生物信息學基礎——基因表達過程
2016年11月15日 19:10:55 vickyleexy 閱讀數：799
遺傳信息(DNA)→轉錄→mRNA→翻譯→蛋白質分子**
- 轉錄
- 翻譯
- 名詞解釋
- CDS與ORF的聯系與區別
- 圖解
轉錄
在RNA聚合酶的催化下，以DNA為模板合成mRNA的過程稱為轉錄（transcription）。在雙鏈DNA中，作為轉錄模板的鏈稱為模板鏈（template strand）或反義鏈（antisense strand）；而不作為轉錄模板的鏈稱為編碼鏈（coding strand）或有義鏈（sense strand），編碼鏈與模板鏈互補，它與轉錄產物的差異僅在于DNA中的胸腺嘧啶（T）變為RNA中的尿嘧啶（U）。 —— [ 百度百科 ]
轉錄后進行加工：
1.剪接
一個基因的外顯子和內含子都轉錄在一條原始轉錄物RNA分子中，稱為前mRNA（pre-mRNA），又稱核內異質RNA（heterogenuous nuclear RNA，hnRNA）。因此前mRNA分子既有外顯子序列又有內含子序列，另外還包括編碼區前面及后面非翻譯序列。這些內含子序列必須除去而把外顯子序列連接起來，才能產生成熟的有功能的mRNA分子，這個過程稱為RNA剪接（RNA splicing）。剪切發生在外顯子的3’末端的GT和內含子3’末端與下一個外顯子交界的AG處。
2.加帽
幾乎全部的真核 mRNA 端都具“帽子”結構。雖然真核生物的mRNA的轉錄以嘌呤核苷酸三磷酸（pppAG或pppG）領頭，但在5’端的一個核苷酸總是7-甲基鳥核苷三磷酸（m7GpppAGpNp）。mRNA 5’端的這種結構稱為帽子（cap）。不同真核生物的mRNA具有不同的帽子。
mRNA的帽結構功能：①能被核糖體小亞基識別，促使mRNA和核糖體的結合；②m7Gppp結構能有效地封閉RNA 5’末端，以保護mRNA免疫5’核酸外切酶的降解，增強mRNA的穩定性。
3.加尾
大多數真核生物的mRNA 3’末端都有由100200個A組成的Poly(A)尾巴。Poly(A)尾不是由DNA編碼的，而是轉錄后的前mRNA以ATP為前體，由RNA末端腺苷酸轉移酶，即Poly(A)聚合酶催化聚合到3’末端。加尾并非加在轉錄終止的3’末端，而是在轉錄產物的3’末端，由一個特異性酶識別切點上游方向1320堿基的加尾識別信號AAUAAA以及切點下游的保守順序GUGUGUG，把切點下游的一段切除，然后再由Poly(A)聚合酶催化，加上Poly(A)尾巴，如果這一識別信號發生突變，則切除作用和多聚腺苷酸化作用均顯著降低。
mRNA Poly(A)尾的功能是：①可能有助mRNA從核到細胞質轉運；②避免在細胞中受到核酶降解，增強mRNA的穩定性。
翻譯
以mRNA作為模板，tRNA作為運載工具，在有關酶、輔助因子和能量的作用下將活化的氨基酸在核糖體（亦稱核蛋白體）上裝配為蛋白質多肽鏈的過程，稱為翻譯（translation）。
模板為mRNA，原料為20種游離的氨基酸，3個堿基決定一個氨基酸
名詞解釋
DNA復制：模板為雙鏈DNA，合成的新鏈與模板鏈一模一樣，原料為四種dNTP，為半保留復制，需要引物
mRNA（messenger RNA， 信使RNA) : 信使RNA是由DNA經hnRNA剪接而成，攜帶遺傳信息的能指導蛋白合成的一類單鏈核糖核酸。
基因分為編碼區和非編碼區：編碼區包含外顯子和內含子，一般非編碼區具有基因表達的調控功能，如啟動子在非編碼區。編碼區則轉錄為mRNA并最終由外顯子部分翻譯成多肽（蛋白質）。 外顯子和內含子都被轉錄到mRNA前體hnRNA中，當hnRNA進行剪接變為成熟的mRNA時，內含子被切除，而外顯子保留。實際上真正編碼蛋白質的是外顯子，而內含子則無編碼功能。內含子存在于DNA中，在轉錄的過程中，DNA上的內含子也會被轉錄到前體RNA中，但前體RNA上的內含子會在RNA離開細胞核進行翻譯前被切除。
CDS：Coding sequence，蛋白質編碼區，是編碼一段蛋白產物的序列，是結構基因組學術語。
ORF：open reading frame，即開放讀碼框，是從一個起始密碼子開始到一個終止密碼子結束的一段序列；不是所有讀碼框都能被表達出蛋白產物，或者能表達出占有優勢或者能產生生物學功能的蛋白。
CDS與ORF的聯系與區別：
CDS，是編碼一段蛋白產物的序列。 CDS必定是一個ORF。但也可能包括很多ORF。 反之，每個ORF不一定都是CDS。
ORF—–translation,
CDS—-transcription
translation 是理論上的，而transcription則顯然是事實存在的。
外顯子拼接形成成熟的mRNA，多數基因都有UTR，它們也是外顯子拼接的產物，所以，你會發現mRNA的長度要大于CDS，只有CDS才編碼蛋白，AUG以前的mRNA編碼前導序列。
外顯子并不一定編碼蛋白質，成熟mRNA的UTR也可以是外顯子，外顯子就是RNA剪接后留下的部分。（外顯子不一定永遠是外顯子，內含子也不一定永遠是內含子）
外顯子與CDS區不是完全一致的，CDS區一定屬于外顯子，但是外顯子不一定是CDS區，也就是說外顯子不一定都能翻譯成蛋白的。 mRNA包括UTR和CDS！
