信使核糖核酸的结构

信使核糖核酸(mRNA)是带有从DNA上转录得到的蛋白质结构信息，并作为模板在核糖体上合成蛋白质的一类RNA分子。mRNA占细胞RNA 总量的3～5%，平均分子量为500,000，沉降系数为8s。但不同的mRNA在长度和平均分子量上有很大的差异 （表）。在大肠杆菌中，mRNA的平均长度为900～1500个核苷酸残基，可以编码300～500个氨基酸，而蚕丝心蛋白mRNA则含有19,000个核苷酸残基。

真核生物mRNA的分子大小及其聚腺苷酸长度

mRNA	整分子核苷酸数	编码区核苷酸数	聚腺苷酸核苷酸数	测长度方法
鼠胰岛素 兔珠蛋白	354 α 551 β 589	258 423 438	30～40	序列分析 序列分析
人β珠蛋白	626	444		序列分析
小鼠珠蛋白 小鼠免疫球蛋白轻链 肌球蛋白重链 牛眼α-A2晶体 蚕丝心蛋白 海胆组蛋白H4 两栖动物卵母细胞组蛋白Hs	703 1,200 6,500 1,460 19,000 400～420 -	463（平均） 660 5,370 520 16,000 306 -	40、60、100 200 170 200 100 无 有	凝胶电泳 凝胶电泳 凝胶电泳 凝胶电泳 凝胶电泳 凝胶电泳和序列分析
小鼠胰α-淀粉酶 小鼠唾液腺α-淀粉酶 小鼠肝α-淀粉酶 小鼠肝α-淀粉酶	1,577 1,659 1,773（主） 1,806（次）	1,524 1,533	- - - -	DNA序列分析 序列分析 序列分析 序列分析

原核和真核生物的mRNA有不同的结构。原核生物mRNA在结构上十分相似于噬菌体R17、MS2、Qβ和f2RNA，它的典型结构是多顺反子的，即一个操纵子负责的一段转录产物能对几条多肽链编码。原核mRNA由5′端不翻译区、翻译区（常常编码几个蛋白质）和3′端不翻译区构成。分子中一般没有修饰成分。大肠杆菌乳糖操纵子mRNA编码3条多肽链；色氨酸操纵子编码5条多肽链。也有单顺反子形式的细菌mRNA，如大肠杆菌脂蛋白mRNA。真核生物mRNA通常是单顺反子结构，由5′端帽子结构、5′端不翻译区、翻译区、3′端不翻译区和3′端聚腺苷酸组成(图1)。

图1 真核生物mRNA结构示意图

5′端帽子结构 真核mRNA的5′端帽子结构见图2。从图中可见真核mRNA的5′端三磷酸的γ-磷酸与7-甲基鸟苷的5′羟基共价地相连接，构成了真核mRNA的5′端帽子结构。帽子结构通常有三种类型：三类帽子都是转录后加上去的，它对mRNA免受外切核酸酶的降解（因为是焦磷酸键）和mRNA与核糖体的结合包括翻译的起始区的辨认都是重要的。许多高等植物病毒也有类似的帽子结构，有的病毒RNA还具有特殊的帽子结构。原核生物mRNA无5′端帽子结构。

3′端聚腺苷酸 真核mRNA一般都有3′端聚腺苷酸，它是转录后早期由腺苷酸聚合酶催化加上的。其长度一般为20～200个核苷酸。原核mRNA 一般无此结构或仅有很短核苷酸(少于10个)。有的病毒RNA也有聚腺苷酸。一般认为聚腺苷酸对于mRNA的翻译功能并非必需。聚腺苷酸的存在与mRNA的抗降解、顺利通过核膜进入细胞质以及与病毒的侵染性等有关。
编码区 编码区是所有mRNA分子的主要结构部分，该区域可编码出特定蛋白质分子的氨基酸排列顺序。大量材料已证明除某些线粒体外，三联体密码子在所有生物中是通用的。对于某种mRNA来说，密码的使用是有选择性的，如鼠胰岛素mRNA中，酪氨酸密码子UAC用了六次而UAU一次也没有出现。
非编码区 mRNA的5′端和3′端有二个非编码区。在原核mRNA 中常常在二个顺反子之间还有一些间隔区，这些间隔区也是非编码区。不同来源的真核mRNA3′端不翻译区有AAUAAA序列，它是后加工时添加聚腺苷酸的信号。在某些mRNA的不翻译区常有m6A和m⁵C等修饰核苷酸，其功能不清楚。
真核生物mRNA前体中往往有不止一个内含子存在，编码区被内含子分隔成几段。在加工过程中由U1RNA(一种SnRNA)协助切除内含子，并把编码区被隔开的各段连接起来，形成成熟的mRNA分子。原核生物mRNA前体中没有内含子。