DNA轉錄成mRNA

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DNA是存在於真核生物（多細胞生物）中的雙鏈結構，而RNA（核糖核酸）是存在於原核生物（單細胞生物，如細菌）中的單鏈結構。在轉錄過程中，DNA在細胞核內被轉換成RNA。轉換完成後，信使RNA（mRNA）從細胞核出來，並在細胞的細胞質中開始翻譯過程以產生蛋白質。

如果將DNA視為遺傳密碼，則必須讀取和理解它才能處理這些指令，從而執行細胞乃至整個生物體的功能。讀取DNA中遺傳密碼的過程有兩種——**轉錄和翻譯**。

DNA是存在於真核生物（多細胞生物）中的雙鏈結構，而RNA（核糖核酸）是存在於原核生物（單細胞生物，如細菌）中的單鏈結構。在轉錄過程中，DNA在細胞核內被轉換成RNA。轉換完成後，信使RNA（mRNA）從細胞核出來，並在細胞的細胞質中開始翻譯過程以產生蛋白質。

即使DNA有兩條鏈，也只有一條鏈被用作模板。用作模板的鏈稱為**模板鏈（非編碼鏈）**或**反義鏈**。編碼發生在另一條鏈上，這條鏈稱為**非模板鏈（編碼鏈）**或**正義鏈**——這條鏈的序列與新產生的RNA相同。在同一染色體中，模板鏈也可以充當其他基因的非模板鏈。

在電子顯微鏡下，DNA看起來像樹幹，而RNA看起來像從樹幹中長出的樹枝。DNA酶和RNA酶是酶，當應用時分別消除DNA（樹幹狀結構）和RNA（樹枝）。

RNA聚合酶

三種類型的RNA聚合酶，即：

• RNA聚合酶1

• RNA聚合酶2和

• RNA聚合酶3。

它們各自用於轉錄不同的RNA。每種聚合酶都與幾種其他稱為轉錄因子的蛋白質結合。每種聚合酶都有其自身的特異性轉錄因子和核心啟動子位點。轉錄因子（較小的蛋白質）幫助聚合酶附著在啟動子位點上。只有當聚合酶識別其特異性核心啟動子位點時，它才會附著在該特定位置。

轉錄階段

轉錄過程的五個階段是**啟用、起始、延伸、修飾和終止**。

當DNA鏈經歷啟用和起始階段時，它被稱為上游序列。當DNA鏈經歷終止階段時，它被稱為下游序列。

RNA聚合酶2需要四種不同的蛋白質，即轉錄啟用因子（Sp1和CTf1）、結構調節因子、輔啟用因子和基礎轉錄因子，才能附著到核心啟動子位點。

啟用

轉錄啟用因子Sp1和CTf1分別結合到基因組的增強子區域的GC框和CAAT框上，並向核心啟動子發出訊號以啟動啟用過程。

結構調節因子（也稱為高遷移率族蛋白，HMG）附著在DNA上並彎曲DNA，使增強子更靠近核心啟動子，向它們發出訊號以啟動起始。輔啟用因子或介導物充當增強子之間的橋樑，向核心啟動子發出訊號以啟動起始。

起始

在起始過程中，RNA聚合酶附著在DNA的核心啟動子上開始讀取它。起始過程由幾個基本的轉錄因子執行，即TF2A、TF2B、TF2D、TF2E、TF2F和TF2H。CTD（羧基末端結構域）是附著在RNA聚合酶上的尾狀結構。

TF2D中存在的TATA框結合蛋白（TBP）識別TATA框，並幫助TF2D與TATA框結合，TF2A穩定該結合。繼TF2A之後，TF2B也附著在TATA框上，而另外三個——TF2F、TF2E和TF2H——幫助RNA聚合酶附著在核心啟動子上。

延伸

TF2H將有助於將DNA的雙螺旋結構分解成單鏈。TF2H有助於使RNA聚合酶磷酸化，使其離開核心啟動子位點，從而沿著單鏈DNA自由移動。因此，從核心啟動子位點開始，RNA聚合酶沿著DNA移動，在檢查點偶爾暫停，直到到達終止位點。在移動過程中，在RNA聚合酶與其分離之前，會產生RNA轉錄本的單鏈。

修飾

透過延伸過程產生的mRNA序列包含兩個區域——外顯子，編碼蛋白質的條帶；內含子，非編碼條帶。必須從mRNA序列中去除內含子條帶，同時連線分裂的外顯子以形成用於翻譯的mRNA鏈。5'和3'端也分別新增到其各自的末端。整個過程稱為內含子剪接。

內含子剪接由一種稱為剪接體的蛋白質-RNA複合物進行，該複合物也連線外顯子片段。完成的mRNA序列現在從細胞核中出來併到達細胞質。

終止

兩種稱為CPSF（切割和多腺苷酸化特異性因子）和CSTF（切割刺激因子）的蛋白質附著在mRNA上，以阻止RNA聚合酶進一步修飾雙鏈DNA。mRNA與聚合酶分離。

轉錄過程完成後，翻譯過程在細胞的細胞質中開始以產生蛋白質。複雜的轉錄過程涉及多種蛋白質、酶和賴氨酸等，以在聚合酶附著、檢測特定位點等過程中執行每個步驟，然後產生mRNA。

常見問題

問題1.參與起始過程的蛋白質是什麼？

**答案** 轉錄啟用因子（Sp1和CTf1）、結構調節因子、輔啟用因子幫助在轉錄過程中開始起始過程。

問題2.什麼是內含子剪接？

**答案** 透過延伸過程產生mRNA後，必須去除mRNA的非編碼內含子區域，並將分裂的外顯子（即編碼區域）連線在一起，以便在細胞核外進行翻譯過程。從RNA鏈中去除內含子的過程稱為內含子剪接。

問題3.翻譯在哪裡發生？

**答案** 在細胞核中進行轉錄後，由此產生的mRNA將透過核孔從細胞核移動到細胞質，在那裡發生翻譯。

問題4.參與終止過程的蛋白質是什麼？

**答案** 兩種稱為CPSF（切割和多腺苷酸化特異性因子）和CSTF（切割刺激因子）的蛋白質附著在mRNA上，以阻止RNA聚合酶進一步修飾雙鏈DNA。mRNA與聚合酶分離。

問題5.參與起始過程的蛋白質是什麼？

**答案** 在起始過程中，RNA聚合酶附著在DNA的核心啟動子上開始讀取它。起始過程由幾個基本的轉錄因子執行，即TF2A、TF2B、TF2D、TF2E、TF2F和TF2H。CTD（羧基末端結構域）是附著在RNA聚合酶上的尾狀結構。