 识别发夹结构并粗切割3’， 5’端额外序列；
➢内切酶 RNase F识别发夹结构并进一步切割3’ 端冗余序列；
➢ 对于具有CCA末端的I型tRNA前体修整3′端的 外切酶是RNase D，在CCA末端它一次切除（或逐 步切除）3′的碱基。
(3) 核苷酸的修饰
➢在前体tRNA的一些专一部位的碱基需要通过 甲基化酶，硫醇酶，假尿嘧啶核苷化酶等的作 用进行修饰成为特殊的碱基，如氨基酸臂上 5′的4-硫尿苷（4tu），D臂上的2甲基鸟苷 （2mG），TψC臂上的假尿苷（ψ）以及反密 码子环上的2异戊腺苷（2ipA）
tRNA前体分子的加工
2. 原核rRNA加工
原核生物有rrnA-rrnG共7个rRNA转录单位分散 在基因组中，每个 转录单位由16SrRNA、 23SrRNA 、 5SrRNA 及tRNA组成； rRNA含非转 录的间隔区，其产物中含tRNA。rRNA基因之间 以纵向串联的方式重复排列。
加工过程：
1）甲基化修饰：修饰在碱基和2’-核糖上。 2）剪切作用：需核酸酶（RNase III)参与
真核tRNA的基因和原核不同：
①真核的前体分子tRNA是单顺反子，但 成簇排列，基因间有间隔区。如在爪蟾中 每个基因组中各个tRNA基因超过200拷 贝，是一种重复序列；
②真核tRNA基因一般都比原核tRNA基因 多得多，如酵母约有400个tRNA基因；
③ tRNA的前体分子中含有内含子，其特点是：
➢ 原核生物的mRNA转录后一般不需要加工，转 录的同时即进行翻译（半寿期短）。
➢真核生物转录和翻译在时间和空间上是分开的 ，刚转录出来的mRNA是分子很大的前体hnRNA (heterogeneous nuclear RNA，核内不均一RNA)。 hnRNA分子中大约只有10%的部分转变成成熟的 mRNA，其余部分将在转录后的加工过程中被降 解掉。
对于没有CCA序列的II型tRNA前体分子，在 切除3’-端附加序列后，在tRNA核苷酸转 移酶(tRNA nucleotidyl transferase）的 作用下，逐个添加上去的。
tRNA+CTP tRNA-C+CTP tRNA-CC+ATP
tRNA-C+PPi tRNA-CC+PPi tRNA-CCA+PPi
3. 原核生物mRNA前体的加工
➢ 原核生物没有细胞核，不存在时空间隔，一般不 需要加工，一经转录即可翻译，一个多顺反子上可 被翻译出多个蛋白分子。 ➢ 原核生物中少数多顺反子mRNA需要通过核酸内 切酶（RNase III）切成较小的单位后再进行翻译。
三. 真核生物tRNA前体的转录后加工
二、原核生物RNA的转录后加工
1. 原核生物tRNA前体的加工
➢原核的tRNA初始转录本多为多顺反子 （polycistron）少数的tRNAቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ体为单顺反子 （monocistron）如tRNAser
①串联的tRNA分子都是相同的，如tRNATyrtRNATyr；
②串联的tRNA分子是不同的，如tRNAIletRNAAla-tRNAThr；