信使RNA（mRNA）

1960年，Jacques Monod和François Jacob推测存在一种新型的存活周期较短的RNA，并命名为信使RNA（mRNA），因为它总是伴随噬菌体入侵细菌而出现。^[1]

1961年，Jacob, Sydney Brenner和Matthew Meselson的一系列实验证实了mRNA的存在。

以DNA为模板合成RNA的过程被成为转录。在转录过程中，RNA聚合酶合成一个基因的拷贝。这个过程在真核和原核中都比较类似。不过，在不同物种中RNA聚合酶的种类和结构都不一样。例如，噬菌体的RNA聚合酶结构简单，是单链蛋白。而在细菌中，则具有复杂的多亚基结构，可识别并转录超过1000个转录单位。在真核生物中，RNA聚合酶就更为多样了，根据a－鹅膏蕈碱（α-Amanitin）的抑制作用可分为三类：聚合酶I对它不敏感，分布于核仁，转录rRNA；聚合酶II对低浓度敏感，存在于核质，转录mRNA；聚合酶III位于核质，对高浓度敏感，转录小分子量RNA，tRNA、5S rRNA等。^[2]

真核mRNA加工分为三步：剪接（splicing）、5’端加帽（capping）、编辑（editing）和3’端加A尾（Polyadenylation）。

剪接主要包括将内含子和其他非编码区域去掉，然后将外显子连接在一起。

 5’端加帽是将甲基化的鸟苷酸通过三磷酸键与第一个转录的核苷酸相连。它的存在对于核糖体的识别和保护不被RNase降解都非常关键。在一些情况下，mRNA会被重新编辑从而改变核苷酸的组成。例如：人体中的载脂蛋白B（apolipoprotein B）在一些组织中会被编辑从而在mRNA内部创造一个新的终止密码子，造成翻译的提前终止，从而产生一个较短的蛋白^[3]。

聚腺苷酸化是指在mRNA的3’端以共价的形式加上多个腺苷酸（A）。但是最近的研究表明一些寡聚的尿苷酸（U）也经常被加在3’端 poly(A)尾和其结合蛋白可以帮助mRNA被外切酶降解，并且帮助mRNA出核。不同基因转录出的新生RNA的polyA尾长差异相当显著，可达到近100个核苷酸。

mRNA的主要使命就是进行蛋白翻译。因为原核mRNA不需要加工和转运，因此一旦mRNA被转录出来，核糖体可以立即开始翻译。真核mRNA需要加工和转运，因此真核翻译并不和转录完全偶联。甚至在某种层度上会出现mRNA水平降低，但是蛋白反而水平升高的现象。例如EEF1A1在乳腺癌中的mRNA/蛋白水平就是如此^[4]。 

成熟的 mRNA包括 5' 帽子、5'非翻译区域（UTR）、编码区（Coding regions）、3' UTR和 poly(A) 尾。

编码区主要由密码子组成最终被

 mRNA 环化

在真核生物中， eIF4E和poly(A)结合蛋白共同结合eIF4G，这样就形成了 mRNA-蛋白质-mRNA 环状结构^[5] 。mRNA的环化可以促进核糖体的一个循环使用这样效率更高，而且这样也可以保证只有完整的mRNA被翻译出来。 

不同的mRNA的存在时间差别很大。细菌的mRNA一般平均存在1-3分钟，而在哺乳细胞中mRNA的存在时间则从几分钟到数天不等。

6.1 原核mRNA的降解

一般来说，mRNA的存在时间比真核的要短一些。原核细胞主要通过核酸内切酶和核酸外切酶。最近的研究结果表明一些细菌的mRNA也能在5’端加一个带有三磷酸的帽, 如果将三磷酸中的两个磷酸去掉，这个mRNA就会被RNase J给降解掉^[6]。

6.2 真核mRNA降解

在真核细胞中，mRNA翻译和降解的之间存在一个平衡。正在活跃的mRNA一般都被核糖体，翻译起始因子和poly(A) 结合蛋白所保护。其中翻译起始因子eIF-4E和eIF-4G可以阻止去帽酶 (DCP2)，而poly(A) 结合蛋白则阻止外泌体（exosome），从而保护mRNA末端不被降解。特异的外切酶可以在相关顺式调控序列和相关蛋白的帮助下去削短特定mRNA的 poly(A)尾。Poly(A) 被去掉以后会破坏mRNA的环状结构，最终被外泌体所降解。

最新的研究表明mRNA的降解存在以下特征^[7]：1. mRNA的 poly(A)尾的长度与其半衰期几乎没有相关性而与去尾速率呈显著负相关（相关系数高达-0.83）；2. 不同基因的RNA去尾速率差异可达1000倍以上；3. 大部分mRNA直到去尾至25个核苷酸以下时才会出现显著降解。

理论上，mRNA序列可以让一个细胞生成一个蛋白质，这个蛋白质可以直接治疗疾病或者作为疫苗，或者剪接地驱动干细胞分化成我们想要的器官或者组织^[8]。RNA疗法的挑战在于如何把RNA导入到细胞中^[9]。如果是裸露的RNA会很快被细胞内的酶降解掉。它们还可能引发体内免疫系统的攻击。进入细胞后它们还必须能脱离细胞的转运系统，进入细胞质的核糖体上知道相关蛋白的合成。这些问题都有待解决。