信使核糖核酸（messenger RNA，mRNA）是指导合成蛋白质的模板，是把遗传信息从DNA传递到蛋白质的信使。它是一种临时的副本，所以具有拷贝少、寿命短、修饰成分少的特点。

因为生命过程总是需要多种蛋白协调作用，所以mRNA的种类很多，而且随细胞状态和外界环境不断变化。狭义的转录组（transcriptome）就是指某种细胞在某种条件下所有mRNA的集合。

成熟mRNA的主体序列是编码区，在其上游5’侧和下游都有非编码区。真核生物mRNA分子两端还有5’帽子和3’尾部结构。原核细胞的mRNA一般没有尾，但感染真核细胞的病毒mRNA一般有尾。

真核生物mRNA结构

最简单的帽子结构是掉转方向的7-甲基鸟苷三磷酸，它与mRNA原来的5’端核苷酸通过5’ppp5’连接，形成m7GpppN。较复杂的帽子结构在后面的一个或两个核苷酸还有2’-O-甲基修饰。帽子结构的通式可写为m7GpppN(m)pN(m)……。

帽子结构对稳定mRNA及其翻译具有重要意义，它将5’端封闭起来，可免遭核酸外切酶水解；还可作为蛋白合成系统的辨认信号，被一种帽子结合蛋白（cap binding protein，eIF-4E）识别并结合，促使mRNA与核糖体小亚基结合，进而启动翻译过程。

5’非翻译区（5’ untranslated region, 5’UTR）是帽子与编码区起始密码子之间的一段较短的序列，其中包括标志翻译起始的序列，如原核生物的SD序列。5’UTR是翻译起始的高度敏感区，其长度、二级结构以及AUG的数量都会影响翻译起始的效率。

5’UTR的长度一般是100~200个核苷酸，少于20个碱基时会错过翻译起始密码AUG，称为遗漏扫描(Leaky scanning)。过长的5’UTR容易形成过多二级结构，不利于翻译起始。5’UTR的长度也与基因类型有关，比如与信号转导相关的基因往往具有较长的5’UTR。

编码区由起始密码子AUG开始，到终止密码子(UAG、UGA、UAA)截止，编码一种蛋白质的一级结构。其中每三个碱基构成一个密码子，编码一个氨基酸。编码区的二级结构和密码子选择都可能影响翻译效率。过多的二级结构和稀有密码子都会降低翻译速度，所以基因工程表达蛋白时会根据宿主的密码子偏好性进行优化。

3’非翻译区是终止密码子以后的转录序列，其中含有加尾信号，包括核心序列AAUAAA，以及下游10-30碱基处的一段富含GU的辅助序列。

3’非翻译区也参与翻译调控，比如很多microRNA可以与靶基因mRNA的3’非翻译区结合，通过降解或抑制翻译过程下调靶基因的表达。在动物的胚胎发育过程中，许多基因通过3’UTR中多种调控元件与相应蛋白因子的相互作用，构成复杂的调控网络，对胚胎发育过程中基因表达的协调控制至关重要。例如果蝇的hunchback、nanos基因，线虫的pal-1基因等。

microRNA通过与靶基因mRNA的3'UTR结合发挥作用，引自百度图片

3’端尾部是一段多聚A序列。成熟的mRNA一般在它的3’端都加上了长度为20-200碱基的多聚A尾，可以防止外切酶降解，也可以作为核孔转运系统的标志，与成熟的mRNA通过核孔转运到胞浆有关。

尾部结构也与翻译过程及其调控相关。例如，多聚腺苷酸结合蛋白（PABP）可以与尾部结合，并进一步与eIF4G、eIF4B、Paip-1等多种蛋白相互作用，形成环状复合物，参与翻译起始过程，也可参与mRNA稳定性调控过程。

PABP与尾部结合，参与翻译起始过程。遗传，2018, 40(8): 607-619返回搜狐，查看更多

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