mRNA“戴帽”(加帽)后在蛋白质合成等多方面具有重要意义,能显著提高蛋白质的产量,主要有以下的原理:
1. 提高mRNA稳定性
在细胞内环境中存在许多核酸酶,它们会降解mRNA从而影响蛋白质的翻译。mRNA的5'端帽子结构能够保护mRNA免受核酸酶的降解。
没有帽子结构的mRNA进入细胞后,会很快被细胞内的核酸酶识别并降解,导致其编码的信息无法有效地被翻译为蛋白质;而有了帽子结构后,mRNA的半衰期显著延长,能够在细胞内持续存在并参与蛋白质合成的时间大幅增加。
2. 增强翻译起始效率
帽子结构能够被真核细胞翻译起始因子eIF4E特异性识别并结合。这种结合对于招募其他翻译起始因子和核糖体亚基到mRNA上至关重要。
在翻译起始阶段,核糖体与mRNA结合形成翻译起始复合物是蛋白质合成的关键步骤。mRNA“戴帽”后,由于eIF4E对帽子结构的识别和结合,能够更高效地招募核糖体小亚基和其他翻译起始因子,从而促进翻译起始复合物的形成,使得翻译过程能够更顺利、更快速地启动,大大提高了mRNA翻译为蛋白质的效率。
通过提高稳定性和增强翻译起始效率的双重作用,mRNA“戴帽”后其编码的蛋白质产量能够大幅提高,甚至达到未戴帽时的两百倍。这一特性在基因表达调控、生物技术以及mRNA疫苗等多个领域都有着重要的应用价值。
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