真核细胞中mRNA的降解机制

细胞中不同的mRNA半寿期差异很大,mRNA的稳定性受到多种因素的影响,现在已经发现了许多对mRNA的稳定性有影响的顺式因子和反式因子。大量的研究证明在真核细胞内存在复杂的机制调节mRNA的稳定与降解及其所引起的基因表达。现在可以肯定在真核细胞中至少存在着三种mRNA的降解方式：依赖于脱腺苷酸的降解,无义密码介导的mRNA的降解和核酸内切酶的水解。其中依赖于脱腺苷酸的降解方式是细胞内大多数mRNA降解的主要途径。 Abstract　The half-lives of different mRNAs in Eukaryotic cells vary greatly. There are many elements can influence mRNA stability, including cis-acting factors and trans-acting factors. Evidences show that there exist complicated mechanisms in cells that regulate mRNA stability, degradation and expression. Recent results have defined three mRNA degradation pathways in Eukaryotic cells: deadenylation-dependent mRNA decay, nonsense-mediated mRNA decay and endonuclolytic cleavage. Among these pathways deadenylation-dependent decay is the most general pathway.     

真核细胞中mRNA的降解机制

细胞中不同的ｍ ＲＮＡ 半寿期差异很大,ｍ ＲＮＡ 的稳定性受到多种因素的影响,现在已经发现了许多对ｍ ＲＮＡ 的稳定性有影响的顺式因子和反式因子。大量的研究证明在真核细胞内存在复杂的机制调节ｍ ＲＮＡ 的稳定与降解及其所引起的基因表达。现在可以肯定在真核细胞中至少存在着三种ｍ ＲＮＡ的降解方式：依赖于脱腺苷酸的降解,无义密码介导的ｍ ＲＮＡ 的降解和核酸内切酶的水解。其中依赖于脱腺苷酸的降解方式是细胞内大多数ｍ ＲＮＡ 降解的主要途径。     

脱腺苷酸酶与RNA代谢调控

真核细胞中，RNA 3’端poly(A)或oligo(A)的特异性水解被称为脱腺苷酸化（deadenylation）。脱腺苷酸化的执行者被称为脱腺苷酸酶（deadenylase）。绝大多数真核细胞中都存在多种脱腺苷酸酶，其中CCR4-NOT复合体和PAN2-PAN3复合体负责细胞中大多数mRNA的非特异性降解，PARN和PNLDC1等参与了特定子集mRNA的降解和多种非编码RNA的生物合成。作为RNA水平的重要调控者之一，脱腺苷酸酶参与了几乎所有细胞生命活动和多种重要生理和病理过程。在真核细胞中，脱腺苷酸酶的分子调控机制可能是：细胞中的大量RNA结合蛋白是RNA命运调控的中心分子，一方面根据RNA的状态或细胞需求识别特定的靶标RNA子集，另一方面招募特定脱腺苷酸酶，对特定子集RNA的3’端进行降解或修剪，从而调控RNA的最终命运。细胞中十余种脱腺苷酸酶同工酶、上千种RNA结合蛋白以及多种多样的翻译后修饰构成了复杂的动态分子调控网络，帮助细胞在生长、增殖、分化、应激、死亡等重要生命活动中精确维持RNA稳态或快速转换基因表达谱。     

聚腺苷酸特异性核糖核酸酶(PARN)的功能多样性

聚腺苷酸尾的降解对于mRNA的质量控制和转录后基因调控十分重要. 在真核生物中,去腺苷酸化是mRNA降解和翻译沉默的首要限速步骤. 3′核糖核酸外切酶--聚腺苷酸特异性核糖核酸酶（poly(A)-specific ribonuclease,PARN）能够高效降解真核生物mRNA的聚腺苷酸尾. PARN不仅在降解mRNA poly(A)尾中发挥关键的作用,还参与DNA损伤、非编码RNA的加工成熟以及肿瘤等疾病过程. PARN是一种多功能酶分子,本文就PARN发现、结构、催化机制和功能多样性进行综述.     

细菌RNA聚腺苷酸化修饰及其调控机制与生理作用

聚腺苷酸化 (polyadenylation) 是指在底物RNA的3′-端加上一段聚腺苷酸残基的转录后修饰作用。1971年,第一次发现真核生物mRNA的3′-端存在多聚腺苷酸 (poly (A)) 尾,它保护mRNA免受核酸外切酶攻击,且对于转录终止、mRNA运输及翻译都起到重要作用,学者们一度将该现象认为是真核细胞mRNA的特征之一。时至今日,细菌RNA聚腺苷酸化现象的发现引起了学术界的高度重视,大量的研究结果不仅证明了该种修饰在细菌中普遍存在,而且发现其在细菌RNA的加工、降解及质量监控中扮演重要的角色;然而,与真核生物不同的是,在原核生物中该修饰倾向于使RNA去稳定化,即加速RNA的降解。本文综述了近年来细菌中RNA聚腺苷酸化修饰及其调控机制与生理作用的研究进展。     

无义介导的mRNA降解(NMD)

无义介导的mRNA降解(nonsense-mediated mRNA decay,NMD）作为真核细胞中重要RNA监控机制,识别并降解开放阅读框中含有提前终止密码子（premature termination codon,PTC）的mRNA,以避免因截短的蛋白产物积累对细胞造成毒害. NMD还调控正常生理基因的表达,暗示其在真核细胞中扮演重要角色. NMD途径的关键是PTC的识别.本文通过3种模型来分别阐述发现于哺乳动物、酵母等不同有机体的识别机制.通常由NMD因子UPF1（up-frameshift）等被招募至含PTC的mRNA上,借助这些因子组装形成“功能复合体”并激活降解.但目前对于PTC识别后的过程仍认识有限,本文通过综述NMD途径的分子机制以更好地理解其生物学意义.     

RNA结合蛋白PABPC1的功能及生物学作用

多聚腺苷酸结合蛋白(poly (A) binding protein,PABP)家族通常被认为是mRNA poly (A)尾的一种保护屏障.其中细胞质多聚腺苷酸结合蛋白1 (cytoplasmic poly (A) binding protein-1,PABPC1)在高亲和力作用下能够与mRNA中富含腺苷酸的序列结合,在基因转录后调控中发挥着重要作用.同时PABPC1还参与mRNA的许多代谢通路,包括腺苷酸多聚化/脱腺苷酸化、m RNA转运、m RNA翻译、降解及mircoRNA相关调控.近年来关于PABPC1与生殖细胞的发育、心肌肥大和肿瘤的发生发展的报道屡见不鲜,可见PABPC1与细胞的生长发育有密切联系.本文将主要介绍PABPC1的结构、表达调控、功能及其生物学作用.     

真核生物翻译过程中的mRNA质量控制

成熟mRNA的合成是一个复杂的过程,往往会产生错误.原核和真核细胞都在多水平进化出了mRNA监视机制,以保证mRNA的质量,甚至在翻译起始之后.真核生物胞质中有4种翻译依赖性的mRNA质量监视机制:无意义介导的降解、No-go降解、Non-stop降解和核糖体延伸介导的降解.这些机制不仅可以识别并迅速降解有缺陷的mRNA,控制mRNA质量,还都在调节基因表达方面具有重要作用,而且也与一些遗传病有关.本文主要综述了真核生物4种mRNA质量监视机制的研究进展,并对相关研究的应用前景做了展望.     

NMD机制及其对人类遗传病的治疗意义

无义介导的mRNA降解机制(nonsense-mediated mRNA decay,NMD)是真核细胞内重要的RNA质量监控机制,能够识别并降解含有提前终止子(premature termination codon,PTC)的mRNA,避免细胞内积累有害的截短蛋白质产物。同时,NMD机制还调控着大量不含PTC的mRNA稳定性,影响其蛋白质产物的含量。现综述了NMD机制的底物、调控因子及其对人类遗传病治疗意义的最新研究进展。     

与剪接、翻译偶联的PRT—mRNA NMD降解机制

最新研究发现，真核细胞前体mRNA剪接不仅仅是前体mRNA的加工步骤，而且在翻译过程中也起到重要的监控作用，通过剪接，外显子－外显子连接点复合物结合于mRNA剪接位点上游20bp处，如果mRNA剪接位点上游大于50－55bp处出现无义突变，则这种翻译提前终止密码子mRNA将会在最后的翻译过程中通过外显子－外显子连接点复合物，Upf蛋白以及帽结合蛋白之间的相互作用，被引入脱帽，降解过程。     

mRNA稳定机制在低氧反应基因表达调控中的作用

几乎所有生物的信使RNA稳定性都影响基因表达。而mRNA的稳定性除了由其本身的序列和识别该序列的结合蛋白共同决定外,还受特异性的顺式作用元件和mRNA结合蛋白的影响。真核细胞中有3个独特的顺式作用元件：富AU元件（ARE）、茎环结构和富嘧啶结构,在mRNA稳定性调节中发挥重要作用。本文着重论述mRNA稳定机制在低氧诱导的一系列基因表达调控中的作用。     

真核生物mRNA非翻译区结构特征与mRNA翻译

真核生物中蛋白质合成通常在翻译水平受到调控,而mRNA非翻译区与mRNA翻译之间关系密切。真核生物mRNA非翻译区长度、mRNA二级结构、GC含量、顺式作用元件与反式作用因子、mRNA帽端结构和多聚腺苷酸尾等结构对翻译具有重要的调控作用。本文就真核生物mRNA非翻译区结构特征对其翻译的影响做一综述。     

真核生物细胞中无终止密码mRNA的降解

2002年,Frischmeyer和Hoof等人发现真核生物细胞中具有一种新的mRNA监视机制——无终止密码mRNA降解途径,与正常mRNA和无义mRNA降解途径不同,无终止密码mRNA是在外切酶体介导作用下快速脱腺苷并进行3’→5’方向的水解。本对无终止密码mRNA降解途径的研究现状做一简要介绍。     

mRNA 的无义介导降解

无义介导的mRNA衰变（NMD）选择性地迅速降解含有提前终止密码子的mRNA,保护机体免于截短蛋白质产生的有害效应,是真核细胞广泛存在的保守的mRNA监视机制,有重要生物学意义。关于其基本机制目前提出了一些模型。     

一种快速分离真核细胞RNA的方法

以改良的异硫氰酸胍-苯酚-氯仿法从真核细胞中制备RNA,经琼脂糖微电泳检查,可清楚见到三条真核细胞核糖体RNA带(28S,18S,和5S);经Norther blot检测可见未降解的1.9Kb肌动蛋白mRNA杂交区带。该法具有快速、简便、产率和纯度均较高等优点。     

依赖于DNA的RNA聚合酶的研究——Ⅳ.615小鼠和白血病615小鼠(L615)肝细胞RNA聚合酶B的结构分析

真核细胞转录是一个极为复杂的过程,有很多迄今尚未研究清楚的因子参加。依赖于DNA的RNA聚合酶(E.C.2.7.7.6)直接或间接地和转录的调节过程有关。真核细胞有三种结构不同的KNA聚合酶,它们有不同的转录功能。因此,研究真核细胞RNA聚合酶的结构对弄清酶对转录和调节显得十分重要。     

组蛋白脱乙酰化研究进展

组蛋白脱乙酰化研究进展陈坚傅继梁（第二军医大学医学分子遗传学开放实验室,上海２００４３３）关键词组蛋白脱乙酰化转录调控在真核细胞中,基因是与染色体蛋白,尤其是与组蛋白结合在一起的。因此,基因表达的中心问题之一是ＲＮＡ聚合酶和其他转录因子如何接近紧密包...     

真核生物中mRNA的降解

真核生物中mRNA的稳定性是决定基因表达水平的一个重要因素。不同mRNA稳定程度差异很大,例如高等真核生物中有些mRNA半衰期为20分钟,而同一细胞中另一些mRNA的半衰期则为24hr以上;酵母细胞中最不稳定的mRNA 5分钟内就彻底降解,最稳定的半衰期为60分钟以上。mRNA的降解是受精密调控的。近年来有关这方面的研究中最惊人的发现是,在mRNA中发现了调节它自身稳定性的序列。     

泛素化和磷酸化协同作用调控蛋白质降解

在真核细胞中,泛素化和磷酸化是2种常见的蛋白质修饰方式。泛素在蛋白酶体降解途径中发挥重要的靶向作用,细胞外信号严格调控着目的蛋白的泛素化。在很多情况下,这种调控依赖于蛋白质的磷酸化。由磷酸化影响的调控步骤可能与E3泛素连接酶对底物的识别有关,也可能与实际的交联反应有关。这种调控是通过对底物或E3连接酶本身的磷酸化实现的。     

真核生物mRNA降解途径

mRNA降解在真核生物的基因表达调控中发挥重要作用.目前,已经鉴定了多种参与mRNA降解 的酶和复合物,并发现细胞质处理小体可能是降解mRNA的主要位点.本文着重总结了正常和 异常mRNA降解的主要途径以及各途径相关因子和酶的功能,并讨论了细胞质处理小体在mR NA降解过程中的作用.最后对该领域今后的研究重点和方向作了探讨.