2013年3月4日 星期一

真核細胞的訊息RNA在轉譯之前必須先修飾過 In Eucaryotic Cells, the mRNA Message Must Be Modified Befeor It Can Be Translated


探索生命《生物學》83
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1.        原核細胞生產的「訊息RNA/mRNA」與真核細胞的「訊息RNA/mRNA」不同。
2.        舉例來說,像細菌這種原核細胞,它從DNA模版轉錄出來的RNA已經是能執行工作的mRNA,意思是,核醣體可以直接使用這個mRNA去合成蛋白質。
3.        事實上,原核細胞的核醣體開始轉譯mRNA時,細胞正在將DNA資訊轉錄成RNA,因此這二個程序是同時進行的。
4.        真核細胞,DNA轉錄的產物是沒有執行功能的mRNA,這種mRNA看起來比較像是一個前軀物。
5.        mRNA前軀物—初級RNA轉錄本,並不是可用的訊息體,它只是一個草稿,初級轉錄本必須用酵素大量地剪接編輯,然後才離開細胞核,動身前往核醣體。RNA初級轉錄本經常會被酵素裁切掉好幾塊大片區域。
6.        在細胞核內,酵素切除在初級RNA轉錄本RNA上的非編碼區域的序列,被切除的核甘酸序列稱為內插子introns,切除內插子後剩下來的編碼序列稱為外顯子exons,將外顯子銜接起來後完成能執行功能的mRNA
7.        此外,RNA轉錄本的兩端還要再修飾,mRNA的前端戴上鳥糞嘌呤guanine組成的蓋子,尾端加上一條由100250腺嘌呤adenine核甘酸序列,形成多腺嘌呤尾poly-A tail
8.        因此,最後移出細胞核,抵達核醣體的mRNA,跟一開始按照DNA模版製造出來的初級轉錄本,差異相當大。
9.        切割與黏接RNA的程序無法完全避免錯誤,有時候的確會因為內插子切除不恰當而發生突變。切除內插子是真核細胞的特徵。原核細胞的DNA沒有內插子,因此原核細胞以DNA為模版複製的RNA沒有必須移除的序列。
10.     自從1977年生物學家發現內插子以後,科學界一直有個疑惑,為什麼真核細胞有內插子,可是原核細胞沒有?
11.     因為原核細胞是先誕生的物種,真核細胞是從原核細胞演化而來的,因此一般認為內插子是真核細胞歷經演化的產物。
12.     但是有些證據顯示指出相反的事實,古代的原核生物可能有內插子,真核細胞繼承原核生物的內插子並保留下來,但是原核細胞失去了內插子。
13.     DNA如果沒有內插子,複製起來比較快,這對需要迅速繁殖的小型單細胞生物來說是有利因素。
14.     徐弘毅:生物在某個氣候環境下演化出來的基因,到了另一個時代變得不需要了,因此RNA在複製真核細胞的DNA時,用酵素切除多餘的部分。因此,內插子可視為是一種潛藏的基因,或者是備用基因,當外在環境變遷,生物體受到外界刺激後,可能會引發酵素作用改變,而沒有完全切除內插子,將過去隱藏的基因顯露出來,以產生較有競爭力的後代。

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蛋白質的每個胺基酸用三個密碼子寫成,轉譯就是解讀RNA上的基因訊息 In Translation, the Genetic Message Is Read Out in Three-Letter Coding Units to Specify Each Amino Acid in a Protein
15.     RNA聚合酶咬住DNA啟動子,轉錄DNA的工作就開始了,RNA聚合酶DNA初始序列的位置開始製作RNA副本,在終止訊號出現時停止工作。
16. 原核細胞從DNA轉錄資訊,製造出來的RNA,馬上就可以使用,但是真核細胞從DNA轉錄的RNA,必須再次剪接,移除內插子;經過這道手續製造出來的是訊息RNA/mRNA
17.     接著,訊息mRNA從細胞核內的DNA,轉移到細胞核外的核醣體,訊息mRNA含有的鹼基序列,能夠合成特定種類、特定胜肽順序的胺基酸,這些胺基酸將組成基因密碼設定的蛋白質
18.   訊息mRNA的核甘酸一開始是一小段引導序列leader,接著是尾隨序列trailerRNA的尾隨序列就像一頁的上下空白處),訊息mRNA內容由核醣體進行解碼,這個過程稱為轉譯translation

19.     轉譯translation過程,基因資訊從某一種分子轉譯成另一種分子,也就是從RNA的核甘酸序列,轉譯成蛋白質的胺基酸序列。想要瞭解轉譯的程序,首先必須要瞭解胺基酸資訊,是如何編碼成為mRNA的核甘酸序列。
20.     訊息mRNA上只有4核醣核酸ribonucleotides(這4RNA的核醣核酸等於DNA4種去氧核醣核酸),這4種核醣核酸必須要能夠為至少20種不同的胺基酸編碼。
21.     現在有許多極具說服力的證據顯示,RNA序列上指揮合成胺基酸的密碼子codon是三個一組的核甘酸,稱為三聯碼triplet codon,每個胺基酸的密碼指令是三個一組的核甘酸。
22.     RNA三聯碼triplet codon可組成64種不同的組合(43)。現在已經知道在這64種不同組合的三聯碼中,有3種組合是特定的胺基酸的指令。
23.     還有一種情況是,有許多三聯碼的意義一樣。舉例來說,三聯碼ACUACCACAACG都是指蘇氨酸/羥丁胺酸threonine。因此基因密碼存在同義詞,這種同義的密碼子稱為兼併性密碼degenerate code
24.     1961Francis CrickSydney Brenner現基因密碼用三個字串去組成各種胺基酸指令,激勵科學界全力以赴地建立三聯碼的字典,想要確定每個三聯碼所指的是哪一種胺基酸,最後得到關鍵性的表格如下:
上述的三聯碼與胺基酸對照表適用於所有的有機體。
25.     換句話說,除了少數例外,同類型的訊息mRNA密碼組合一定會轉譯成同樣的胺基酸,這表示這世界上一切有機體的基因密碼都來自於同一個古老的祖先,它們應該都是從原始地球上最早的細胞演化而來的。
n   翻譯編寫 Carol H. McFadden and William T. Keeton Biology》;圖片來源/Mun.ca.biologyNature.comFreewebs.comClasses.midlandstech.edu

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