11.4: 调节 mRNA 转运

在真核生物中，转录和翻译被区室化;mRNA 首先在细胞核中合成，然后选择性地转运到细胞质进行蛋白质合成。在运输之前，前体 mRNA 经历了几个转录后修饰步骤，包括剪接、5′ 加帽和添加多聚腺嘌呤尾部。在这些修饰过程中，各种蛋白质与前体 mRNA 结合。mRNA 运输是在 mRNA 运输的不同阶段发挥特定作用的多种蛋白质的帮助下发生的。例如，mRNA 在输出蛋白的帮助下通过核孔复合物输出，输出蛋白是核输出因子 1 和核输出转运蛋白 1 的异二聚体。这些蛋白质识别由 mRNA 形成的特定核苷酸序列或茎环结构，并且可以结合具有相似结合特征的不同类型的 mRNA。

mRNA 通常只有在完全加工后才能从细胞核中运输。然而，一些来自特定病毒的 RNA，例如人类免疫缺陷病毒 （HIV），可以规避这一规则。HIV 在一种称为 Rev 的蛋白质的帮助下将其一些携带前体 mRNA 的内含子从细胞核转移到细胞质。Rev 由 HIV RNA 编码并与前体 mRNA 内含子中存在的特定序列以及核输出受体结合。这有助于将携带内含子的前 mRNA 转运到细胞质中。

转运 mRNA 的细胞质命运

一旦转移到细胞质中，mRNA 在细胞质内的进一步旅程在很大程度上取决于它是否编码细胞器特异性、分泌蛋白或细胞表面蛋白。对于细胞器特异性蛋白质，产生的蛋白质将在信号肽序列的帮助下被运输到相应的细胞器。另一方面，如果特定的 mRNA 产生分泌蛋白，则 mRNA 将与相关的核糖体和新生肽一起被引导到内质网。这将发生在蛋白质合成的初始阶段，转移的 mRNA-核糖体复合物将保留在内质网上，直到蛋白质合成完成。

相反，一些 mRNA 在开始蛋白质生产之前被转运到细胞质中的特定位置。这种定位信号（称为邮政编码区域）存在于 mRNA 的 3′ 非翻译区。mRNA 转运到目标位置可以是随机的，也可以由细胞骨架丝引导。这种 mRNA 定位不仅有助于细胞在目标位置附近产生高浓度的蛋白质，而且还消除了细胞使用资源将蛋白质运输到最终目的地的需要。