翻译的延伸调控机制
反义RNA的调控
现在有一些例子使我明白有时小分子RNA也可调节基因的表达。和蛋白质调节物一样，此RNA是独立合成的分子，与靶位点的特殊序列是分开的。靶序列常是单链核苷酸序列，调节物RNA的功能是和靶顺序互补，形成一个双链区。此调节物RNA的作用可能
有两种机制。①和靶核苷酸顺序形成双链区，直接阻碍其功能，如翻译的起始。②在靶分子的部分区域形成双链区，改变其他区域的构象，这样直接影响其功能。在控制翻译的反义调控中意味着RNA-RNA的相互作用。小分子RNA直接控制E.coli ompF基因的翻译（图16-34）
1984年Mizuno和Iwoue在研究E.coli外膜蛋白时发现了干扰mRNA的互补RNA在E.coli中有两种外膜蛋白OmpC和OmpF，当渗透压增高时OmpC的产量增加，在渗透压减小时OmpC产量受到控制；与此相反，另一种膜蛋白ComF在高渗透压条件下产量受控，而在低渗时其产量增加。它们如何对渗透压的改变作出反应呢？OmpC和OmpF两个基因编码了OmpC和OmpF两种外膜蛋白，这两个基因并不连锁，但却受到培养基的渗透压的控制。它们的表达和渗透压改变有关。EnvZ基因编码一种作为渗透压感受器的一种受体蛋白。当渗透压增加时，EnvZ激活OmpR的产物（一种正调节蛋白）。它可以激活OmpF和调节蛋白mic
F两个基因转录，翻译这两个基因相互连锁，但反向转录，调控区位于两个基因之间。
micF 的产物是一条长174nt的RNA，称为micRNA（mRNA-interfering-complementary mRNA
）,即干扰mRNA的互补RNA。一般都称之为反义RNA( antisense RNA )。MicF RNA可以和OmpF
mRNA上包含核糖体结合位点的翻译起始区互补结合，形成双链区。MicF RNA 通过和OmpF
mRNA的结合来作为一种调节物并阻止其翻译。当渗透压增加时会导致micRNA的合成，而关闭了OmpF mRNA的翻译。
无论是在原核还是真核细胞中，看来似乎micRNA的合成是足可以使其靶RNA失活。将编码micRNA的人工基因导入E.coli，它们可以阻止特殊的靶基因的表达。在λ噬菌体的生活周期中也存在着这种反义调控（见第14章）。
反义基因已被导入到真核细胞中。方法是将靶基因反向插入重组载体的启动子后面，再导入细胞，这便称为反义技术。当将胸苷激酶（TK）的反义基因导入细胞，它将抑制细胞本身的tK
基因的合成。由于其作用和反义RNA的数量有关，因此常常并不能起到完全抑制的作用。但看来过量的反义RNA应能有效阻止靶顺序的翻译。实际上反义RNA不需和mRNA等长，只要靶mRNA的一小部分封闭起来就可达到调节了。一般只要<100碱基长的靶的RNA
5′区域的反义RNA就可以有效地抑制其翻译。
反义技术原则上说它可能阻止一些基因的转录，RNA的加工，或者mRNA的翻译。抑制作用往往依赖于RNA-RNA双链分子的形成。但抑制作用既能发生核中，也能发生在胞质中。在培养细胞中有义-反义RNA双链可以在核中形成，阻止正常的加工或者RNA的转录。另一种情况下是将反义RNA注入到细胞质中，通过和mRNA
5′端区域形成双链来抑制翻译。
此技术常常是任意关闭某些基因的有效方法，例如导入反义RNA来研究基因的调控。这种技术的一种延伸就是把反义基因置于启动子的控制之下，研究其本身的调节。靶基可能被关闭，也可能不受反义RNA产物的调节。反义技术在应用上有着广阔的前景。现已应用于抗肿瘤，抗病毒的治疗研究，对某些遗传病甚至寄生虫病的治疗（如锥虫病）也可能发挥作用。但农业上除了培养抗病毒植株外，现已应用于果蔬的保鲜以及珍奇花卉的培育。
翻译的延伸调控
稀有密码子的调控
在原核生物中，有时同一个操纵子中的基因其功能并不相关，那么它们的产量就不可能要求一致，但又同在一个操纵子中，如何来进行调节呢？除自我调控外还可以利用别的途径，如利用稀有密码子进行调控就是有效的方法之一。
所谓的稀有密码子是在一般的编码中利用频率很低的密码子。如在25种非调控蛋白中Ile的几种密码子频率如表16-8所示，其中AUA使用频率仅有1%，它就是一种稀有的密码子。这就意味着在一般情况下，细菌中相应于AUA的tRNA比较少。
表16-8 在不同产物中Ile密码子使用频率不同翻译
密码子在25种非调控蛋白中(%)在引物酶中(%)在σ因子中(%)AUU373626 AUC623274 AUA1320
现在再来看一下E.coli的rpsU操纵子，由rpsU，dnaG和rpoD三个基因组成簇（图16-35。rpsU指令合成核糖体小亚基蛋白S21，在每个细胞中有4万个分子，产量很高。与其相邻的dnaG基因编码引物酶，催化合成冈崎片段的引物，每个细胞中含50拷贝，相对的产量是很低的。rpoD编码RNA聚合酶的σ亚基，每个细胞中有2800个拷贝，产量界于前二者之间。这三个基因连锁在同一操纵子上，它们产物的量何以能差异如此之大？，表中表明编码Ile的AUA在一般情况使用频率仅有1%，而在dnaG基因中它占有的频率是32%几乎占了1/3，但细胞中其相应的tRNA含量很少，不易获得，这样就延长了核糖体在mRNA上行经的时间，从而降低了翻译的速度。rpoD基因正好与此相反AUA的分布频率为0。根本就不使用这个稀有密码子，所以合成σ亚基不受其影响，而使用最多的密码子AUC其tRNA也是细胞中含量最丰富的，正好可以满足其需要，因此其产量可以高达2800个拷贝。
二级结构对翻译的调控
弱化作用是原核生物利用RNA的二级结构来调控转录。利用相似的机制还可以对翻译进行调控，较典型的例子就是抗红霉素基因利用mRNA二级结构的改变来调控甲基化酶的表达，以对环境中是否存在红霉素作出反应（图16-36。抗红霉素基因的mRNA的前导顺序中有4段RNA顺序，就像弱化子一样，可以相互配对形成二级结构。当无红霉素存在时，核糖体顺利地翻译了前导肽，并从mRNA上释放下来，使得1-2，3-4相互配对，形成了二级结构。而其编码甲基化酶区域的S-D顺序正好处在3-4区之间，位于二级结构中，无法在翻译起始中发挥作用。因此甲基化酶不能产生，此时的mRNA呈现的是关闭构象。当红霉素存在时，它能与核糖体大亚基的23S
rRNA结合，抑制了前导肽的翻译，因此核糖体停留在mRNA的1区，使2区和3区得以相互配对形成发夹结构，这样甲基化酶的S-D顺序就裸露出来可以和第二个核糖体结合，翻译出甲基化酶。此霉的作用是使23s
rRNA上的腺苷酸甲基化，结果红霉素就无法与其结合，从而达到抗红霉素的作用。
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