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原核生物是如何区分起始密码子AUG与基因内部密码子AUG的?

答案

参考答案:

原核生物是如何辨别在一个基因开始的AUG密码子和编码内部甲硫氨酸的密码子呢实验发现:将30个核苷酸长度的大肠杆菌噬菌体R17合成A蛋白的起始区mRNA片段,使其与大肠杆菌多糖体形成复合物。然后把大肠杆菌素E3(Colicin E3)(它可从16S RNA的3′末端切下59个核苷酸)加到复合物中。用表面活性剂处理混合物,解离核糖体释放出RNA。释放出的RNA是mRNA-rRNA杂交分子。在这个杂交分子内,mRNA-rRNA片段通过氢键结合在一起。

早在1975年,Shine等就注意到上述现象,由此提出一种很吸引人的假设来解释起始密码子的识别。他们见到几种细菌16S rRNA 3′末端顺序为:5′PyACCUCCUA-3′,其中Py可以是任何嘧啶核苷酸。它可以和mRNA中离AUG顺序5′侧约10个碱基处有一段富含瞟呤的间隔顺序AGGA或GAGG(后来称此区域为Shine-Dalgarno顺序)互补。现认为正是由这样的配对将AUG(或GUG、UUG)密码子带到核糖体的起始位置上。

进一步支持Shine-Dalgarno假设的证据来自用其他细菌核糖体进行R17A蛋白合成效率的研究。测定了6种细菌16S rRNA分子3′末端顺序,发现碱基配对区的长度和强度(GC对和AU对的比值)是不同的。不同核糖体合成A蛋白的量与碱基对区的稳定性有关。这表明决定起始频率的主要因素是mRNA-16SrRNA碱基配对的强度。

另外原核生物中有两种tRNA能够携带甲硫氨酸。一种是,它只能识别起始密码子AUG,一种是,它只能识别内部AUG密码子。首先与Met结合,然后在Met的NH2上产生甲酰化作用从而封闭了这个氨基。这个氨酰tRNA可缩写为fMet-tRNAf。起始密码子AUG和GUG均由这种tRNAf所识别。而这两个密码子如果在mRNA的内部则分别由和tRNAVal所识别。而在真核生物中,情况有所不同。起始密码子只能是AUG,而没有GUG作为起始密码子的。识别起始AUG与内部AUG的工作同样是由不同的tRNA担任的,负责起始AUG识别的是,负责内部AUG识别的是。但Met-tRNAf并不被甲酰化。在哺乳动物线粒体中同样有两类tRNA分别识别起始AUG和内部AUG,而且起始tRNA上携带的是甲酰化的甲硫氨酸。不同的是线粒体Met-tRNAf还能将AUA、AUC、AUU用作起始密码子。

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