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14.5:

RNA稳定性

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生物学
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RNA Stability

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RNA是一种移动的, 寿命相对较短的分子, 与DNA相比,其结构和化学稳定性要低得多。 在RNA中,五碳糖核糖 在第二个碳上具有羟基, 而脱氧核糖具有单个氢 羟基的氢 易于在碱性溶液中除去, 当发生这种情况时,剩余的带负电的氧 能够破坏磷酸糖骨架。 此外,RNA通常是单链的, 使其在结构上比DNA的 双螺旋更不稳定。 RNA分子也比DNA分子短得多, 因此它们更容易在末端降解。 外部因素也可以影响RNA的稳定性, 例如,称为RNA酶的细胞质中 的特异性外切核酸酶可以分解 未被主动翻译的RNA。 称为RNA结合蛋白的其他蛋白质 通过识别和结合特定的 RNA核苷酸序列来实现稳定性。 具有富含AU的元件的mRNA转录物, 通常是AUUUA的重复序列,在它们的3′ 非翻译区或3′-UTR中, 吸引具有相反作用的不同类别 的RNA结合蛋白。 这些蛋白质中的一些增强mRNA稳定性 并增加蛋白质翻译,同时限制 于3′-UTR,而另一些蛋白质 使转录物不稳定,从而更快地降解, 因此,RNA分子可用于翻译的时间量 是可变的并 且取决于多种因素。

14.5:

RNA稳定性

完整的DNA链可以在化石中找到,而科学家有时很难在实验室条件下保持RNA的完整性。 RNA和DNA之间的结构变异是其稳定性和寿命差异的基础。因为DNA是双链的,所以它本质上更稳定。 RNA的单链结构不太稳定,但也更灵活,可形成弱的内部键。此外,细胞中的大多数RNA相对较短,而DNA可长达2.5亿个核苷酸。 RNA在核糖的第二个碳上具有羟基,增加了糖 – 磷酸骨架断裂的可能性。

细胞可以利用RNA的不稳定性,调节其寿命和有效性。与不稳定的mRNAs转录本相比,更稳定的mRNAs可用于更长时间的翻译。细胞内的RNA结合蛋白(RBPs)在调节RNA稳定性中起着关键作用。RBPs可以与mRNAs的3非翻译区(UTR)中的特定序列(AUUUA)结合。有趣的是,AUUUA重复次数似乎以特定的方式吸收RBPs: 较少的重复次数吸收稳定的RBPs。几个重叠的重复导致不稳定RBPs的结合。所有的细胞都有一种叫做核糖核酸酶的酶,能分解核糖核酸。通常情况下,在细胞不再需要转录本之前,5的“帽”和多聚尾保护真核细胞的mRNA不被降解。

新兴的上转录组学研究旨在定义调节性mRNA修饰。最近,科学家发现甲基化在mRNA稳定性中起着重要作用。腺苷残基甲基化( m6A ) 似乎增加了mRNA的翻译和降解。 m6A 在应激反应、核输出和mRNA成熟中也有作用。改性尿嘧啶残基假尿苷的存在,似乎在RNA调控中也起着重要作用。

Suggested Reading

Zhao, Boxuan Simen, Ian A. Roundtree, and Chuan He. “Post-Transcriptional Gene Regulation by MRNA Modifications.” Nature Reviews. Molecular Cell Biology 18, no. 1 (January 2017): 31–42. [Source]

Agris, Paul F. “The Importance of Being Modified: An Unrealized Code to RNA Structure and Function.” RNA 21, no. 4 (April 2015): 552–54. [Source]