1970年，科学家发现了mRNA的5’端结构——帽子结构（m7GpppN），它一方面保护mRNA使其具有稳定性，另外一方面，5′端帽子还是前体mRNA剪接、多聚腺苷酸化及和核输出的标识符。同时，mRNA的5′端帽子结构如果出现异常，将会引起细胞发生抗病毒反应。因此，RNA加帽和mRNA的扩增，促进了mRNA的大规模生产，mRNA疫苗成为可能。

一、mRNA加帽原理

真核生物mRNA加帽需要在TPase、GTase、N7 MTase等酶的参与下合成帽子结构，原理如下：

（1）RNA三磷酸酶（TPase）从5’-三磷酸中去除 γ-磷酸，生成 5’-二磷酸 RNA

pppN1(p)N.-OH(3')→ ppNi(pN)x-OH(3')+Pi

（2）RNA 鸟苷酸转移酶（GTase）通过赖氨酸-GMP 共价中间体将 GMP 基团从 GTP 转移到 5’-二磷酸

ppN1(pN)x-OH(3')+GTP→G(5')ppp(5')N1(pN)x-OH(3')+PPi

（3）嘌呤-N7 甲基转移酶（鸟嘌LING-N7 MTase）在鸟嘌LING帽的N7胺上添加一个甲基，形成基本帽结构（Cap0）

G(5')ppp(5')N1(pN)x-OH(3')+AdoMet → m7G(5')ppp(5')N1(pN)x-OH(3')+ AdoHyc

（4）m7G 特异性 2’O-甲基转移酶（mRNA Cap 2´-O-Methyltransferase）还可将核糖2’O位置的核糖核苷酸甲基化生成Cap1结构

m7GpppN1(pN)x-OH(3')+AdoMet → m7Gppp[m3'-o]N1(pN)x-OH(3')+ AdoHyc

Cap 0 RNA Cap 1 RNA

二、RNA加帽酶的应用

1. 促进靶蛋白的表达

mRNA是蛋白质合成的模板，因此，将mRNA导入细胞，促进胞内蛋白的表达。

2. 促进Cap0/Cap1的RNA合成

根据上述mRNA的加帽原理，合成Cap0/Cap1结构的mRNA。

3. 合成mRNA疫苗

只要获取致病因子的序列，在RNA加帽酶和RNA自扩增技术下，合成mRNA疫苗。对比于减毒疫苗，mRNA疫苗不会对载体产生免疫反应；对比于DNA疫苗，mRNA疫苗无需转录直接翻译成蛋白质，反应时间更快、作用更有效。

三、加帽方法

1. 酶法加帽

利用上述的加帽原理，即可获得Cap0/Cap1结构。金山科研平台提供的CellScript加帽试剂盒（货号：C-SCCS1710）的反应时间短，加帽效率高（接近100%），同类产品可直接交叉使用。

2. 共转录法加帽

转录起始，加入帽类似物，转录本沿着帽类似物延长，转录完成形成的mRNA就具有帽子结构。