基因結構包括編碼區(qū)(CDS)和非編碼區(qū)
編碼區(qū):不連續(xù)的基因結構诈茧,包含外顯子和內(nèi)含子,它們交替出現(xiàn)捂掰。CDS序列以ATG開始敢会,起始密碼子只有這一個,并且在外顯子中这嚣。
(1)外顯子:編碼區(qū)中不連續(xù)的具有蛋白編碼功能的DNA序列鸥昏。第一個外顯子的頭部是蛋白翻譯的起始密碼子;最后一個外顯子的尾部是終止密碼子姐帚。
(2)內(nèi)含子:編碼區(qū)中外顯子之間間隔的非編碼序列吏垮。
外顯子與內(nèi)含子的鄰接部位是一段高度保守的序列:外顯子尾巴與下一個內(nèi)含子的頭部多數(shù)是GT,內(nèi)含子的尾巴與下一個外顯子的頭部多數(shù)是AG罐旗,可以簡單記做GT-AG法則膳汪,作為RNA剪切的識別信號。
DNA→ pre-mRNA(mRNA前體)→ mRNA九秀,其中pre-mRNA中包括了外顯子和內(nèi)含子遗嗽,成熟的mRNA只剩外顯子。??
(3)開放閱讀框(ORF):從DNA的起始密碼子(ATG)到終止密碼子(TAA鼓蜒、TGA痹换、TAG)的堿基序列征字,且不包含終止密碼子。
非編碼區(qū):又叫側翼序列(flank)娇豫,是編碼區(qū)第一個外顯子和最后一個外顯子之間以外的區(qū)域匙姜,這個區(qū)域中包含了啟動子、終止子冯痢、增強子等調(diào)控元件氮昧。一個基因中有外顯子和內(nèi)含子,但是基因和基因也不是連續(xù)的系羞,它們之間的區(qū)域就不是內(nèi)含子了郭计,而是叫做基因區(qū)間,同樣屬于非編碼序列椒振。
(1)上游側翼:第一個外顯子以外的序列昭伸,包含啟動子區(qū)域。
啟動子(promoter):與RNA聚合酶特異性結合澎迎。啟動子雖然感覺和起始相關庐杨,但是它既不屬于外顯子也不屬于內(nèi)含子,它是非編碼區(qū)序列
TATA 框:第一個外顯子的5'轉錄起始位點(TSS)上游大約20-30個堿基的位置夹供,是TATA box灵份,包含的堿基位置是TATAATAAT,保證RNA聚合酶可以準確識別轉錄起始位點并開始轉錄過程哮洽√钋總而言之,它影響轉錄起始鸟辅。
CAAT 框:第一個外顯子的5'轉錄起始位點上游大約70-80個堿基的位置氛什,是CAAT box,包含的堿基位置是GGCTCAATCT匪凉,它是另一個RNA聚合酶的結合位點枪眉,它不影響轉錄起始,但可以控制轉錄起始頻率再层。另外CAAT box兩側是GC box贸铜,包含的堿基是GGCGGG,起到轉錄調(diào)節(jié)聂受、激活轉錄的功能蒿秦。
增強子:一般位于TSS上游大約100個堿基以外,具有增強轉錄的作用蛋济,但是不用于啟動基因轉錄渤早。
沉默子:抑制DNA的轉錄過程,從而抑制翻譯瘫俊,最常見是位于啟動子上游鹊杖。有時也會出現(xiàn)在啟動子下游、基因本身內(nèi)含子或外顯子上扛芽;另外在下游側翼的3'非翻譯區(qū)也發(fā)現(xiàn)了沉默子骂蓖。
(2)下游側翼:最后一個外顯子以外的序列,包含終止子序列川尖。
首先在最后一個外顯子的終止密碼子下游有一個AATAAA序列登下,這個序列主要參與mRNA 的多聚腺苷酸化過程。多聚腺苷酸化就是得到polyA尾巴之前叮喳,mRNA的3'端會水解掉10-15個堿基被芳。這個序列的作用就是作為RNA裂解的信號,指導核酸內(nèi)切酶在此信號下游10~15堿基處裂解 mRNA馍悟。之后就是聚合酶作用使得3'端加上polyA變成成熟mRNA畔濒。
AATAAA序列再往下到轉錄終止位點(TTS)之前,是一個反向重復序列(7-20個堿基對)锣咒,轉錄后形成一個發(fā)卡結構侵状,可以阻礙RNA聚合酶移動,終止轉錄毅整。
注意:起始密碼子和終止密碼子都在外顯子上趣兄,位于編碼區(qū);但是悼嫉,轉錄起始位點TSS和轉錄終止位點TTS都在非編碼區(qū)艇潭,TSS在啟動子區(qū)下游&起始密碼子上游,TTS在終止子區(qū)下游&終止密碼子下游戏蔑。
RNA進化過程中的結構變化
(1)pre-mRNA → mature mRNA:pre-mRNA(前體mRNA)就是從轉錄起始位點TSS到終止位點TTS蹋凝,還需要進行內(nèi)含子剪切,5'加帽子結構辛臊,3'加PolyA修飾仙粱,才可以形成成熟mRNA。
(2)mature mRNA:包括編碼區(qū)彻舰、5'UTR伐割、3'UTR、5'帽子結構刃唤、3'polyA尾隔心。
UTR:mRNA兩端的非編碼序列。UTR在DNA序列中算是外顯子exon的部分尚胞。
5'UTR:上游非編碼區(qū)硬霍,位于5'帽子與起始密碼子(AUG)之間
3'UTR:下游非編碼區(qū),位于編碼區(qū)末端的終止密碼子到3’尾巴之間
5'帽子:作用就是幫助mRNA跨過核膜笼裳,進入胞質唯卖,并且此過程中保護5‘不被降解粱玲;翻譯時保證IFiii和核糖體識別。
3’poly-A尾巴:作用也是幫助mRNA跨過核膜拜轨,進入胞質抽减,并且增加了mRNA在胞質中存在的穩(wěn)定性。因為mRNA的降解過程是隨著時間延長橄碾,A尾逐漸變短卵沉。
單順反子mRNA:只編碼一個蛋白的mRNA。
多順反子mRNA:編碼多個蛋白法牲。