生物信息学基础——基因表达过程

生物信息学基础——基因表达过程

2016年11月15日 19:10:55 vickyleexy 阅读数:799
遗传信息(DNA)→转录→mRNA→翻译→蛋白质分子**

  • 转录
  • 翻译
  • 名词解释
  • CDS与ORF的联系与区别
  • 图解

转录

在RNA聚合酶的催化下,以DNA为模板合成mRNA的过程称为转录(transcription)。在双链DNA中,作为转录模板的链称为模板链(template strand)或反义链(antisense strand);而不作为转录模板的链称为编码链(coding strand)或有义链(sense strand),编码链与模板链互补,它与转录产物的差异仅在于DNA中的胸腺嘧啶(T)变为RNA中的尿嘧啶(U)。 —— [ 百度百科 ]

转录后进行加工:
1.剪接
一个基因的外显子和内含子都转录在一条原始转录物RNA分子中,称为前mRNA(pre-mRNA),又称核内异质RNA(heterogenuous nuclear RNA,hnRNA)。因此前mRNA分子既有外显子序列又有内含子序列,另外还包括编码区前面及后面非翻译序列。这些内含子序列必须除去而把外显子序列连接起来,才能产生成熟的有功能的mRNA分子,这个过程称为RNA剪接(RNA splicing)。剪切发生在外显子的3’末端的GT和内含子3’末端与下一个外显子交界的AG处。
2.加帽
几乎全部的真核 mRNA 端都具“帽子”结构。虽然真核生物的mRNA的转录以嘌呤核苷酸三磷酸(pppAG或pppG)领头,但在5’端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸(m7GpppAGpNp)。mRNA 5’端的这种结构称为帽子(cap)。不同真核生物的mRNA具有不同的帽子。
mRNA的帽结构功能:①能被核糖体小亚基识别,促使mRNA和核糖体的结合;②m7Gppp结构能有效地封闭RNA 5’末端,以保护mRNA免疫5’核酸外切酶的降解,增强mRNA的稳定性。
3.加尾
大多数真核生物的mRNA 3’末端都有由100200个A组成的Poly(A)尾巴。Poly(A)尾不是由DNA编码的,而是转录后的前mRNA以ATP为前体,由RNA末端腺苷酸转移酶,即Poly(A)聚合酶催化聚合到3’末端。加尾并非加在转录终止的3’末端,而是在转录产物的3’末端,由一个特异性酶识别切点上游方向1320碱基的加尾识别信号AAUAAA以及切点下游的保守顺序GUGUGUG,把切点下游的一段切除,然后再由Poly(A)聚合酶催化,加上Poly(A)尾巴,如果这一识别信号发生突变,则切除作用和多聚腺苷酸化作用均显著降低。
mRNA Poly(A)尾的功能是:①可能有助mRNA从核到细胞质转运;②避免在细胞中受到核酶降解,增强mRNA的稳定性。

翻译

mRNA作为模板tRNA作为运载工具,在有关酶、辅助因子和能量的作用下将活化的氨基酸核糖体(亦称核蛋白体)上装配为蛋白质多肽链的过程,称为翻译(translation)。
模板为mRNA,原料为20种游离的氨基酸,3个碱基决定一个氨基酸

名词解释

DNA复制:模板为双链DNA,合成的新链与模板链一模一样,原料为四种dNTP,为半保留复制,需要引物
mRNA(messenger RNA, 信使RNA) : 信使RNA是由DNA经hnRNA剪接而成,携带遗传信息的能指导蛋白合成的一类单链核糖核酸。
基因分为编码区和非编码区:编码区包含外显子和内含子,一般非编码区具有基因表达的调控功能,如启动子在非编码区。编码区则转录为mRNA并最终由外显子部分翻译成多肽(蛋白质)。 外显子和内含子都被转录到mRNA前体hnRNA中,当hnRNA进行剪接变为成熟的mRNA时,内含子被切除,而外显子保留。实际上真正编码蛋白质的是外显子,而内含子则无编码功能。内含子存在于DNA中,在转录的过程中,DNA上的内含子也会被转录到前体RNA中,但前体RNA上的内含子会在RNA离开细胞核进行翻译前被切除。
CDS:Coding sequence,蛋白质编码区,是编码一段蛋白产物的序列,是结构基因组学术语。
ORF:open reading frame,即开放读码框,是从一个起始密码子开始到一个终止密码子结束的一段序列;不是所有读码框都能被表达出蛋白产物,或者能表达出占有优势或者能产生生物学功能的蛋白。

CDS与ORF的联系与区别:

CDS,是编码一段蛋白产物的序列。 CDS必定是一个ORF。但也可能包括很多ORF。 反之,每个ORF不一定都是CDS。

ORF—–translation,
CDS—-transcription
translation 是理论上的,而transcription则显然是事实存在的。

外显子拼接形成成熟的mRNA,多数基因都有UTR,它们也是外显子拼接的产物,所以,你会发现mRNA的长度要大于CDS,只有CDS才编码蛋白,AUG以前的mRNA编码前导序列。
外显子并不一定编码蛋白质,成熟mRNA的UTR也可以是外显子,外显子就是RNA剪接后留下的部分。(外显子不一定永远是外显子,内含子也不一定永远是内含子)
外显子与CDS区不是完全一致的,CDS区一定属于外显子,但是外显子不一定是CDS区,也就是说外显子不一定都能翻译成蛋白的。 mRNA包括UTR和CDS!

生物信息学基础——基因表达过程_第1张图片
典型基因结构示意图

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