mRNA模板合成的CDNA

教程大全 2026-01-18 04:52:46 浏览次

在分子生物学和基因工程领域,mRNA（信使RNA）是基因表达过程中的关键分子，它负责将DNA上的遗传信息转录成蛋白质的模板，在这个过程中，一个特定的酶起着至关重要的作用，那就是CDNA聚合酶（CDNA A），本文将详细介绍以mRNA为模板合成CDNA A的酶。

mRNA与CDNA A的关系

什么是mRNA？

mRNA是DNA上的遗传信息在细胞核内转录后的产物,它携带着从DNA复制出来的遗传指令，指导蛋白质的合成。

什么是CDNA A？

CDNA A是一种酶，它在cDNA合成过程中起着核心作用，cDNA（互补DNA）是从mRNA模板合成的DNA，它不含内含子，是进行基因克隆和表达研究的重要工具。

以mRNA为模板合成CDNA A的酶

转录过程

mRNA在RNA聚合酶的作用下从DNA模板上转录出来,这个过程发生在细胞核内。

mRNA的加工

转录出的mRNA需要经过一系列的加工步骤,包括加帽、剪接和加尾等，以确保其稳定性和正确性。

CDNA A的作用

在cDNA合成过程中,CDNA A酶以mRNA为模板，合成一条与mRNA互补的DNA链，这一过程称为逆转录。

逆转录过程

逆转录过程涉及以下步骤：

CDNA A的特性

特性	描述
特异性	CDNA A酶对mRNA模板具有高度的特异性，确保合成的cDNA准确无误。
效率	CDNA A酶具有高效率，能够在短时间内合成大量的cDNA。
稳定性	合成的cDNA具有较高的稳定性，便于后续的基因克隆和表达研究。

Q1：CDNA A酶在基因工程中的具体应用有哪些？ A1：CDNA A酶在基因工程中主要用于以下应用：

Q2：CDNA A酶与逆转录病毒有何关系？ A2：CDNA A酶与逆转录病毒有关，因为逆转录病毒（如HIV）在感染宿主细胞时，会利用自身的逆转录酶将病毒RNA转录成cDNA，进而整合到宿主细胞的基因组中，虽然逆转录病毒和CDNA A酶在功能上相似，但它们在生物体中的作用和来源不同。

mRNA反转录形成cDNA 大致分为哪些步骤？

先从细胞提取总RNA，然后根据大多数真核mRNA含有多聚腺嘌呤（polyadenylic ACId ,polyA）尾的特点，用寡聚dT纤维素柱将mRNA分离出，以mRNA为模板，在多聚A尾上结合12－18个dT的寡聚dT片段，作为合适的起始引物，在逆转录酶作用下合成

内含子有什么作用？

在I类II类的某些内含子中含有开放续框，可产生具有三种功能的蛋白。这些蛋白可使内含子（或以其原来的DNA形式，或作为RNA的DNA拷贝）移动（mobile），使内含子可插到一个新的靶位点，这个现象叫做归巢（homing）I组和II组内含子分布很广，在真核和原核细胞中都有发现。在这些内含子的开放续框中编码具有三种功能的蛋白，这些蛋白与DNA或RNA的代谢有关。（1）核酸内切酶：在DNA的靶位点剪切，使内含子得以插入；（2）反转录酶：涉及将内含子RNA变成DNA拷贝；（3）成熟酶：从前体的RNA中切掉内含子的部分。第I组内含子具有编码核酸内切酶的开放续框；有时成熟酶的活性和此蛋白有关。第II类内含子具有编码核酸内切酶和反转录酶式的序列，另外成熟酶的活性也与此蛋白有关。在有些情况下还具有与其它酶活性相关联的成熟酶功能的遗传信息，成熟酶主要功能是使内含子的构象稳定，这于剪接来说是很必要的。现已知道有些第一组内含子编码核酸内切酶，它们的作用是帮助内含子在杂交中能插入到其不同等位基因的座位中。在真菌的线粒体中普遍存在着内含子的多态性或者缺乏内含子，有种观点认为内含子来源于基因的插入。通过分析酵母线粒体的大的rRNA基因在杂交中的重组另一种观点认为以上的现象是基因的丢失。在第I组内含子中含有编码序列。这些内含子存在于“ω+”的酵母品系中，但另一品系（ω-）中缺乏此内含子，将ω+和ω-进行杂交其后代通常都是ω+。如果我们将ω+品系看作供体，将ω-品系前成受体，我们从ω+×ω-杂交中会发现ω-基因组中产生了内含子的新拷贝，结果使全部后代都表现为ω+。在两个亲本任何一个都可发生突变而抑制以上的归巢。突变的结果使杂交后代中出现了正常分离，即ω+和ω-的后代中出现了正常分离，即ω+和ω-的后代数相等。这种突变表明了这个过程的性质。在ω+的品系中突变发生在紧靠着内含子将要插入的位点。在ω+品系中突变发生在内含子的开放读框中，从而阻止了蛋白质的合成。这表明在ω+品系中的内含子编码的蛋白识别W-品系的靶位点，将其切开，并将内含子的一个新拷贝插入切开的靶位点中，使心变成ω+品系，而且能稳定地遗传。这种蛋白的作用是什么呢？ω内含子的产物是一种核酸内切酶，它能识别ω-基因并将它作为靶切开其双链。这种核酸内切酶识别18bp的靶序列，此含有内含子插入位点。靶序列的剪切是在每条链插入位点的3’端这一侧2个碱基处交错切，这样剪切位点占4个bp，产生了凸出的单链末端。这种类型的剪切是和转座子移到新位点的机制有关。双链的断裂的起始了基因的转变，在转变中ω+基因序列产生了一个新拷贝取代ω-基因，这个过程涉及通过复制机制进行转座，且仅在DNA水平上发生或以DNA取决代的方式，或以模板转换的方式（与重组修复相类似）来完成。要注意内含子的插入中断了内切酶对这个序列的识别，这样使其稳定。其它含有开放读框的第I类内含子也可以移动。内含子永久存在的机制是相同的：内含子编码的核酸内切酶剪切内含子将要插入的特殊靶位点。插入的细节是有不同的。例如T4噬菌体td内含子所编码的核酸内切酶就是在靶位点上游24bp处剪切，然后内含子本身插入这个位点，而不是其新产生的拷贝。虽然内含子移动的机制是共同的，但靶位点的序列和内含子编码区域之间并无同源性。据推测内含子有一个共同的进化区域，但很明显它们有很大的歧化。靶位点是在各种靶序列中最长的，对于核酸内切酶来说也是最特异的。结果内含子永久性地插入到单个的靶位点中，而且不插入基因组的任何其他地方，此就称为内含子归巢( intron homing)。含有编码核酸内切酶序列的内含子在不同细菌和低等真核生物中都有所发现。由此产生一种游离的因子，其编码的功能涉及到RNA的剪接或者DNA分子之间的移动。与此相关的观点认为内含子编码区域中密码子的用法与外显子稍有不同。在第Ⅱ类内含子中大部分开放读框都具有一个与反转录转座子相关的区域（除核酸内切酶编码区之外）。这种类型的内含子在低等真核生物和某些细菌中都有发现。反转录酶对于内含子来说是特异的，而且和归巢有关。反转录酶以初始mRNA为模板合成内含子的DNA拷贝，通过采用与反转录病毒相似的机制使内含子插入到靶位点中。和这种情况有关的此种类型的反转录转座子与失去LTRs的一组反转录子是相似的。在靶位点产生缺口，形成的3′-OH对于引发来说是需要的。第Ⅱ类内含子归巢的例子与前面介绍的反转录转座子转座的机制相似，内切酶在靶位点的双链DNA上切一切口，在缺口上产生了3’末端为反转录酶提供了引物。内含子RNA为cDNA的合成提供了模板。由于此RNA含有内含子两侧的外显子的序列，所以此cDNA要比内含子本身长，它能跨越双链切口，结果是使内含子插入到靶位点。将一种核糖核蛋白和DNA底物的一道温育在体内可产生移动系统。这个核糖核蛋白含有一个带有第II组内含子的RNA和它的蛋白产物。它具有核酸内切酶活性，在恰当的靶位点交错切割双链。核糖核蛋白的RNA和蛋白两种成份对于剪切都是需要的。在催化中二者可能都有作用。可移动的内含子似乎是被插入到先前存在的基因中。它们可能进化为核内前体-mRNA内含子。具有自我剪切的能力的内含子显示了剪接进化的重要作用。例如它们能移动到核中并成为snRNA的祖先。