前体mRNA加工(pre-mRNA processing)
/ pree-EM-are-en-ay PROSS-ess-ing /
想象一名记者交上一份粗糙的初稿:故事是埋在里面的,但也夹着随手写的便条、没写完的句子,既没有标题也没有结尾。这份草稿要能发出去给人读,编辑必须先修剪它,在开头加上一个清爽的标题,在末尾给出明确的收尾。在真核细胞里,刚从基因上转录下来的RNA正是这样一份草稿,而前体mRNA加工就是这道编辑工序。
当RNA聚合酶在真核生物里转录完一个蛋白质编码基因,第一时间得到的产物并不是一条可用的信息——它是前体mRNA(也叫初级转录本或核内异质RNA)。它还需要三项大改动,全都在细胞核内完成,而且大多在转录还在进行时就开始动手。第一,在前端(5'端)加上一顶特殊的帽子。第二,把后端(3'端)切开,再接上一长串A(多聚A尾)。第三,也是最戏剧性的,把内部一段段叫内含子的序列剪掉,再把剩下的编码片段(外显子)缝接起来。三步都做完,这个分子才成为成熟mRNA,可以离开细胞核、被翻译成蛋白质。
这之所以重要,是因为它是真核生物(有细胞核的细胞,比如我们的)与细菌之间最根本的差别之一。细菌没有细胞核,所以它的mRNA几乎一造出来就被核糖体读取,几乎不做编辑。真核生物则把转录和翻译放在两个房间里——在核内造RNA,在细胞质里读它——并利用这段间隔来编辑、检查和调控。加工绝不只是收尾打扫:它决定哪些信息得以存活、它们有多稳定,甚至同一个基因最终造出哪种蛋白质。
人的β-珠蛋白基因被转录成约1600个碱基的前体mRNA。经过加帽、加尾,以及剪掉两个内含子后,到达细胞质的成熟mRNA只剩下约600个碱基的拼接外显子,外加帽子和尾巴——还不到原始草稿的一半。
真核生物的初级转录本要经过加帽、加尾和剪接,才成为可用的信息。
加工并不是严格在转录之后才一步步进行——加帽、剪接和加尾很大程度上是边转录边发生的,随着移动的聚合酶一路同行,所以RNA还在被书写的同时就已经在被编辑了。