如前所述，真核基因轉(zhuǎn)錄生成的mRNA在轉(zhuǎn)錄后，即經(jīng)過加帽反應(yīng)在5′端形成帽子結(jié)構(gòu)，同時(shí)在3′末端加上poly（A）尾，這兩個(gè)因素可以保護(hù)mRNA，防止降解。rRNA在核內(nèi)與核糖體蛋白組裝成核糖體，這可能是保護(hù)rRNA不被降解的機(jī)制。tRNA在合成后形成特殊的空間結(jié)構(gòu)，可能是其抵抗降解的機(jī)制，因?yàn)閠RNA的半衰期是比較長(zhǎng)的。

（一）5′端加帽和3′端多聚腺苷酸化的調(diào)控意義

mRNA如果沒有5′帽和3′poly（A）尾，在合成過程中就會(huì)被迅速降解。

1．5′端加帽的意義 mRNA5′端加帽至少有4個(gè)方面的作用。

（1）提高mRNA的穩(wěn)定性：5′帽子結(jié)構(gòu)可以保護(hù)mRNA免受5′外切核酸酶的水解。

（2）增強(qiáng)mRNA的可翻譯性（translatability）：真核生物mRNA的翻譯過程中，帽結(jié)合蛋白首先識(shí)別和結(jié)合mRNA的5′帽子，隨后核糖體與之結(jié)合，如果沒有帽子，翻譯效率會(huì)大大降低。

（3）有助于mRNA從細(xì)胞核運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)。

（4）增強(qiáng)mRNA的剪接效率：5′帽子對(duì)于第一個(gè)外顯子的剪接是非常重要的，在剪接第一個(gè)外顯子時(shí)，剪接體的形成需要兩個(gè)帽結(jié)合蛋白（cap-binding protein 80和cap-binding protein 20）的加入。

除上述四項(xiàng)功能外，加帽反應(yīng)還被某些動(dòng)物用來調(diào)節(jié)其卵細(xì)胞成熟過程中的某些基因的表達(dá)。

2．3′端多聚腺苷酸尾的意義

（1）poly（A）尾可保護(hù)mRNA免受3′外切核酸酶的消化，提高mRNA的穩(wěn)定性。已有研究表明，尾巴的長(zhǎng)度能夠影響到mRNA的穩(wěn)定性，而且可能是受到調(diào)控的。當(dāng)尾巴的長(zhǎng)度降到一定的臨界值（酵母＜10～15A）以下，常常被作為mRNA的降解信號(hào)。

（2）PABP能夠與poly（A）相互作用增強(qiáng)mRNA的可翻譯性，提高其翻譯的效率。PABP單體的相對(duì)分子質(zhì)量約70ku，與poly（A）結(jié)合后占10～20個(gè)堿基。除去poly（A）或PABP都會(huì)抑制翻譯的起始。已有不少例證表明poly（A）對(duì)翻譯有調(diào)控作用。有些mRNA可以無poly（A）尾的形式儲(chǔ)存，需要翻譯時(shí)才加上poly（A）尾；有些mRNA則是通過除去poly（A）尾以降低翻譯水平。

（3）某些本來缺乏終止密碼子的mRNA通過加尾反應(yīng)制造終止密碼子。在UG后加尾可產(chǎn)生UGA，在UA后加尾產(chǎn)生UAA。

（4）poly（A）的應(yīng)用價(jià)值：由于只有mRNA才有poly（A）尾巴，所以可使用含有oligo T或oligo U的親和層析柱將帶有poly（A）尾巴的mRNA與其他RNA分開，然后用溶液處理，破壞其結(jié)合的鍵，結(jié)合的RNA就會(huì)釋放出來。

（二）mRNA的選擇剪接及其對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控作用

真核生物中約有5%的pre-mRNAs可以兩種以上的形式進(jìn)行剪接，形成兩種或兩種以上的成熟mRNA，翻譯出不同的肽鏈。

1．mRNA的選擇剪接 選擇性剪接也稱為可變剪接（alternative splicing），它是指一種mRNA前體在剪接反應(yīng)過程中某些區(qū)段的序列可能被保留，也可能被排除，從而得到幾種不同成熟mRNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的過程，它是高等真核生物蛋白質(zhì)多樣性的重要來源?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的選擇剪接方式主要有以下幾種（圖5-16）。

圖5-16　mRNA的選擇剪接的幾種方式

（1）外顯子選擇（optional exon）：也稱外顯子跳躍（exon skipping），是指在不同的剪接方式中，某一個(gè)外顯子（或幾個(gè)外顯子）可以在成熟的mRNA中保留，也可以通過剪接過程被去掉。所以，至少有兩種剪接方式，一是外顯子全部保留，二是刪除一個(gè)或幾個(gè)外顯子。

（2）內(nèi)含子選擇（optional intron）：是指在不同的剪接方式中，內(nèi)含子可以被完全去掉，也可以有一個(gè)內(nèi)含子被保留在成熟的mRNA中。因此，也有兩種剪接方式：一是內(nèi)含子全部刪除，二是保留某一個(gè)內(nèi)含子。

（3）互斥外顯子（mutually exclusive exon）：一對(duì)外顯子中，在一種剪接方式中可在成熟的mRNA中保留一個(gè)外顯子，而在另一種剪接方式中在成熟的mRNA中則只能保留另一個(gè)外顯子。兩個(gè)外顯子不能同時(shí)出現(xiàn)在同一個(gè)成熟的mRNA中。

（4）內(nèi)部剪接位點(diǎn)（internal splice site）：是通過對(duì)外顯子或內(nèi)含子內(nèi)部5′端剪接供點(diǎn)或3′端剪接受點(diǎn)的選擇，保留全部外顯子或剪接掉某一外顯子的部分序列；或去掉全部?jī)?nèi)含子或保留某一內(nèi)含子的一部分序列。

2．選擇剪接對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控作用

（1）Bax基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的選擇剪接：Bax基因的編碼產(chǎn)物是與細(xì)胞凋亡有關(guān)的分子，該基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物可以說明選擇剪接形成不同的表達(dá)產(chǎn)物。Bax基因編碼產(chǎn)生的蛋白質(zhì)有幾種（α、β、γ等），結(jié)構(gòu)略有差異，差異的產(chǎn)生來自于mRNA的選擇剪接。α型mRNA剪接后，保留了全部（6個(gè)）外顯子，共192個(gè)密碼子，翻譯出來的肽鏈為192個(gè)氨基酸。β型mRNA選擇剪接過程中保留了全部外顯子，但同時(shí)也保留了第5個(gè)內(nèi)含子（內(nèi)含子選擇），共218個(gè)密碼子，終止密碼不是來自第6個(gè)外顯子，而是在第5個(gè)內(nèi)含子中。所以，就翻譯結(jié)果而言，第6個(gè)外顯子實(shí)際上是被刪除了。γ型mRNA選擇剪接過程中刪除了第二個(gè)外顯子（含41個(gè)密碼子），所以成熟的mRNA中只保留了基因中的5個(gè)外顯子，共151個(gè)密碼子，翻譯出由151個(gè)氨基酸組成的多肽。

（2）內(nèi)耳內(nèi)毛細(xì)胞內(nèi)鉀離子通道蛋白mRNA前體的選擇性剪接：內(nèi)耳上的不同內(nèi)毛細(xì)胞能夠接受不同的聲波頻率，這種特性與不同的內(nèi)毛細(xì)胞通過選擇性剪接產(chǎn)生不同的cSlo mR-NA有關(guān)（約有576種不同的組合）（圖5-17）。cSlo mRNA編碼的是一種受Ca2＋門控的鉀離子通道。因選擇性剪接產(chǎn)生的不同的鉀離子通道對(duì)Ca2＋敏感性不同，它們?cè)诓煌腃a2＋濃度下開放。而不同的聲波頻率引起內(nèi)毛細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)Ca2＋濃度的不同，從而導(dǎo)致不同性質(zhì)的鉀離子通道開放。

圖5-17　內(nèi)耳內(nèi)毛細(xì)胞內(nèi)鉀離子通道蛋白mRNA前體的選擇性剪接

（三）mRNA運(yùn)輸?shù)目刂?/p>

mRNA從細(xì)胞核運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)的過程受到嚴(yán)格調(diào)控。成熟的mRNA并不是全部進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，3 H尿嘧啶標(biāo)記實(shí)驗(yàn)證明，大約只有20%的成熟mRNA進(jìn)入胞質(zhì)，其余的在核內(nèi)迅速降解。細(xì)胞膜上存在核酸輸出受體（nuclear export receptor）參與mRNA的主動(dòng)運(yùn)輸。

（四）mRNA的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)

mRNA是翻譯蛋白質(zhì)的模板，其量的多少直接影響蛋白質(zhì)合成的量。因此，mRNA的穩(wěn)定性是翻譯水平調(diào)控的一個(gè)重要因素。細(xì)胞內(nèi)mRNA的水平與轉(zhuǎn)錄子的穩(wěn)定性的關(guān)系比與轉(zhuǎn)錄效率的關(guān)系更密切。

1．在真核細(xì)胞中mRNA的穩(wěn)定性差別很大 有些mRNA（如編碼β-珠蛋白的mRNA）半衰期在10h以上，而有些mRNA的半衰期則只有30min或更短。不穩(wěn)定mRNA多是編碼調(diào)節(jié)蛋白的，這些蛋白的水平在細(xì)胞內(nèi)變化迅速，如生長(zhǎng)因子和原癌基因（如myc、fos等）的產(chǎn)物。

2．真核物mRNA的穩(wěn)定性常常由特異的去穩(wěn)定元件（specific destabilizing elements）的存在與否來控制的 將這種元件引入一種mRNA，就會(huì)引起該RNA降解。從一種mRNA分子中除去一個(gè)元件不一定能使之穩(wěn)定，這表明一種mRNA中可能不止一個(gè)去穩(wěn)定元件。

轉(zhuǎn)鐵蛋白（Transferrin）mRNA很不穩(wěn)定，其3′端非翻譯區(qū)（3′UTR）長(zhǎng)達(dá)2．6kb，包括大大小小10個(gè)莖環(huán)結(jié)構(gòu)（發(fā)卡結(jié)構(gòu)），其中5個(gè)莖環(huán)結(jié)構(gòu)能夠與一種稱為鐵反應(yīng)蛋白的蛋白質(zhì)結(jié)合，這些莖環(huán)結(jié)構(gòu)稱為鐵反應(yīng)元件（IRE）。在轉(zhuǎn)鐵蛋白mRNA的3′UTR中含有一些去穩(wěn)定序列，如果除去這些序列，可使轉(zhuǎn)鐵蛋白mRNA的穩(wěn)定性大大提高。鐵反應(yīng)蛋白與mRNA的親和力是由鐵控制的。鐵反應(yīng)蛋白與IRE結(jié)合后，可抑制鄰近的去穩(wěn)定序列的功能，使mRNA穩(wěn)定。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)鐵離子濃度升高時(shí)，鐵離子與鐵反應(yīng)蛋白結(jié)合，使之與mRNA解離，轉(zhuǎn)鐵蛋白mRNA即變?yōu)椴环€(wěn)定，在距mRNA 3′末端約1 000個(gè)核苷酸處被核酸內(nèi)切酶切斷，隨后被迅速降解，停止翻譯產(chǎn)生轉(zhuǎn)鐵蛋白。

3．mRNA 3′端非編碼區(qū)是影響mRNA穩(wěn)定性的主要區(qū)域 許多不穩(wěn)定mRNA中的一種共同特征是在3′端非編碼區(qū)中存在一個(gè)約50堿基的AU-豐富序列（AU-rich sequence），稱為ARE，這是引起mRNA不穩(wěn)定的原因。ARE中的一致性序列是重復(fù)數(shù)次的5個(gè)核苷酸（AUUUA）。ARE與ARE結(jié)合蛋白結(jié)合，促進(jìn)poly（A）核糖核酸酶（ribonuclease）將poly（A）切除，同時(shí)也就除去了PABP，失去了穩(wěn)定mRNA的作用。生長(zhǎng)因子mRNA的3′端非編碼區(qū)多存在導(dǎo)致其不穩(wěn)定的AU豐富區(qū)，如果通過重組DNA技術(shù)將此AU豐富區(qū)插入到β-珠蛋白mRNA的3′端非編碼區(qū)，則β-珠蛋白mRNA的半衰期也會(huì)降至幾十分鐘。