mRNA

mRNA （正體）

mRNA在真核细胞中的交互作用。Pre-mRNA经由转录被创造出来；在经过增加5'端帽、剪接和加上多聚腺苷酸尾链之后成为mRNA，被运送到细胞质，然后由核糖体进行转译产生蛋白质。

mRNA，为 messenger RNA 的简称，或称为信使RNA。mRNA是由DNA经由转录而来，带着相应的遗传讯息，为下一步转译成蛋白质提供所需的讯息。在细胞中，mRNA从合成到被降解，经过了数个步骤。在转录的过程中，第二型RNA聚合酶(RNA polymerase II)从DNA中复制出一段遗传讯息到mRNA前体pre-mRNA（尚未经过修饰或是部份经过修饰的mRNA，称作pre-messenger RNA，pre-mRNA，或是heterogeneous nuclear RNA，hnRNA）上。在原核生物中，除了5'加帽之外mRNA并未被进一步处理（但有些罕有的特例），而经常是边转录边转译。在真核生物中，转录跟转译发生在细胞的不同位置，转录发生在储存DNA的细胞核中，而转译是发生在细胞质中。不过，曾有研究学者认为真核生物亦有边转录边转译的现象^[1]，只是这个观点并未被广泛接受。

在真核生物中，mRNA在准备好转译前需要经过多个处理步骤：

1. 首先pre-mRNA需要加上一个5'端帽（capping）--经过甲基化(methylation)修饰的鸟嘌呤被加到mRNA的5'端。这个5'端帽对于mRNA运输到细胞质并与之后接到适当的核糖体，以及mRNA本身的稳定是相当重要的。mRNA如果缺乏5'端帽，则很容易就被降解掉。而mRNA由5'到3'的降解亦是由移除5'端帽开始。
2. mRNA剪接（mRNA splicing）--mRNA前体去除掉内含子而保留外显子的修饰过程。通常mRNA前体能经由数种不同的剪接方式，产生不同组态/型式的mRNA，使一段基因在不同的组织或发育过程中能经过转录-剪接-转译后产生不同型式的蛋白质，进而拥有不同的作用，或是产生出稳定性差的mRNA达到调控基因表达的目的。这种剪接型态叫做选择性剪接。绝大部分mRNA的剪接都是由剪接体所执行，只有少数例外，例如histone mRNA没有内含子，但是其pre-mRNA却需要经由另外的剪接方式才能产生成熟mRNA^{[来源请求]}。以上所述为分子内剪接(cis-splicing)，而mRNA剪接作用亦可发生在不同mRNA分子之间(trans-splicing)，后者常见于原生生物的mRNA剪接^{[来源请求]}。除了mRNA之外，有些RNA分子也有能力催化自身的修剪，例如核酸酶会做自我切除，而第I或第II型外显子在特殊环境下可以不借由蛋白质酵素的作用而进行剪接，称为自剪接作用。
3. 多聚腺苷酸化（polyadenylation）--借由酵素多聚腺苷酸聚合酶(poly(A)+ polymerase)，在mRNA前体的3'端上加上了一段数个腺嘌呤序列(通常是数百个)，(这项修饰并不会出现在原核生物中)。这段多聚腺苷酸尾链在转录的时候，会因为mRNA上一段特殊的讯息，AAUAAA，而在mRNA后方特定位置上加上多聚腺苷酸尾链。多聚腺苷酸尾链会被多聚腺苷酸结合蛋白(poly(A)+ tail-binding protein, PABP)辨识并保护住。这段AAUAAA讯号的重要性可以从以下这个例子看出：当要转录时，DNA分子上的AATAAA片段如果产生突变，将会导致某些血红素缺陷^[2]。
4. 单一核苷酸修饰（RNA editing）--有些mRNA的形成过程中会在特殊的核苷酸上进行修饰，如加上甲基或醇基。而这种修饰会改变tRNA对mRNA上密码子的识别，更可能改变了蛋白质上氨基酸的组成。

多聚腺苷酸化(polyadenylation)能增加转录的半生期，使得mRNA在细胞中的存在时间能延长得久一些，因此能再转译出更多的蛋白质。

在pre-mRNA在被修饰过之后（形成成熟的mRNA），从而可准备进行转译。成熟mRNA从细胞核被送出到细胞质中，置换5'端帽结合蛋白，并形成5'-3'头尾相连的环状结构，然后核糖体结合在其上，开始转译出蛋白质^{[来源请求]}。在经过一段时间之后，mRNA就会被运输到细胞质的特殊斑块区(P-bodies)并被一系列的核糖核酸酶(en:RNases、en:Ribonuclease)降解成核苷酸^{[来源请求]}。

mature eukaryotic mRNA的结构。一个完整的 mRNA 包括有 5'端帽、5'非转译区、编码区、3'非转译区和poly(A)尾链。

非编码区/未翻译区

在RNA启始密码子(start codon)之前，与终止密码子(stop codon)之后，各有一段非编码区，各被称作5'UTR与3'UTR，(5'与3'非编码区，因为DNA与RNA分子都是由5'端到3'端，也就是说这些区域是在RNA分子的两端) 是属于不转译出蛋白质的序列。然而，这些区域的重要性在于它们的序列有可能借由这些区域与不同的RNA结合蛋白(RNA-binding protein)结合，进而改变在细胞中的位置、决定mRNA的稳定性/半生期，以及对细胞受到刺激时的反应而生的转译调控。这些都是与细胞调控本身的活性有关。在UTRs上的某些蛋白质复合物不仅能影响RNA的稳定度，也能促进转译效率或是抑制转译，这多是依据位在UTRs上的序列而定^{[来源请求]}。

一些包含在UTRs的功能性序列，常能形成一些有特性的二级结构，这些造成二级结构也牵扯到调节mRNA本身。某些序列，像是SECIS, 是蛋白质结合区^{[来源请求]}。其中一类的mRNA元素，riboswitches，能直接结合上小分子，改变了mRNA自身的折叠结构，也影响了转录或是转译作用^{[来源请求]}。另外，有些mRNA的3'UTR含有AU-rich elemnet（ARE），能影响到mRNA的半生期^{[来源请求]}。换句话说，mRNA分子可以进行自我调控。

反义RNA (anti-sense RNA)

在许多真核生物中，当反义RNA上的碱基与基因的某段mRNA互补时，反义RNA可以抑制转译。 反义RNA存在于细胞中之时，其互补的基因就不会合成蛋白质。这也许是一种对抗en:retrotransposons或病毒复制的一种机制(retrotransposons是以双股RNA作中介状态的转座子)，因为这两者都能使用双链RNA当中介物。 在生物化学的研究中，借由使用一段反义mRNA使得标靶mRNA无法作用（RNA干扰），这种方法已经被广泛用于研究基因的功能；例如利用RNA干扰技术，秀丽隐杆线虫中所有基因的作用几乎已经被研究完了。

参见

• RNA干扰（RNAi）

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