分子生物学 | 真核基因表达调控

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原核生物的调控系统是在特定环境中为细胞创造高速生长的条件，或使细胞在受到损伤时尽快修复。所以，原核基因表达的开关常是通过控制转录起始来调节的。

真核基因表达调控能在特定时间和特定的细胞中激活特定的基因，从而实现“预定”的、有序的、不可逆转的分化、发育过程，并使组织器官在一定环境条件下保持正常功能。

真核基因表达的不同层次

1、DNA和染色体水平的调控

基因扩增、基因丢失、基因重排、基因修饰、基因封闭等

2、转录水平的调控

转录的起始、延伸和终止等

3、转录后RNA前体加工及转运的调控

基因在核中转录而在胞浆中翻译，转录后需经剪切、拼接、编辑、修饰和转运等过程

4、翻译水平的调控

5、翻译后水平的调控

翻译产物剪切、修饰、构象形成、转运和装配等

6、mRNA降解的调控

细胞内有控制mRNA寿命的机制

真核生物基因表达调控的可能环节

DNA和染色体水平的调控

真核生物随着生长发育以及在不同的环境条件下，某些基因“开放”，某些基因“沉默”，同时DNA水平规律性变化也参与了生物体发育的调节。如成熟红细胞可转录出大量珠蛋白mRNA。这主要是由于红细胞的珠蛋白基因拷贝数增加的结果。在有些生物发育过程中也会发生基因封闭、基因丢失和某些基因重排现象。

1、基因封闭

真核基因组DNA与组蛋白结合成核小体，再进一步形成更高级的染色质结构，染色质中DNA和组蛋白的结构状态影响转录。

细胞分裂时染色体的大部分到间期时松开分散在核内，称为常染色质(euchromatin)，松散的染色质中的基因可以转录。染色体中的某些区段到分裂期后保持紧凑折叠的结构，在间期核中可以看到其浓集的斑块，称为异染色质(heterochromatin)，其中未见有基因转录。

在常染色质中表达的基因如移到异染色质则不表达；即紧密的染色质结构阻止基因表达。异染色质（核内深染部分）和常染色质（核内浅染部分）

组蛋白是带正电荷的碱性蛋白质，可与DNA链上带负电荷的磷酸基相结合，从而封闭了DNA分子，妨碍基因转录。活跃转录的染色质区段中H1水平降低，高频表达的基因其核小体结构很难看到。转录活跃的区域也常缺乏核小体的结构，并且对核酸酶敏感度增加。特异的转录因子可消除组蛋白的阻遏作用，使基因转录。

染色质结构是动态的，染色质结构的改变称为染色质重建。这需要重建复合体的参与。重建可能导致转录因子及RNA pol的结合。

2、基因丢失

基因丢失是在有些低等真核生物的个体发育过程中，细胞分化时一些不需要的基因被消除的现象。高等生物尚未发现，也可能只存在于高度分化的体细胞中而不易找到。

3、基因扩增

基因扩增(gene amplification)是基因组中的特定基因在某些情况下复制产生大量拷贝的现象。基因扩增使细胞在短期内产生大量专一基因产物以满足生长发育的需要。是基因活性调控的一种方式。

1）非洲爪蟾卵母细胞rRNA的DNA水平调节

爪蟾在卵裂期和胚胎期需大量蛋白质，rDNA原有拷贝为500个，在卵母细胞发育过程中，由于rDNA的扩增使核仁数达几百个。rDNA的拷贝数可由原来单个核仁中的500个扩增到2×10（ 6） 个。rDNA是采用滚环式复制方式在核仁区进行的扩增，卵母细胞一旦成熟，多余的rDNA将逐步降解

2）果蝇的不切离的多次复制使基因扩增

果蝇在卵巢成熟之前，卵巢颗粒细胞中的卵壳蛋白基因被扩增。果蝇的卵母细胞经过4次分裂，形成1个卵母细胞和15个营养细胞（为卵母细胞提供蛋白质及其它营养）。营养细胞通过胞浆桥与卵细胞相连，使营养物质顺利进入正在增大的卵细胞。DNA不切离的多次扩增形成复制泡的网状结构

3）生理适应性扩增

一些哺乳类动物，在细胞培养中，加入氨甲蝶呤 (methotrexate, MTX，叶酸类似物）会对利用叶酸所需的二氢叶酸还原酶(dihydrofolate reductase, DHFR)基因的DNA区段扩增40~400倍，使DHFR的表达量显著增加，从而提高对MTX的抗性，基因的扩增无疑能够大幅度提高基因表达产物的量

4、基因重排

基因重排(gene rearrangement)是胚原性基因组中某些基因会再组合变化形成第二级基因。它发生在转录前，在分化细胞中尤为突出。基因重排分为非定向重排和定向重排与变换两大类。

1）非定向重排

例如转座子在染色体上的移动，转座子的插入可激活或抑制某些基因。如顺向末端重复序列的转座可能导致某些片段的缺失而使启动子邻近结构基因而使其转录。

2）定向重排与交换

定向重排可使一个基因从远离其启动子的位置移到启动子附近位点而被启动；基因表达的变换指的是由于DNA片段缺失使调控区和新基因受体连接成新调控启动基因，使原来无活性基因转变为有活性；环境条件不仅能影响生物的表型，也能修饰基因型，引起基因的永久性变化。改变环境温度、水分和pH等条件，可使植物改变了的表型得到遗传。环境引起的稳定变异很可能起因于某些DNA序列的不等复制、不等变换或某些染色体外因子导致的基因重排。

5、基因修饰

基因修饰发生在DNA水平，主要包括甲基化修饰及转座子插入等。甲基化可能影响了DNA的构象，阻碍转录因子与DNA特定部位的相互作用，从而影响转录起始。也可能促进了特定阻遏物和DNA的结合。

1）真核DNA中的胞嘧啶约有5%被甲基化为5-甲基胞嘧啶(5-methylcytidine, m5C)，而活跃转录的DNA序列中胞嘧啶甲基化程度常较低。甲基化最常发生在某些基因5’侧区的CpG序列中。

在基因的末端通常存在一些富含“CG”的区域，称为“CpG岛” （CpG island）。通常这些CpG岛不仅是基因的一种标志，而且还参与基因表达的调控和影响染色质的结构。CpG岛一般从启动子的上游延伸到下游转录区域中，然后逐渐消失。在转录表达的基因中，CpG岛是未被甲基化的，但非甲基化不是转录的充分条件。

2）甲基化的意义

DNA甲基化可稳定地抑制转录，缺乏DNA甲基化酶时抑制消失，许多应被抑制的基因（如原病毒基因、原癌基因或其它潜在的有害序列）被转录，影响正常的发育进程。DNA甲基化对转录的抑制直接参与发育调控。随个体发育或细胞分化，将需要保持“沉默”的基因甲基化，需要转录的基因去甲基化。

真核基因转录水平的调控

原核生物基因表达以操纵子为单位启动或关闭结构基因转录。转录的调控区很小，调控蛋白结合到调节位点上可直接促进或抑制RNA聚合酶的结合而调控转录；真核生物基因组中无操纵子结构。基因转录的调节区相对较大，转录调控是通过顺式作用元件和反式作用因子的相互作用实现的

1、顺式作用元件

顺式作用元件(cis-acting elements)是调控基因表达的DNA序列，它们与特定的功能基因连锁在一起，可同许多与起始转录有关的蛋白因子结合而调控转录。顺式作用元件包括启动子(promoter)的元件、增强子(enhancer)的元件以及起负性调控作用的沉默子(silencer)的元件等。

1）启动子元件

启动子是转录起始位点附近启动转录所必需的一段DNA序列。真核生物有3种RNA pol，分别负责转录不同的基因，每种RNA pol都有自己的启动子。通过改变“启动子”序列后对其转录能力的影响可确定启动子。在“启动子”上游加上相等长度的上游序列，在距离其下游约500bp处切断转录模板以保证聚合酶可从相同的位置脱离，产生可鉴别的转录物。从“启动子”两侧不断缩短长度直至丧生启动子功能。

与原核生物不同，真核不同启动子间没有明显一致的序列，RNA pol不能单独识别启动子而起动转录，需多种蛋白质因子的相互协调作用。真核启动子一般包括转录起始点及其上游约100~200bp序列，其中包含多个具有独立功能的DNA序列元件，不同启动子包含的元件的种类、数目和位置不同，各元件之间的距离也对转录很重要。

2）增强子元件（enhancer）

增强子是一段能提高转录效率的DNA序列，在多种真核和原核生物中都发现有增强子。增强子通常占100~200bp长度，由若干短的元件组成组成，其基本核心组件常为8-12bp，可以单拷贝或多拷贝串连形式存在。它们可被特异蛋白因子结合。元件中许多与启动子中的元件相同，但元件密度较大。

3）沉默子（silencer）

它是与增强子作用相反的负调控顺式元件，沉默子的作用可不受序列方向的影响，也能远距离发挥作用，并可对异源基因的表达起作用。

4）绝缘子（insulator）

绝缘子是能够阻断激活获失活效应的DNA元件。绝缘子通过与特定蛋白的作用可阻断增强子对启动子的激活，也能够屏障异染色质延伸引起的基因失活效应。它的作用具有方向性，不同于增强子，它屏蔽了增强子对不同启动子无选择性的顺式作用。

将一段DNA，其中包含一条基因的全部调控序列，转入动物细胞后而无法表达，表明可能存在影响特定结构域的调控元件。这个区域称为基因座调控区域（locus control region)。

2、反式作用因子

与顺式作用元件结合而影响转录的可扩散蛋白称为反式作用因子（trans-acting factors），真核生物的转录调控是通过顺式作用元件与反式作用因子的相互作用实现的。真核RNA pol不能识别DNA上的启动子，识别这些序列的反式作用因子称为转录因子。

3、转录因子的作用方式

真核的转录起始是通过蛋白与DNA间以及蛋白与蛋白间的相互作用形成复杂的起始转录复合物而实现转录起始。真核RNA pol对启动子的亲和力很低，需要依赖多种转录因子的协同作用才能起始转录。结构基因上游的调控序列由许多同源性强的元件组成，不同的元件在一定的细胞内环境下形成一定的构象，可被DNA结合蛋白识别并结合。转录因子结构中可包含DNA结合域、转录激活域和连接区。连接区是连接DNA结合域与转录激活域的部分，一些转录因子还有二聚体结构域（不与DNA直接结合的转录因子没有DNA结合域，但能通过转录激活域直接或间接作用于转录复合体而影响转录效率）

1）DNA结合域

DNA结合域（DNA binding domain）一般由60~100个氨基酸残基组成的几个亚区组成。与转录因子结合的DNA区常是一段反向重复序列，因此许多转录因子常以二聚体形式与DNA结合。不同条件下形成不同的二聚体（同或异二聚体），能不能与DNA结合是调控基因表达的重要方式之一。

转录因子的DNA结合结构域有锌指和螺旋-转角-螺旋等形式：

①锌指（zinc finger）结构域：锌指蛋白和类固醇受体含有锌指结构域

②螺旋-转角-螺旋结构域：HTH（helix-turn-helix，HTH）首先在原核DNA调控蛋白中发现，它的构成为两个α-螺旋区被一个β-转角隔开，其中一个a-螺旋常带有几个与DNA序列相识别的氨基酸可与DNA大沟结合

③同源异型域（Homeo domain）：同源异型域最早来自控制躯体发育的基因，长约60个氨基酸，其中的DNA结合区与HTH的结构很相似，它是调控蛋白上与DNA结合的结构域。其序列在不同生物中有很高的同源性。将编码同源异型域的DNA序列称为同源异型盒（homeo box），同源异型盒是DNA上编码一类与发育有关的调控蛋白（转录因子）上与DNA结合的结构域的序列。

同源异型域广泛存在于真核生物蛋白中，但只在发育相关的调控蛋白中才有高的保守性，不同的同源异型域特异地识别DNA上不同的调控序列，使含有此结构域的调控蛋白结合于DNA上。

④碱性结构域：碱性结构域通常与亮氨酸拉链或HLH基序中的一个联合在一起，因此称为碱性亮氨酸拉链或碱性HLH蛋白，蛋白的二聚作用使两个碱性结构域相连，并与DNA作用。

2）二聚体结构域

①亮氨酸拉链（leucine zipper，LZIP）：肽链上每隔6个残基就有1个疏水的Leu残基，导致Leu残基都集中在α-螺旋的同一侧。两条肽链靠Leu间的疏水作用形成二聚体，形同拉链状。亮氨酸拉链二聚体另一端肽段富含碱性氨基酸残基（Lys、Arg），借其正电荷与DNA链上的磷酸基团结合。

②螺旋-环-螺旋（helix-loop-helix，HLH）：总长约50个aa残基，2个α-螺旋（长15~16aa）由环状结构相连，同时具有DNA结合和形成蛋白质二聚体的功能。这类蛋白依靠两α-螺旋间的疏水作用可形成同（或异）二聚体。HLH的DNA结合功能是由较短的富含碱性氨基酸区段决定的。

3）转录激活结构域（transcription activating domain）

转录因子除了有DNA结合结构域外还有与蛋白（基础转录因子）结合的结构域，用于和RNA pol或其它转录因子相互作用。各结构域是相互独立的。转录激活域一般由30~100氨基酸残基组成，这些结构域有富含酸性氨基酸、富含Gln和富含Pro等不同种类。

①酸性α-螺旋(acidic α-helix)：结构域含有酸性氨基酸残基组成的保守序列，多呈带负电荷的疏水性α-螺旋。

②Gln丰富区(glutamine-rich domain)

③脯氨酸丰富区(proline-rich domain)：CTF家族（包括CTF-1、CTF-2、CTF-3）的C末端与其转录激活功能有关，含有20%-30%的脯氨酸残基

4、三种RNA pol的转录起始

真核的每种RNA pol都是巨大的蛋白（500kD以上），约由12个左右的亚基组成，其中有些是3种酶共有的。每个聚合酶最大的亚基彼此同源。

真核生物没有σ 因子，因此需要其它蛋白质帮助识别或结合启动子

RNA polⅠ 转录rRNA 基因产生45SrRNA 前体，加工成5.8S 、18S 和28SrRNA

RNA polⅢ 的转录产物为5SrRNA 、tRNA 和SnRNA

RNA polⅡ 转录mRNA 和一些SnRNA 的基因

1）RNA pol Ⅰ的转录起始

RNA polⅠ的启动子由核心元件（core element，-45~+20，富含G-C，仅有富含A-T的短序列围绕在起始点，Inr）和上游调控元件（upstream control element，UCE, -180~-107，富含G-C）组成。核心启动子单独存在时就可起始转录，上游调控元件能增强转录效率。突变影响转录起始的实验可鉴定出人类rRNA基因启动子区域由两个元件组成。

RNA polⅠ的起始转录需要2个转录因子，上游结合因子（upstream binding factor，UBF）与启动子的上游调控元件（upstream control element，UCE）结合后，SL1也随之协同地与核心元件结合。SL1可使RNA polⅠ正确定位在起始点上起始转录。SL1是由4种蛋白组成的寡聚体，是结合TATA box的结合蛋白（TATA box binding protein，TBP）的复合物，其中一些组分决定了转录的特异性，功能类似于原核的σ 因子。

TBP（TATA box binding protein）是三种RNA pol识别DNA特异序列的基础转录因子，RNA pol与启动子的结合需要含有TBP的转录因子的帮助，它与其它因子组成定位因子。TBP与TATA box结合，结合于DNA的小沟，DNA结合结构域保守。TBP是RNA pol识别DNA并与DNA特异序列结合的基础转录因子。

2）RNA polⅢ的转录起始

RNA polⅢ的启动子可分为内部启动子和上游启动子

①内部启动子的启动

内部启动子是5S rRNA和tRNA基因的启动子，位于转录起始位点下游，由2个短序列组成。内部启动子中的Ⅰ型由boxA和boxC组成；Ⅱ型由boxA和boxB组成，A和B距离变化大。

Ⅰ型启动子的启动：TFⅢA结合在boxA处引起TFⅢC结合在boxC处，导致TFⅢB结合在起始位点周围，最终引起RNA聚合酶Ⅲ结合而起始转录。

Ⅱ型启动子的启动：TFⅢC同时结合在boxA和boxB处，引起TFⅢB结合于起始位点，导致RNA聚合酶Ⅲ的结合而起始转录。

TFⅢB由4个亚基组成，其中含有TBP(TATA box binding protein)，可识别TATA box。TFⅢB是必需的基础转录因子，需要组装因子TFⅢA和TFⅢC的帮助才能正确定位在起始位点处。

②上游启动子的启动

上游启动子位于转录起始位点上游，由3个元件组成：起始转录元件TATA box、近侧序列元件(proximal sequence element，PSE box)和八核苷酸序列框OCT box。

含有TBP的因子可直接识别并结合在TATA box处，引起RNA polⅢ的结合，PSE和OCT元件的存在的提高了转录效率。

3）RNA polⅡ的转录起始

①RNA polⅡ的启动子

RNA polⅡ转录产物种类繁多，启动子结构复杂，涉及转录起始点及上游100~200bp序列，含有多个具独立功能的元件。启动子中的元件可分为核心启动子元件（转录起始点及-25区的TATA box）和上游启动子元件（-70区的CAATbox和GC box及更远的上游元件）

核心启动子元件(core promoter element)：包括转录起始点（initiator，Inr，起始子）和TATA box。无TATA box的核心启动子一般由Inr和DPE（downstream promoter element）组成。核心元件单独起作用时只能确定转录起始位点和产生基础水平的转录。

上游启动子元件(upstream promoter elements)：包括位于-70区附近的CAAT box和GC box及距转录起始点更远的上游元件

CAAT box：保守序列GGCCAATCT

GC box：保守序列GGGCGG

用碱基突变法鉴定出的影响转录效率的3个短序列。-30（TATA）、-75（CAAT）、-90（GC）

②RNA polⅡ的转录因子

RNA pol Ⅱ不能直接识别DNA上的启动子元件，在多种转录因子与这些元件识别结合后，RNA polⅡ才能结合在DNA上启动转录

将众多的转录因子按作用分为：

基础转录因子（basal factor）：启动子起始RNA合成的必需因子，与RNA pol结合形成围绕在起始点和TATA box周围的复合物。

上游转录因子：识别并特异地结合在上游顺式元件上，其活性不受调控，可作用于具有识别序列的任何启动子上。可提高启动效率（相当于TFⅢA和TFⅢC），是强启动子所必需的。

诱导型转录因子（inducible factor）：作用与上游因子相同，但它们是受调控的，其在特定时间（细胞发育阶段）条件或特定的组织中合成或被活化，因而有调控基因在不同时间、条件或不同地点表达的作用。与诱导型转录因子结合的顺式作用元件称为应答元件（response element）。

上游转录因子和诱导型转录因子属于激活剂，它们可与DNA直接作用，有些蛋白不与DNA直接作用，通过蛋白与蛋白间的作用来连接激活剂与基本转录复合体而发挥作用，称为辅激活剂。一个仅含有被基础因子和上游因子所识别的元件的启动子能在任何细胞中进行转录。能被此类启动子起始转录的基因叫做持家基因（housekeeping gene)。持家基因的启动子一般含有被基础因子和上游因子所识别的元件，此启动子能在任何类型的细胞中进行组成型表达（不受诱导）。

③RNA polⅡ转录的起始

有TATA box启动子的转录起始：

RNA polⅡ不同类型的启动子中只有部分元件（TATA box和起始子）能与基础转录因子结合，这样的启动子为通用启动子。基础转录因子可与通用启动子上的元件结合。RNA polⅡ和基础转录因子在启动子上组成基础转录装置（basal transcription apparatus)这是转录任何启动子都必须的。

转录因子TFⅡD结合于TATA box及其上游区，与TATA box结合的是TFⅡD的TBP（TATA box bindingprotein）亚基，TFⅡD的其余亚基称为TBP相关因子（TBP-associated factor，TAF），含有不同TAF的TFⅡD具有识别不同启动子的特异性。TAF可以介导各种反式作用因子对基础转录的调控，

转录因子和RNA polⅡ与启动子序列结合形成一个基础的，有转录功能的叫做转录前起始复合物(pre initiationcomplex, PIC)。

无TATA box启动子的转录起始：

无TATA box的启动子，TFⅡD依赖一种或更多的TAF直接识别Inr（initiator，位于-3~+5）并与之结合，TFⅡD中的其它TAF识别DPE，之后就与有TATA box的启动相似。一个启动子要达到足够的转录效率和具有特异性，要依靠更多的元件（包括上游启动子元件、增强子和应答元件），这些元件由上游因子或诱导型因子所识别，当转录因子结合在这些序列上后，可在起始复合物形成的不同阶段发挥效应

5、与已知元件结合的转录因子

真核基因活化具有一定的特异性。由于不同基因的调控位点对同种调控因子有不同的亲和性，因此，不同的基因可被同种转录调控因子激活。真核中转录调控往往是多因子协同作用的，多个转录因子共同作用于一个靶基因，启动该基因的特异性表达。某些蛋白因子可以是转录激活因子，也可以是转录抑制因子

1）TATA box结合蛋白

2）结合CAAT box的转录因子：CTF（CAAT box transcription factor）家族是能识别CAAT box的一组转录因子。它们是同一基因编码转录后剪接方式不同形成的一组mRNA产生的

3）GC box结合因子

4）八碱基对元件激活蛋白

6、增强子在转录中的作用

增强子（enhancer）是一段能提高转录效率的DNA序列，因距启动子很远，故启动子中不包含增强子。

1）增强子的作用的特点

增强子提高同一条DNA链上基因转录效率，可远距离起作用（一般距离1~4kb）。在基因的上游、下游或内部都能起作用。增强子的作用与其序列的正反方向无关，将增强子方向倒置依然能起作用。而将启动子倒置就不能起作用，即增强子与启动子不同。增强子要有启动子存在才能发挥作用，但增强子对启动子无严格的专一性；增强子与其它顺式作用元件相同，必须与特定的蛋白因子结合后才能发挥作用；增强子一般具有组织或细胞特异性，许多增强子只在某些细胞或组织中表现活性，是由这些细胞或组织中具有特异蛋白因子所决定的。

2）增强子的可能作用机理

增强子通过增强子激活蛋白与基础装置上的蛋白相互作用，使增强子靠近启动子而发挥作用。增强子与启动子之间形成环，使增强子处的转录因子与启动子处的基础转录因子复合物作用，增强转录。

7、转录的调控

转录调控实质是通过生物大分子间的辨认、相互作用及结构上的变化实现的。即蛋白质与DNA、蛋白质与蛋白质之间的相互作用。

转录激活因子（诱导因子）以两种方式间接募集聚合酶：①与转录复合体上除聚合酶外的其它部分相互作用，通过募集这些部分来募集聚合酶。②募集核小体修饰成分来改变基因附近染色体的性质，方便聚合酶结合。转录复合体上除了聚合酶外，还包括其它许多蛋白，如中介蛋白（mediator）和TFⅡD复合物等。转录激活因子与这些复合物相互作用，将它们募集到基因上。

诱导型转录因子与其相应的应答元件结合可使该基因表达，应答元件是能与某类/种专一蛋白因子结合，从而调控基因特异表达的DNA上游元件。如糖皮质激素应答元件GRE（glucocorticoid response element）、热休克应答元件HSE（heat shock responseelement）和血清应答元件SRE（serum response element）

应答元件的作用机理：当某一基因需要表达时，则与应答元件结合的转录因子合成或活化，与应答元件结合。此转录因子是RNA pol启动转录的必需因子，它的存在则表现出调节物效应，即加速或启动某一代谢过程，表现为生理效应。

①热休克应答：在真核生物中，在热休克条件下，HSTF（热休克应答转录因子）活化，与热休克基因上游的热休克应答元件（heat shock response element, HSE）结合，使热休克蛋白基因活化转录，表现出生理效应

②金属硫蛋白(metallathionein，MT)基因的多途径调节：金属硫蛋白在金属离子浓度过高时，可结合重金属并将其移去。

8、诱导型转录因子活性的调控

调控基因表达的关键是调控诱导型转录因子的活性。当特异的诱导型转录因子结合在其启动子或增强子中的应答元件上时，即可启动转录。因此，调控的关键是当需要某一基因表达时，则提供有活性的特异转录因子，当不需要其表达时，则灭活此因子。

诱导型转录因子活性的调控：

①调控转录因子的合成；②化学修饰改变转录因子的活性；③由配体的结合活化或灭活转录因子；④抑制因子的解除；⑤二聚体伙伴的改变；⑥分解释放激活因子

真核生物转录后调控

1、mRNA前体的剪切

①mRNA前体剪切机制：加帽、加尾和前体剪切

②mRNA前体剪切的细胞和组织特异性：mRNA前体剪切需要一定的内环境和酶系，外源基因被转到新的宿主细胞中时，其表达的分子环境与原来不同，可影响到mRNA前体的剪切

③mRNA前体的可变剪切：真核mRNA前体在核内的加工包括切去内含子、5’端加帽子、3’端加尾巴和编辑等过程。帽子结构对剪切复合物的装配是重要的，无帽子结构的剪切效率低。

剪切作用是剪切元件（RNA上剪切识别序列）与反式作用因子（蛋白与RNA复合物）相互作用的过程

可变剪接（alternative splicing)：真核生物有些基因的mRNA前体可按不同方式剪接产生多种mRNA。真核基因内含子的存在是可变剪接的分子基础。若可变剪接产生的mRNA差异仅在5 ’ 和3 ’ 非翻译区，因此产生的蛋白相同，差异区对翻译起调控作用。若可变剪接产生的mRNA编码框不同：a.可在同一细胞中产生多种蛋白质。b.在不同细胞中有不同的剪接方式，表现出组织特异性。c.在不同发育时期或不同条件下采取不同剪接方式，表达不同蛋白。

可变剪接的意义：一个基因表达出多种蛋白，扩大了DNA的信息量。可变剪接也是表达调控的一种方式。

可变剪接的方式：选用不同的加尾位点

控制可变剪接的调控因子是剪接位点和剪接蛋白因子

2、RNA的编辑

mRNA编辑是在mRNA水平上信息发生改变(碱基取代、插入或缺失)的过程。

①碱基取代编辑

②碱基的插入或缺失和移码编辑

3、mRNA稳定性的调控

真核生物能否长时间、及时地利用成熟的mRNA分子翻译出蛋白质以供生长发育的需要，与mRNA的稳定性以及屏蔽状态的解除相关的。mRNA的3’端尾巴通过影响mRNA寿命来影响翻译效率。

mRNA转录后降解的调节：mRNAs的3'非翻译区（3’-untranslated region，UTR）的富含AU的元件（AU-richelement，ARE），它会介导mRNA的快速衰减（ARE-mediated mRNA decay，AMD），这是由基因序列决定的

质量控制机制激活mRNA的降解：mRNAs过早出现终止密码子（premature termination codon，PTC）可被无义密码子介导的降解（nonsense-mediated mRNA decay，NMD）途径降解

细胞质中mRNA基本降解机制可通过激活deadenylating酶来消除poly(A)尾巴，随后mRNA可被3’→5’核酸外切酶降解；或在脱帽酶去除帽子后被5’→3’核酸外切酶降解

翻译和翻译后调控

1、磷酸化/脱磷酸化的调控

在蛋白质合成过程中很多酶和蛋白因子的活性受到磷酸化和脱磷酸的调控

2、uORF对翻译的调控

上游开放读码框Upstream open reading frames (uORFs)是细胞增殖和分化的重要调控元件，有不到10％的脊椎动物mRNA含有uORF，然而编码脊椎动物生长调控因子的mRNA约有2/3含uORF

3、mRNA损伤对翻译的影响

无义密码子可介导翻译衰减，终止密码子提前（不成熟的mRNA）的翻译：核糖体移动不能取代一个或多个外显子界面复合体，导致Upf1(up-frameshift)、Upf2和Upf3结合到核糖体，一旦它们与核糖体结合，可激活脱帽酶使mRNA脱帽，导致mRNA很快被5’→3’外切酶降解。

外显子界面复合体（ 外显子界面复合体（exon junction complex， EJC ）是聚集mRNA剪接时相邻外显子接合处的蛋白复合物， 剪接时相邻外显子接合处的蛋白复合物，EJC 在mRNA 的剪接、转运、细胞质定位和无义密码子介导的mRNA衰减中起重要作用。