RNA加工與RNA世界

前體mRNA加工(pre-mRNA processing)

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想像一名記者交上一份粗糙的初稿:故事是埋在裡面的,但也夾著隨手寫的便條、沒寫完的句子,既沒有標題也沒有結尾。這份草稿要能發出去給人讀,編輯必須先修剪它,在開頭加上一個清爽的標題,在末尾給出明確的收尾。在真核細胞裡,剛從基因上轉錄下來的RNA正是這樣一份草稿,而前體mRNA加工就是這道編輯工序。

當RNA聚合酶在真核生物裡轉錄完一個蛋白質編碼基因,第一時間得到的產物並不是一條可用的信息——它是前體mRNA(也叫初級轉錄本或核內異質RNA)。它還需要三項大改動,全都在細胞核內完成,而且大多在轉錄還在進行時就開始動手。第一,在前端(5'端)加上一頂特殊的帽子。第二,把後端(3'端)切開,再接上一長串A(多聚A尾)。第三,也是最戲劇性的,把內部一段段叫內含子的序列剪掉,再把剩下的編碼片段(外顯子)縫接起來。三步都做完,這個分子才成為成熟mRNA,可以離開細胞核、被翻譯成蛋白質。

這之所以重要,是因為它是真核生物(有細胞核的細胞,比如我們的)與細菌之間最根本的差別之一。細菌沒有細胞核,所以它的mRNA幾乎一造出來就被核糖體讀取,幾乎不做編輯。真核生物則把轉錄和翻譯放在兩個房間裡——在核內造RNA,在細胞質裡讀它——並利用這段間隔來編輯、檢查和調控。加工絕不只是收尾打掃:它決定哪些信息得以存活、它們有多穩定,甚至同一個基因最終造出哪種蛋白質。

人的β-珠蛋白基因被轉錄成約1600個鹼基的前體mRNA。經過加帽、加尾,以及剪掉兩個內含子後,到達細胞質的成熟mRNA只剩下約600個鹼基的拼接外顯子,外加帽子和尾巴——還不到原始草稿的一半。

真核生物的初級轉錄本要經過加帽、加尾和剪接,才成為可用的信息。

加工並不是嚴格在轉錄之後才一步步進行——加帽、剪接和加尾很大程度上是邊轉錄邊發生的,隨著移動的聚合酶一路同行,所以RNA還在被書寫的同時就已經在被編輯了。

又稱
RNA maturationmRNA maturation前体信使RNA加工RNA成熟