mRNA稳定性对翻译的调控
严紧反应
当细菌发现它们自己生长在饥饿的条件下，缺乏维持蛋白质合成的氨基酸时，它们将大部分活性区域都关闭掉。此就称为严紧反应(strigent
response)，这是它们抵御不良条件，保存自己的一种机制。细菌通过仅仅维持最低量的活性来节约其资源，直到条件改善时，它们又恢复活动，所有代谢区域也都活跃起来。
严紧反应导致rRNA和tRNA合成大量减少，使RNA的总量下降到正常水平的5～10%。显然核苷酸，碳水化合物，肽类等的合成都随之减少。
严紧反应导致两种特殊核苷酸积聚：①ppGpp-四磷酸鸟苷（在G的5'和3'位点各附着两个磷酸）;② pppGpp-五磷酸鸟苷（鸟苷5'一三磷酸-3'二磷酸）。
人们最初发现细菌在氨基酸饥饿时，出现两种特殊的核苷酸，其电泳的迁移率和一般的核酸不同，感到很奇怪，就称之为“魔斑Ⅰ”和“魔斑Ⅱ”，后来发现魔斑Ⅰ便是ppGpp，魔斑Ⅱ是pppGpp。
这些鸟苷是典型的小分子效应物，预期它们的功能是和靶蛋白结合改变它们的活性，有时它们被称为（p）ppGpp。（p）ppGpp的功能是调节细胞活性大分子的协调性。它们的产生是由两种途径来控制的（图16-37）氨基酸的缺乏或氨基酰-tRNA合成酶的失活突变都足以引起严紧反应，此表明严紧反应的触发器是位于核糖体A位点中的空载tRNA。但当氨基酰-tRNA对一个特殊的密码子不能作出有效反应时，空载tRNA便能得以进入，当然这就阻断了核糖体的进程，而触发了一个空转反应（idling
reaction）。
通过空转反应产生（p）ppGpp的有关成分已通过松弛型突变体[relaxed mutants (rel)
]被鉴别出来。rel突变能去除严紧反应。翻译这样氨基酸的饥饿便不会导致合成（p）ppGpp。松弛突变大部分基因位点位于relA基因中，此基因编码一种蛋白，称为严紧因子（stringent
factor）。此因子和核糖体结合，虽然它的总量较低——每200核糖体低于1分子的严紧因子。因此似乎只有在核糖体少量存在时才能产生严紧反应。
从严紧反应中分离的核糖体在体外能合成（p）ppGpp
。A位点是通过一个空载tRNA对密码子的特异反应所提供的。从松弛突变体中提取的核糖体不能执行严紧反应，但若有严紧因子存在它们是能合成(p)ppGpp的。
图16-37表示（p）ppGpp的合成途径，严紧因子（RelA）是一种（p）ppGpp的合成酶，它可以催化ATP将焦磷酸加到另一个GTP或GDP的3′位点。
当条件恢复到正常时，有一个基因叫做spoT，它编码一种酶，主要的作用是催化ppGpp迅速降解，其半衰期为20秒左右。因此(p)ppGpp合成结束时，严紧反应很快就消除。spoT突变会提高ppGpp的水平，并会慢慢增加。
RelA酶用GTP作为底物的频率是较高的，所以pppGpp的产生是占优势的。但pppGpp可以通过各种酶转化为ppGpp。通过pppGpp产生ppGpp是最通用的路线，而ppGpp通常就是严紧反应的效应物。
图16-38表明核糖体对空载tRNA进入的反应与正常蛋白质合成的比较。当ET-Tu将氨基酸tRNA放在A位点时肽链随着核糖的移动而合成；翻译但是当空载tRNA在A位点与密码子配对时，核糖体仍保持不动，并进行了空转反应。
提纯的RelA酶它本身实际是没有活性的。而在核糖体存在时它才有活性。它的活性是由核糖体在合成蛋白中的状态所控制的。此控制的特点是通过另一个位点的松弛突变而显示，此突变原来称为relC，现在弄清楚它就是编码50S亚基L11蛋白的rp1K基因。
此蛋白位于A位点和P位点的附近，它在此位置对合适的配对作出反应，空载tRNA是在A位。L11蛋白或某些其他成分构象的改变可能激活RelA酶，这样空转反应就代替了肽酰-tRNA的转位。
（p）ppGpp合成的每条途径都触发空载tRNA从A位点释放出来，因此（p）ppGpp的合成是一种对空载tRNA水平的持续反应。在饥饿条件下，当氨基酰-tRNA不能对A位点的密码子作出有效反应时，核糖体便停滞不前。空载tRNA的进入，触发了(p)ppGpp分子的合成。并将空载tRNA排出，使A位重新空出来。核糖体是恢复多肽的合成，还是进行另一轮的空转反应,关键是取决于氨基酰-tRNA是否有效。
ppGpp有什么作用呢？它是一系列反应的效应物，翻译包括抑制转录（图16-39）。许多反应已被报导，其中2个较为突出：①rRNA操纵子的启动子其转录起始被严紧反应特异抑制了。严紧调节的启动子发生突变能消除严紧控制，表明此效应需要和特异启动子序列相互作用；②很多或大部分模板的转录延伸阶段被ppGpp缩短了，此是RNA聚合酶停顿的增加而引起的。此效应反应了在细胞内加入ppGpp时转录效率普遍下降。现在尚不清楚这种抑制的特异性，若不同的操纵子之间这种抑制的变化很大，某些操纵子抑制作用更为显著的活，也是不足为奇的。
异常核苷酸在两种控制系统中都能发挥作用是很有趣的现象。这两种途径的抑制对细菌来说是特异的。在营养缺乏时乌苷触发了严紧反应。而在缺乏葡萄糖时，cAMP触发碳源利用的转换。
mRNA稳定性对翻译的调控
在E.coli中尚未发现5′—3′外切活性的核糖酸酶，降解mRNA有的酶有两种：RNaseII和多核苷酸磷酸化酶，这两种酶都是3′—5′的外切酶，但mRNA的二级结构可以阻遏这些酶的作用。
在E.coli和沙门氏菌中，发现一种高度保守的反向重复顺序（IR），对mRNA的稳定性起着重要的作用。在E.coli中这种IR估计含有500~1000拷贝。它们有的位于3′端非编码区，有的在基因间的间隔区。IR的存在提供了形成茎环结构的可能性，从而增加mRNA上游部分的半衰期，对下游部分影响不大。这是由于IR的存在可以防止3′－5′外切酶的降解作用。因此在多顺序反子的操纵子中，基因间的IR可以特异地使其某些基因上游mRNA得到保护。例如在E.coli的麦芽糖操纵子中的malE和malF基因之间存在2个IR顺序（图16-40）。malE和malF虽然同在一个操纵子中，而且紧密连锁，但malE的产物(周质结合蛋白)要比malE的产物(一种40KDa的内膜蛋白)的含量高20-40倍。这可能由于malG和malF的mRNA区域不如malE的区域稳定，在malE
3′端有2个IR存在，可以形成茎环保护其不被外切酶所降解。翻译若IR区缺失，那么malE产物的量就会减少到原来的1/9。
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