主要区别 – mRNA 与 tRNA

信使 RNA (mRNA) 和转移 RNA (tRNA) 是在蛋白质合成中发挥作用的两种主要 RNA。基因组中的蛋白质编码基因通过 RNA 聚合酶转录为 mRNA。这一步是蛋白质合成的第一步，称为蛋白质编码。这种蛋白质编码的 mRNA 在核糖体处被翻译成多肽链。这一步是蛋白质合成的第二步，称为蛋白质解码。 tRNA 是 mRNA 中编码的特定氨基酸的载体。这 主要区别 mRNA 和 tRNA 之间是 mRNA 充当基因和蛋白质之间的信使，而 tRNA 将特定的氨基酸携带到核糖体中以进行蛋白质合成。

这篇文章解释了，

1.什么是mRNA – 结构、功能、合成、降解 2.什么是tRNA – 结构、功能、合成、降解 3. mRNA和tRNA有什么区别

什么是mRNA

信使 RNA 是一种在编码蛋白质编码基因的细胞中发现的 RNA。 mRNA被认为是蛋白质信息的载体，进入核糖体，促进蛋白质合成。在称为转录的过程中，蛋白质编码基因被 RNA 聚合酶转录成 mRNA，该过程发生在细胞核中。转录后的 mRNA 转录物称为初级转录物或前 mRNA。 mRNA 的初级转录物在细胞核内经历转录后修饰。成熟的 mRNA 被释放到细胞质中进行翻译。转录后翻译是分子生物学的中心法则，如图1所示。

图 1：分子生物学的中心法则

mRNA结构

mRNA 是一种线性单链分子。成熟的 mRNA 由编码区、非翻译区 (UTR)、5' 帽和 3' 多聚 A 尾组成。这 编码区 mRNA 包含一系列密码子，它们与基因组中的蛋白质编码基因互补。编码区包含一个起始密码子以启动翻译。起始密码子是AUG，它指定了多肽链中的氨基酸蛋氨酸。起始密码子后面的密码子负责确定多肽链的氨基酸序列。翻译在终止密码子处结束。密码子 UAA、UAG 和 UGA 负责翻译的结束。除了确定多肽的氨基酸序列外，pre-mRNA编码区的一些区域也参与了pre-mRNA加工的调控，并作为外显子剪接增强子/沉默子。

mRNA 中位于编码区前后的区域称为 5' UTR 和 3' UTR， 分别。 UTR 通过改变对降解 RNA 的 RNase 酶的亲和力来控制 mRNA 的稳定性。 mRNA 定位是通过 3' UTR 在细胞质中进行的。 mRNA 的翻译效率由与 UTR 结合的蛋白质决定。 3' UTR 区域的遗传变异通过改变 RNA 和蛋白质翻译的结构导致疾病易感性。

图 2：成熟的 mRNA 结构

5'帽是鸟嘌呤、7-甲基鸟苷的修饰核苷酸，通过5'-5'-三磷酸键结合。 3'poly-A 尾是添加到 mRNA 初级转录本 3' 末端的数百个腺嘌呤核苷酸。

真核 mRNA 通过与 poly-A 结合蛋白和翻译起始因子 eIF4E 相互作用形成环状结构。 eIF4E 和 poly-A 结合蛋白都与翻译起始因子 eIF4G 结合。这种循环通过在 mRNA 环上循环核糖体来促进高效翻译。完整的 RNA 也将被翻译。

图 3：mRNA 环

合成、加工和功能 mRNA

mRNA 在称为的事件期间合成 转录，这是蛋白质合成过程的第一步。参与转录的酶是 RNA 聚合酶。蛋白质编码基因被编码到 mRNA 分子中并输出到细胞质中进行翻译。只有真核 mRNA 进行加工，从前体 mRNA 产生成熟的 mRNA。前 mRNA 加工过程中发生三个主要事件：5' 帽添加、3' 帽添加和内含子剪接。

的添加 5'帽 共转录发生。 5' 帽作为 RNase 的保护层，对于核糖体识别 mRNA 至关重要。的添加 3' 聚 A 尾/聚腺苷酸化 转录后立即发生。聚 A 尾保护 mRNA 免受 RNases 的影响，并促进 mRNA 从细胞核向细胞质的输出。真核 mRNA 由两个外显子之间的内含子组成。因此，这些内含子在剪接过程中从 mRNA 链中去除。一些 mRNA 被编辑以改变它们的核苷酸组成。

翻译 是成熟的 mRNA 被解码以合成氨基酸链的事件。原核 mRNA 不具有转录后修饰并被输出到细胞质中。原核转录发生在细胞质本身中。因此，原核转录和翻译被认为是同时发生的，从而减少了蛋白质合成所需的时间。真核成熟的 mRNA 在加工后立即从细胞核输出到细胞质。核糖体在细胞质中自由漂浮或与真核生物中的内质网结合，从而促进翻译。

mRNA降解

原核 mRNA 通常具有相对较长的寿命。但是，真核 mRNA 的寿命很短，可以调节基因表达。原核 mRNA 被不同类型的核糖核酸酶降解，包括核酸内切酶、3' 核酸外切酶和 5' 核酸外切酶。 RNase III 在 RNA 干扰过程中降解小 RNA。 RNase J 还将原核 mRNA 从 5' 降解为 3'。真核 mRNA 在翻译后仅被外泌体复合物或脱帽复合物降解。真核非翻译 mRNA 不会被核糖核酸酶降解。

什么是tRNA

tRNA 是第二种参与蛋白质合成的 RNA。反密码子由与 mRNA 上特定密码子互补的 tRNA 单独携带。 tRNA 通过 mRNA 的密码子携带特定的氨基酸进入核糖体。核糖体促进现有氨基酸和传入氨基酸之间肽键的形成。

tRNA 结构

tRNA 由一级、二级和三级结构组成。这 一级结构 是 tRNA 的线性分子。它大约有 76 到 90 个核苷酸长。这 二级结构 是三叶草形结构。这 三级结构 是一个 L 形的 3D 结构。 tRNA 的三级结构使其能够与核糖体配合。

图 4：mRNA 二级结构

tRNA 二级结构由 5' 末端磷酸基团组成。受体臂的 3' 末端包含连接到氨基酸的 CCA 尾。该氨基酸通过氨酰 tRNA 合成酶与 CCA 尾部的 3' 羟基有效连接。氨基酸负载的 tRNA 被称为氨酰 tRNA。在 tRNA 的加工过程中添加了 CCA 尾。二级结构 tRNA 由四个环组成：D-环、T Ψ C 环、可变环和反密码子环。反密码子环包含反密码子，它是与核糖体内 mRNA 的密码子互补结合的。 tRNA 的二级结构通过螺旋的同轴堆叠变成其三级结构。氨酰-tRNA的三级结构如图5所示。

图 5：氨酰 tRNA

tRNA的功能

一个 反密码子 由核苷酸三联体组成，分别包含在每个 tRNA 分子中。它能够通过摆动碱基配对与多个密码子进行碱基配对。反密码子的第一个核苷酸被肌苷取代。肌苷能够与密码子中的一个以上特定核苷酸形成氢键。反密码子位于 3' 到 5' 方向，以便与密码子进行碱基配对。因此，密码子的第三个核苷酸在指定相同氨基酸的冗余密码子中有所不同。例如，氨基酸甘氨酸的密码子 GGU、GGC、GGA 和 GGG 编码。因此，单个 tRNA 为所有上述四个密码子带来了甘氨酸。可以在 mRNA 上识别出 61 个不同的密码子。但是，由于摆动碱基配对，只需要 31 个不同的 tRNA 作为氨基酸载体。

这 翻译起始复合体 由两个核糖体单位与氨酰基 tRNA 组装而成。氨酰 tRNA 结合 A 位点，多肽链结合核糖体大亚基的 P 位点。翻译起始密码子是 AUG，它指定了氨基酸甲硫氨酸。通过读取密码子序列，通过核糖体在 mRNA 上的易位进行翻译。多肽链通过与进入的氨基酸形成多肽键而生长。

图 6：翻译

除了在蛋白质合成中发挥作用外，它还在基因表达、代谢过程、启动逆转录和应激反应的调节中发挥作用。

tRNA 降解

tRNA 在翻译过程中释放第一个氨基酸后，通过连接到其特异性的第二个氨基酸来重新激活。在 RNA 的质量控制过程中，低修饰和错误加工的前 tRNA 和缺乏修饰的成熟 tRNA 的降解涉及两种监测途径。这两种途径是核监视途径和快速 tRNA 衰变 (RTD) 途径。在此期间 核监视途径、未修饰或低修饰的前 tRNA 和成熟的 tRNA 会受到 TRAMP 复合物的 3' 末端多聚腺苷酸化并经历快速周转。它首先在酵母酿酒酵母中发现。这 快速 tRNA 衰减 (RTD) 途径 首次在对温度敏感且缺乏 tRNA 修饰酶的 trm8Δtrm4Δ 酵母突变株中观察到。大多数 tRNAs 在常温条件下正确折叠。但是，温度的变化会导致低修饰的 tRNA，它们会被 RTD 途径降解。在受体茎和 T 茎中含有突变的 tRNA 在 RTD 途径中被降解。

mRNA和tRNA的区别

姓名

mRNA： m 代表信使；信使RNA

tRNA： t 代表转移；转移RNA

功能

mRNA： mRNA充当基因和蛋白质之间的信使。

tRNA： tRNA 携带特定的氨基酸进入核糖体以进行蛋白质合成。

功能位置

mRNA： mRNA 在细胞核和细胞质中起作用。

tRNA： tRNA 在细胞质中起作用。

密码子/反密码子

mRNA： mRNA携带与基因密码子序列互补的密码子序列。

tRNA： tRNA 带有一个反密码子，与 mRNA 上的密码子互补。

序列的连续性

mRNA： mRNA 带有顺序密码子的顺序。

tRNA： tRNA 携带单个反密码子。

形状

mRNA： mRNA 是线性单链分子。有时 mRNA 会形成二级结构，如发夹环。

tRNA： tRNA 是 L 形分子。

尺寸

mRNA： 大小取决于蛋白质编码基因的大小。

tRNA： 它大约有 76 到 90 个核苷酸长。

氨基酸的附着

mRNA： 在蛋白质合成过程中，mRNA 不与氨基酸结合。

tRNA： tRNA 通过附着在其受体臂上携带特定的氨基酸。

运作后的命运

mRNA： mRNA在转录后被破坏。

tRNA： tRNA 在翻译过程中释放第一个氨基酸后，通过将其连接到第二个特异的氨基酸来重新激活。

结论

信使 RNA 和转移 RNA 是参与蛋白质合成的两种类型的 RNA。它们都由四种核苷酸组成：腺嘌呤 (A)、鸟嘌呤 (G)、胞嘧啶 (C) 和胸腺嘧啶 (T)。蛋白质编码基因在称为转录的过程中被编码成 mRNA。在称为翻译的过程中，转录的 mRNA 在核糖体的帮助下被解码为氨基酸链。将 mRNA 解码为蛋白质所需的特定氨基酸由不同的 tRNA 携带到核糖体中。可以在 mRNA 上识别出 61 个不同的密码子。可以在指定 20 种必需氨基酸的不同 tRNA 上鉴定出 31 个不同的反密码子。因此，mRNA 和 tRNA 之间的主要区别在于，mRNA 是特定蛋白质的信使，而 tRNA 是特定氨基酸的载体。

参考：1.“信使RNA”。维基百科。 N.p.：维基媒体基金会，2017 年 2 月 14 日。网络。 2017 年 3 月 5 日。“转移 RNA”。维基百科。 N.p.：维基媒体基金会，2017 年 2 月 20 日。网络。 2017 年 3 月 5 日。3.“结构生物化学/核酸/RNA/转移 RNA (tRNA) – 维基教科书，开放世界的开放书籍。”日期网。 2017 年 3 月 5 日 4.Megel, C. 等人“真核 tRNA 的生存和裂解”。国际分子科学杂志，。 2015, 16, 1873-1893; doi:10.3390/ijms16011873。网。 2017 年 3 月 6 日访问

图片提供：1。 “MRNA-interaction”- 原始上传者：英文维基百科的 Sverdrup。 （公共领域）通过Commons Wikimedia2。 “成熟 mRNA”（CC BY-SA 3.0）来自 Commons Wikimedia3。 Fdardel 的“MRNAcircle” – 通过 Commons Wikimedia4 自己的作品（CC BY-SA 3.0）。 Yikrazuul 的“TRNA-Phe 酵母 en” – 自己的作品（CC BY-SA 3.0），来自 Commons Wikimedia5。 “肽合成”作者：Boumphreyfr – 自己的作品 (CC BY-SA 3.0)，来自 Commons Wikimedia6。 “Aminoacyl-tRNA”来自Scientific29 – 通过Commons Wikimedia自己的作品（CC BY-SA 3.0）