生物信息的傳遞第1頁(yè)/共129頁(yè)第2頁(yè)/共129頁(yè)Content:一、Somebasicconception二、TranscriptionintheProkaryoticNucleus三、TranscriptionintheEukaryoticNucleus四、mRNADifferencesbetweenProkaryotesandeukaryotes五、ProductionofmaturemRNAinEukaryotes第3頁(yè)/共129頁(yè)一、Somebasicconception

第4頁(yè)/共129頁(yè)1.GeneAregionofaDNAmoleculecontainingasequenceofbasesthatistranscribedintoafunctionalproduct.Severalregionsareresponsiblefortheproperfunctionofagene.Regulatoryregion-sequenceofbasesthatcontroltheinitiationoftranscription.Codingregion-sequenceofbasesthatarereadintoafunctionalmolecule(RNAorprotein).Terminationregion-sequenceofnucleotidesthatstopstranscription.第5頁(yè)/共129頁(yè)2.Whenaproteinisneededbyacell,thegeneticcodeforthatproteinmustbereadfromtheDNAandprocessed.Atwostepprocess:（1）Transcription=synthesisofasingle-strandedRNAmoleculeusingtheDNAtemplate(1strandofDNAistranscribed).InEukaryotes,transcriptiontakesplaceinthenucleus.（2）Translation=conversionofamessengerRNAsequenceintotheaminoacidsequenceofapolypeptide(i.e.,proteinsynthesis)Translationtakesplaceonribosomesinthecytosol,oronroughER第6頁(yè)/共129頁(yè)3.Templatestrandandnontemplatestrand

Templatestrand:The3’to5’strandofDNAinacodingregionthatservesasthetemplateforRNAsynthesis.TheresultingRNAisacomplementofthetemplatestrand.

Nontemplatestrand:The5’to3’strandofDNAinacodingregionthathasnofunctioninproducingtheRNA.IthasthesamesequenceastheinitiallytranscribedRNA,exceptthatThymineintheDNAisUracilintheRNA.第7頁(yè)/共129頁(yè)Sense/antisense+/-Nontranscribed/transcribedNontemplate/templatecoding/template4.Conventionsfordescribingthestrands第8頁(yè)/共129頁(yè)5.BothstrandsencodegenesEitherstrandofaDNAmoleculemaybeusedasatemplate,buttranscriptionalwaysreadsthe3’to5’strandrelativetothedirectionofRNApolymerasemovement.第9頁(yè)/共129頁(yè)

6.轉(zhuǎn)錄的不對(duì)稱(chēng)性：在RNA的合成中，DNA的二條鏈中僅有一條鏈可作為轉(zhuǎn)錄的模板，稱(chēng)為轉(zhuǎn)錄的不對(duì)稱(chēng)性第10頁(yè)/共129頁(yè)mRNA--(messenger)intermediatemoleculesusedfortransferofinformationfromDNAtoprotein.rRNA--(ribosomal)functionalRNAmoleculesthatarecomponentsoftheribosome.tRNA--(transfer)functionalRNAmoleculesthatserveasadaptersintranslation.snRNA--(smallnuclear)functionalRNAmoleculesthatareinvolvedintheremovalofintronsfrompre-mRNAs.scRNA--(smallcytoplasmic小胞漿RNA)functionalRNAmoleculesthatareinvolvedinproteintrafickingwiththecytoplasm.i.e.scRNA參與蛋白質(zhì)的合成和運(yùn)輸7.FivedifferenttypesofRNA:第11頁(yè)/共129頁(yè)8.HowisanRNAstrandsynthesized?Regulatedbygeneregulatoryelementswithineachgene.DNAunwindsnexttoagene.RNAistranscribed5’to3’fromthetemplate(3’to5’).SimilartoDNAsynthesis,except:RNApolymeraseNoprimerNoproofreadingNTPsinsteadofdNTPs(nodeoxy-)AddsUracil(U)insteadofthymine(T)第12頁(yè)/共129頁(yè)UnlikeDNAreplication,wewillonlywanttocopyspecificsequencesatspecifictimesinspecificcelltypesWewillneedspecificstartandstopsignalsOnlyonestrandwillbecopied第13頁(yè)/共129頁(yè)第14頁(yè)/共129頁(yè)二、TranscriptionintheProkaryoticNucleus第15頁(yè)/共129頁(yè)ThereisonlyoneRNApolymeraseinE.coliResponsibleforthesynthesisofalltypesofRNAWewillfirstlookatthecoreenzymeandthenattheholoenzymeDs-DNAdependent

DS-DNA?Ss-DNA?SS-RNA?RNA-DNA?1.E.coliRNApolymerase第16頁(yè)/共129頁(yè)Capableofpolymerizationbutnotinitiation（1）RNApolymerasecoreenzyme第17頁(yè)/共129頁(yè)Coreenzyme+sigmafactorThesigmafactorisaseparateproteinrequiredforinitiationTherearemanydifferentsigmafactorsDifferentsigmafactorsallowfortheexpressionofdifferentgenes（2）RNApolymeraseholoenzymea2bb’sa2bb’+sholoenzymecorepolymerasesigmafactor第18頁(yè)/共129頁(yè)（3）Therolesofeachsubunit第19頁(yè)/共129頁(yè)P(yáng)hosphodiesterbondformationDNAbindingDNAbindingAssembleholoenzyme大腸桿菌中的σ因子能識(shí)別并與啟動(dòng)子區(qū)的特異性序列相結(jié)合因子基因功能-35區(qū)間隔（bp）-10區(qū)σ70rpoD廣泛TTGACA16-18TATAATσ32rpoH熱休克TCTCNCCCTTGAA13-15CCCCATNTAσ54rpoN氮代謝CTGGNA6TTGCA第20頁(yè)/共129頁(yè)

①核心酶（CoreEnzyme）

?作用于轉(zhuǎn)錄的延伸過(guò)程（終止）

?依靠靜電引力與DNA模板結(jié)合（蛋白質(zhì)中堿性基團(tuán)與DNA的磷酸根之間）

?非專(zhuān)一性的結(jié)合（與DNA的序列無(wú)關(guān)）

?結(jié)合常數(shù)：1011／mol第21頁(yè)/共129頁(yè)②全酶（HoloEnzyme）

?用于轉(zhuǎn)錄的起始

?依靠空間結(jié)構(gòu)與DNA模板結(jié)合(σ與核心酶結(jié)合后引起的構(gòu)象變化)?專(zhuān)一性地與DNA序列(啟動(dòng)子)結(jié)合

?結(jié)合常數(shù)：1014／mol?半衰期：數(shù)小時(shí)

?轉(zhuǎn)錄效率低，速度緩慢（σ的結(jié)合

）第22頁(yè)/共129頁(yè)

此外，新發(fā)現(xiàn)的一種ω亞基的功能尚不清楚。2、各亞基的特點(diǎn)和功能（1）σ

因子（sigmafactor）

?σ因子可重復(fù)使用

?修飾RNApol構(gòu)型

?使HoloEnzyme識(shí)別啟動(dòng)子的－35區(qū),并通過(guò)σ與模板鏈結(jié)合2α

＋βα2ββ’＋σ

α

2β

＋β’α2ββ’σ（3）全酶的組裝過(guò)程第23頁(yè)/共129頁(yè)

?不同的σ因子識(shí)別不同的啟動(dòng)子

E.coli中有四種σ因子（σ70、σ32、σ54、σ28）枯草桿菌中有6種σ因子（σ因子的更替對(duì)轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)控）（2）α因子?核心酶的組建因子

?促使RNApol與DNA模板鏈結(jié)合α＋α2α＋β

α2β＋β’

?前端α因子－－使模板DNA雙鏈解鏈為單鏈

?尾端α因子－－使解鏈的單鏈DNA重新聚合為雙鏈第24頁(yè)/共129頁(yè)（3）β因子?促進(jìn)RNApol＋NTPRNAelongation

?完成NMP之間的磷酸酯鍵的連接

?Editing功能（排斥與模板鏈不互補(bǔ)的堿基）

?與Rho（ρ）因子競(jìng)爭(zhēng)RNA3’－end第25頁(yè)/共129頁(yè)

（4）β’因子

?參與RNA非模板鏈（sensestrand）的結(jié)合（充當(dāng)SSB）第26頁(yè)/共129頁(yè)由于各亞基的功能，使全酶本身含有五個(gè)功能位點(diǎn)

有義DNA鏈結(jié)合位點(diǎn)（

β’亞基提供）

DNA/RNA雜交鏈結(jié)合位點(diǎn)（β亞基提供）雙鏈DNA解鏈位點(diǎn)（前端α亞基提供）單鏈DNA重旋位點(diǎn)（后端α亞基提供）

σ因子作用位點(diǎn)第27頁(yè)/共129頁(yè)

Thefunctionofsigmafactor

thesigmasubunitofRNApolymeraseisan“initiationfactor”thereareseveraldifferentsigmafactorsinE.colithatare specificfordifferentsetsofgenes

sigmafactorfunctionstoensurethatRNApolymerasebinds stablytoDNAonlyatpromoterssigmadestablizesnonspecificbindingtonon-promoterDNAsigmastabilizesspecificbindingtopromoterDNAthisacceleratesthesearchforpromoterDNA

Ka(M-1)

AnyDNA PromoterDNA

(nonspecific)

(specific)Core 2X1011Holo 1X107 1013to1015第28頁(yè)/共129頁(yè)CoreEnzyme

具有的四個(gè)功能位點(diǎn)

ααβ’β★DNA/RNA雜交位點(diǎn)(β)

★D.S.DNA解鏈位點(diǎn)(α)

★D.S.DNA重旋(α)

★啟動(dòng)子識(shí)別位點(diǎn)

σ★DNA有義鏈結(jié)合位點(diǎn)(β’)

第29頁(yè)/共129頁(yè)Thefidelity（保真性）

ofRNApolymeraseNoproofreadingnucleaseactivities1errorin105bpAbout105lowerthanreplication第30頁(yè)/共129頁(yè)真核生物中的RNA聚合酶RNA聚合酶Ⅰ：rRNA;45S?RNA聚合酶Ⅱ：hnRNA;RNA聚合酶Ⅲ:tRNA;5sRNA;snRNA

8-16個(gè)亞基組成同種生物有共享小亞基的傾向；聚合酶中有兩個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量超過(guò)105的大亞基第31頁(yè)/共129頁(yè)（4）PromoterADNAsequencethatdirectsthetranscriptionofadjacentsegmentsoftheDNA啟動(dòng)子(promoter)：是指DNA分子上被RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合形成起始轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的區(qū)域，它還包括一些調(diào)節(jié)蛋白因子的結(jié)合位點(diǎn)。第32頁(yè)/共129頁(yè)Recognitionsequencesinthepromoter-10consensussequence:TATAAT-35consensussequence:TTGACA第33頁(yè)/共129頁(yè)第34頁(yè)/共129頁(yè)①

—10序列（PribonowBox）

§-10序列，RNA聚合酶的牢固結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)（B位點(diǎn)）

§一致序列：T80A95T45A60A50T96）

§位置范圍－4到－13因此又稱(chēng)TATABox保守TTATA區(qū)：酶的緊密結(jié)合位點(diǎn)（富含AT堿基，利于雙鏈打開(kāi)）

第35頁(yè)/共129頁(yè)②—35序列

§—35序列，RNA聚合酶的松弛（初始）結(jié)合位點(diǎn)

§RNA聚合酶依靠其σ亞基識(shí)別該位點(diǎn)

§大多數(shù)啟動(dòng)子中共有序列為T(mén)82T84G78A65C54A45§重要性:很大程度上決定了啟動(dòng)子的強(qiáng)度

§

位置在不同啟動(dòng)子中略有變動(dòng)TTGACA區(qū)：提供了RNA聚合酶全酶識(shí)別的信號(hào)第36頁(yè)/共129頁(yè)HowdoesRNApolymerasefindthepromoter?RNApolymerasescansDNAlinearlySlidesalongDNAwithoutopeningstrandsDetectssequencesof-10and-35inthemajorgrooveSigmafactorallowsRNApolymerasetobindtopromoter第37頁(yè)/共129頁(yè)5.原核生物轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程：

a.全酶與啟動(dòng)子結(jié)合的封閉型啟動(dòng)子復(fù)合物的形成（

R位點(diǎn)被σ因子發(fā)現(xiàn)并結(jié)合）第38頁(yè)/共129頁(yè)

b、開(kāi)放型啟動(dòng)子復(fù)合物的形成

§RNApol的一個(gè)適合位點(diǎn)到達(dá)－10序列區(qū)域，誘導(dǎo)富含A·T的Pribnow框的“熔解”，形成12－17bp的泡狀物，同時(shí)酶分子向－10序列轉(zhuǎn)移并與之牢固結(jié)合

§開(kāi)放型啟動(dòng)子復(fù)合物使RNApol聚合酶定向

§兩種復(fù)合物均為二元復(fù)合物（全酶和DNA）第39頁(yè)/共129頁(yè)12～17bp第40頁(yè)/共129頁(yè)

c.在開(kāi)放型的啟動(dòng)子復(fù)合物中，RNApol的I位點(diǎn)和E位點(diǎn)的核苷酸前體間形成第一個(gè)磷酸二酯鍵（

β

亞基）三元復(fù)合物形成

+1位多為CAT模式,位于離開(kāi)保守T6~9個(gè)核苷酸處

---6-9bp---

GCTATTGACATATAAT-----16-19bp-------+1-35sequence-10sequence（4）σ因子解離→核心酶與DNA的親和力下降起始過(guò)程結(jié)束→核心酶移動(dòng)進(jìn)入延伸過(guò)程第41頁(yè)/共129頁(yè)轉(zhuǎn)錄的起始過(guò)程σ核心酶12～17bp第42頁(yè)/共129頁(yè)（β亞基）第43頁(yè)/共129頁(yè)6、啟動(dòng)子各位點(diǎn)與轉(zhuǎn)錄效率的關(guān)系（1）－35序列與－10序列與轉(zhuǎn)錄效率的關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)子－35TTGACA

－10TATAAT第44頁(yè)/共129頁(yè)不同的啟動(dòng)子的區(qū)別：

a.與標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)子序列同源性越高→啟動(dòng)強(qiáng)度越大

b.與標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)子同源性越低→啟動(dòng)強(qiáng)度越小

c.與標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)子差異很大時(shí)→由另一種σ因子啟動(dòng)原因:

?－35序列通過(guò)被σ因子識(shí)別的容易程度→決定啟動(dòng)子強(qiáng)度

?－10序列影響開(kāi)放型啟動(dòng)子復(fù)合物形成的速度→決定啟動(dòng)子強(qiáng)度第45頁(yè)/共129頁(yè)

（2）－35序列與－10序列的間隔區(qū)與轉(zhuǎn)錄效率的關(guān)系◆堿基序列并不重要◆間距非常重要，17bp的間距轉(zhuǎn)錄效率最高◆間距上的突變種類(lèi)：間距趨向于17bp→上升突變間距遠(yuǎn)離17bp→下降突變第46頁(yè)/共129頁(yè)ThefirsteventsatthepromoterRNApolymerasebindstothe-35regionThisiscalledaclosedcomplexbecausetheDNAisstillbase-paired第47頁(yè)/共129頁(yè)7.StepsofTranscription第48頁(yè)/共129頁(yè)BandingInitiationElongationTerminationOccurinbothprokaryotesandeukaryotes.Elongationisconservedinprokaryotesandeukaryotes.Initiationandterminationproceeddifferently.第49頁(yè)/共129頁(yè)Step2-Initiation

--TranscriptionbeginsbytheassemblyoftheRNApolymeraseholoenzymeonapromoterregion.第50頁(yè)/共129頁(yè)

E.colimodel:Eachgenehasthreeregions:5’Promoter,attractsRNApolymerase e.g.,-10bp5’-TATAAT-3’ e.g.,-35bp5’-TTGACA-3’Transcribedsequence,orRNAcodingsequence3’Terminator,signalsthestoppoint

MinusnumbersrepresentbasesupstreamofmRNAstartpoint,+1isthefirstbaseintheRNAtranscript.第51頁(yè)/共129頁(yè)RNApolymerasecombineswithsigmafactor(apolypeptide)tocreateRNApolymeraseholoenzymeRecognizespromotersandinitiatestranscription.Sigmafactorrequiredforefficientbindingandtranscription.Differentsigmafactorsrecognizedifferentpromotersequences.RNApolymeraseholoenzymebindspromotersanduntwistsDNAe.g.,bindslooselytothe-35promoter(DNAisd.s.)e.g.,bindstightlytothe-10promoteranduntwistsDifferenttypesandlevelsofsigmafactorsinfluencethelevelanddynamicsofgeneexpression.第52頁(yè)/共129頁(yè)InitiationPolymeraseboundtightlytopromoter,“ClosedComplex”P(pán)olymeraseunwindsDNA(-10to+3),“OpenComplex”StartssynthesizingRNA第53頁(yè)/共129頁(yè)第54頁(yè)/共129頁(yè)Step3-Elongation…

--RNApolymerizationwithinamovingbubble(about18bases)ofmeltedhelix.RibonucleosidetriphosphatesserveastheprecursorsforsynthesizingRNA.Exceptforthefirst,allribonucleotidesareaddedtoanexisting3’hydroxylgroupofanexistingnucleotide.Twoexternalphosphatesarelostastheinternalformsaphosphodiesterbondwiththehydroxylgroupatthe3’carbonoftheribose.Duetothischemistry,anRNAmoleculegrowsatits3’end,thusissynthesizedina5’to3’direction.ThesequenceoftheRNAisdictatedbythetemplatestrandofDNA,whichisorganized3’to5’relativetothedirectionoftranscription.第55頁(yè)/共129頁(yè)第56頁(yè)/共129頁(yè)After8-9bpofRNAsynthesisoccurs,sigmafactorisreleasedandrecycledforotherreactions.RNApolymerasecompletesthetranscriptionat30-50bp/second.DNAuntwistsrapidly,andre-annealsbehindtheenzyme.PartofthenewRNAstrandishybridDNA-RNA,butmostRNAisdisplacedasthehelixreforms.第57頁(yè)/共129頁(yè)After~10nucleotideshavebeenadded,5’endribonucleotideunpairsfromtemplate.Thessubunitdissociatesfromcore.ThesizeofRNA-DNAhybridmaintainedduringelongation.Sigmarecyclestonewpolymerasemolecules.第58頁(yè)/共129頁(yè)延伸過(guò)程（Prok）

★酶與產(chǎn)物RNA不解離

★底物NTP不斷加到RNA鏈的3’-OH端★形成一個(gè)磷酸二酯鍵后，核心酶向前滑動(dòng)★延伸位點(diǎn)不斷地接受新的NTP，RNA鏈不斷延伸

?始終保持三元復(fù)合物的結(jié)構(gòu)第59頁(yè)/共129頁(yè)第60頁(yè)/共129頁(yè)

1、轉(zhuǎn)錄泡★RNApol結(jié)合和轉(zhuǎn)錄的DNA模板區(qū)域，有17bp左右

DNA形成解鏈區(qū)★轉(zhuǎn)錄泡處雜交雙鏈很短

第61頁(yè)/共129頁(yè)

2、拓?fù)鋵W(xué)問(wèn)題

Φ

RNA合成過(guò)程中，轉(zhuǎn)錄泡兩端要發(fā)生拓?fù)滢D(zhuǎn)變

?RNApol的前沿…..解螺旋作用

?RNApol后端…..DNA的螺旋化

Φ

超纏問(wèn)題的解決靠DNA旋轉(zhuǎn)酶

Φ

RNA-DNA雜交鏈也要求作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)第62頁(yè)/共129頁(yè)Step4-Termination…

--stoppingthesynthesisofanRNADifferentmechanismsofterminationProkaryotesrho-independenttermination:formationofahairpinstructurerho-dependenttermination:externalproteindisruptstranscriptionEukaryotescleavageoftheRNAbyanexternalprotein第63頁(yè)/共129頁(yè)☆終止過(guò)程：酶停止添加底物→→釋放RNA鏈→→酶解離終止反應(yīng)…雜合雙鏈的氫鍵斷裂，

…重新形成雙螺旋，酶的解離?！罱K止子（terminator）：在轉(zhuǎn)錄的過(guò)程中，提供轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的RNA序列真正起終止作用的是RNA序列－－－與啟動(dòng)子不同☆Prok.和Euk.都具有－－－－一種基因表達(dá)調(diào)控的手段第64頁(yè)/共129頁(yè)Twotypesofterminatorsequencesoccurinprokaryotes:TypeI(-independent) inverserepeatformsahairpinloopandisbelievedtodestabilizetheDNA-RNAhybrid.TypeII(-dependent) Involvesfactorproteins,believedtobreakthehydrogenbondsbetweenthetemplateDNAandRNA.第65頁(yè)/共129頁(yè)（一）RhoindependentHairpinsandpoly(U)stretchHairpinsareformedbytranscriptionofpalindromes第66頁(yè)/共129頁(yè)“Hairpin”WeakassociationA:UbasepairsareweakerthanG:C’s.第67頁(yè)/共129頁(yè)Stopsignalsexistattheendofthetranscript第68頁(yè)/共129頁(yè)Theterminatedmessage

第69頁(yè)/共129頁(yè)不依賴(lài)ρ因子的終止子終止轉(zhuǎn)錄（1）新生RNA鏈發(fā)夾結(jié)構(gòu)形成

與RNApol發(fā)生作用

（2）RNApol暫停為終止提供了機(jī)會(huì)，6~8個(gè)連續(xù)的U

串可能為RNApol與模板的解離提供了信號(hào)

RNA－DNA之間的rU－dA結(jié)合力較弱RNApol暫停第70頁(yè)/共129頁(yè)

于是：RNA－DNA解離三元復(fù)合體解體

RNApol解離轉(zhuǎn)錄終止（3）真正的終止點(diǎn)不固定，在U串中的任何一處（4）IR序列和U串同等重要

IR中的G／C對(duì)含量的減少

U串的縮短或缺失（5）DNA上與U串對(duì)應(yīng)的為富含A／T的區(qū)域說(shuō)明：AT富含區(qū)在轉(zhuǎn)錄的終止和起始中均起重要的作用第71頁(yè)/共129頁(yè)（二）RhodependentRhofactorhasanATP-dependentRNA-DNAhelicaseactivityStillhaveahairpinbutnopoly(U)stretchInbothcases,thesignaltoterminatetranscriptionispresentinthenewlytranscribedRNA,notintheDNA第72頁(yè)/共129頁(yè)依賴(lài)ρ因子的終止子（1）結(jié)構(gòu)

IR序列中的G／C對(duì)含量較少發(fā)夾結(jié)構(gòu)末端沒(méi)有固定特征（2）靠與ρ因子的共同作用而實(shí)現(xiàn)終止第73頁(yè)/共129頁(yè)無(wú)連續(xù)U串G/C含量較少第74頁(yè)/共129頁(yè)

2、依賴(lài)ρ因子的終止子終止轉(zhuǎn)錄（1）通讀（readthrough）：在依賴(lài)ρ

因子的轉(zhuǎn)錄終止過(guò)程中，RNApol轉(zhuǎn)錄了IR序列之后，雖發(fā)生一定時(shí)間的暫停，但如果沒(méi)有ρ

因子存在，則

RNApol會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)錄（2）ρ因子活性形式為六聚體蛋白，NTPase活性第75頁(yè)/共129頁(yè)

（3）ρ因子對(duì)終止子的作用

a、ρ因子與RNA結(jié)合（終止子上游的某一處，RNA的5’端）

b、ρ因子沿RNA從5’→3’移動(dòng)（NTP水解供能）（RNApol在終止子處的較長(zhǎng)時(shí)間的暫停給ρ因子追趕的機(jī)會(huì)）

c、ρ因子與RNApol相互作用而造成轉(zhuǎn)錄的終止第76頁(yè)/共129頁(yè)Ρ因子結(jié)合上來(lái)追趕RNApolΡ因子追趕上來(lái)（暫停）

ρ因子與RNApol相互作用使雜交鏈解鏈終止子第77頁(yè)/共129頁(yè)Rhodependenttermination第78頁(yè)/共129頁(yè)

Rho-Dependent:“Rho”isabacterialTerminationFactorItactsasahexamerof46kDsubunits-bindsaspecific72basesequenceofssRNAItthenhydrolysesATPandeventuallydisruptspairingbetweenthenascentstrand&template第79頁(yè)/共129頁(yè)第80頁(yè)/共129頁(yè)P(yáng)olymerasemovementandsupercoiling第81頁(yè)/共129頁(yè)第82頁(yè)/共129頁(yè)P(yáng)roductionofthemRNAmolecule:Threemainparts:5’untranslatedregion(UTR)leadersequenceCodingsequence,specifiesaminoacidstobetranslated3’untranslatedregion(UTR)trailersequence第83頁(yè)/共129頁(yè)（三）抗終止及抗終止因子1.destroyRNAneck-loopstructure2.Theresistterminationdependingonproteinelement第84頁(yè)/共129頁(yè)抗終止的機(jī)制：1.破壞終止位點(diǎn)RNA的莖環(huán)結(jié)構(gòu)2.依賴(lài)于蛋白質(zhì)因子的抗終止

λ噬菌體N基因編碼N蛋白具有抗轉(zhuǎn)錄終止作用，其功能的發(fā)揮依靠宿主編碼的NusA、NusB、S10等蛋白，這些因子結(jié)合到DNA終止位點(diǎn)附近的DNA位點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)抗終止的必要條件，該DNA位點(diǎn)含有A區(qū)（CGCTTTA）和一個(gè)二重對(duì)稱(chēng)序列，N蛋白能夠識(shí)別二重對(duì)稱(chēng)序列轉(zhuǎn)錄形成的莖環(huán)結(jié)構(gòu)并與之結(jié)合，NusA的一個(gè)亞基與RNA聚合酶結(jié)合，另一個(gè)亞基與N蛋白結(jié)合，當(dāng)其他三種蛋白都結(jié)合到Nut位點(diǎn)時(shí)，便形成復(fù)合蛋白，通過(guò)NusA和RNA聚合酶的結(jié)合改變聚合酶的構(gòu)象，使之對(duì)終止信號(hào)不敏感，繼續(xù)催化RNA鏈的合成第85頁(yè)/共129頁(yè)

第86頁(yè)/共129頁(yè)三、TranscriptionintheEukaryoticNucleus第87頁(yè)/共129頁(yè)1.ProkaryotespossessonlyonetypeofRNApolymerasetranscribesmRNAs,tRNAs,andrRNAsTranscriptionismorecomplicatedineukaryotes2.EukaryotespossessthreeRNApolymerases:（1）RNApolymeraseI,transcribesthreemajorrRNAs12S,18S,5.8S（2）RNApolymeraseII,transcribesmRNAsandsomesnRNAs（3）RNApolymeraseIII,transcribestRNAs,5SrRNA,andsnRNAs第88頁(yè)/共129頁(yè)SummaryofRNAProlesandlocation第89頁(yè)/共129頁(yè)

真核生物RNA聚合酶一般有8-14個(gè)亞基組成，相對(duì)分子質(zhì)量超過(guò)5×105遵循兩條原則：1.聚合酶中有兩個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量超過(guò)1×105的大亞基。2.同種生物3類(lèi)聚合酶有共享小亞基的傾向。除了細(xì)胞核內(nèi)存在RNA聚合酶外，線(xiàn)粒體和葉綠體內(nèi)也存在不同的RNA聚合酶，與噬菌體或細(xì)菌的有同源性。第90頁(yè)/共129頁(yè)第91頁(yè)/共129頁(yè)

1、RNApolⅡ的啟動(dòng)子

?結(jié)構(gòu)最復(fù)雜

?位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的上游,有多個(gè)短序列元件組成

?通用型啟動(dòng)子（無(wú)組織特異性）（1）TATA框（Hogness框或Goldberg-Hogness框）

?位于－25~—30處

?一致序列為T(mén)82A97T93A85A63（T37）A83A50（T37）

?定位轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的功能（類(lèi)似原核的Pribnow框）

?TATA是絕大多數(shù)真核基因的正確表達(dá)所必需的第92頁(yè)/共129頁(yè)（2）CAAT框（CAATbox）

?位于－70~-80區(qū)處

?一致序列為GGC/TCAATCT?前兩個(gè)G的作用十分重要(轉(zhuǎn)錄效率)?增強(qiáng)啟動(dòng)子的效率、頻率，不影響啟動(dòng)子的特異性（3）GCbox

在-80~-110區(qū)，含有GCCACACCC或GGGCGGG序列以上三個(gè)保守序列在絕大多數(shù)啟動(dòng)子中都存在第93頁(yè)/共129頁(yè)（4）不同元件的組合情況不同元件的數(shù)目、位置、和排列方向均有差異例如：SV40的早期啟動(dòng)子中有6個(gè)GC框第94頁(yè)/共129頁(yè)啟動(dòng)子區(qū)的識(shí)別RNA聚合酶不直接識(shí)別堿基對(duì)本身，而是通過(guò)氫鍵互補(bǔ)的方式加以識(shí)別。第95頁(yè)/共129頁(yè)小結(jié)：★不同啟動(dòng)子中每種元件與轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的距離不同★不同啟動(dòng)子中的相應(yīng)元件互相交換,形成的雜交啟動(dòng)子功能沒(méi)有變化★各種元件將相應(yīng)的蛋白因子結(jié)合到啟動(dòng)子上，組成起始復(fù)合物，蛋白因子間的相互作用決定了轉(zhuǎn)錄的起始第96頁(yè)/共129頁(yè)1、核心啟動(dòng)子

●定義：指保證RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)及轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游TATA區(qū)●作用：選擇正確的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，保證精確起始TATA常在-25～—35左右，相當(dāng)于原核的-10序列T85A97T93A85A63A83A50第97頁(yè)/共129頁(yè)P(yáng)romoters(EukaryoteRNApolⅡ)promotersusuallyhave4components:UpstreamelementCAATboxGCboxes(GGGCGGandCCGCCCC)TATABox(at–25)InitiationregionDownstreamelement

第98頁(yè)/共129頁(yè)第99頁(yè)/共129頁(yè)三、真核生物轉(zhuǎn)錄的起始

三種RNApol均沒(méi)有對(duì)啟動(dòng)子特異序列的識(shí)別能力

轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程需要很多的輔助因子(轉(zhuǎn)錄因子)參與,并且按一定順序與DNA形成復(fù)合物,協(xié)助RNApol定位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)第100頁(yè)/共129頁(yè)RNApolⅠTBP因子第101頁(yè)/共129頁(yè)RNApolⅡ第102頁(yè)/共129頁(yè)第103頁(yè)/共129頁(yè)

轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄復(fù)合體TBPTAFsTFIIATFIIBTFIIFPolIITFIIERNApolⅡ的轉(zhuǎn)錄起始●真核生物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物第104頁(yè)/共129頁(yè)Orderofbindingis:IID+IIB+RNApoly.II+IIF+IIE+IIH第105頁(yè)/共129頁(yè)

RNA聚合酶Ⅱ的啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)主要由4部分組成：1.帽子位點(diǎn)（capsite）：即轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)，以腺嘌呤A起始（非模板鏈），兩側(cè)各有若干個(gè)嘧啶。2.TATA框（TATAframe）：又稱(chēng)為Goldberg-Hogness框(Goldberg-Hognessframe)，或簡(jiǎn)稱(chēng)為Hogness框（Hognessframe）。其一致順序?yàn)門(mén)ATAA(T)AA(T)。TATA框在-25附近，相當(dāng)于原核的-10序列（pribnowbox）。對(duì)大多數(shù)真核生物來(lái)說(shuō)，RNA聚合酶與TATA框牢固結(jié)合之后才能開(kāi)始轉(zhuǎn)錄。3.CAAT框（CAATframe）：位置在-75附近，一致序列為GGC(T)CAATCT。CAAT框可能控制著轉(zhuǎn)錄起始的頻率。4.GC框第106頁(yè)/共129頁(yè)EnhancersandSilencers

Enhancersstimulatetranscription,silencers inhibit.Bothareorientationindependent.Botharepositionindependent.CanworkatadistancefrompromoterEnhancershavebeenfoundalloverBindregulatedtranscriptionfactors.第107頁(yè)/共129頁(yè)增強(qiáng)子或強(qiáng)化子（enhancer）：增強(qiáng)子（enhancer）：又稱(chēng)為遠(yuǎn)上游序列（farupstreamsequence)。它是遠(yuǎn)距離調(diào)節(jié)啟動(dòng)子以增加轉(zhuǎn)錄速率的DNA序列，其增強(qiáng)作用與序列的方向無(wú)關(guān)，與它在基因的上下游位置無(wú)關(guān)。增強(qiáng)子有強(qiáng)烈的細(xì)胞類(lèi)型選擇，即不同細(xì)胞類(lèi)型，增強(qiáng)作用不同。第108頁(yè)/共129頁(yè)BindingofActivatorFactorsFinally,high-leveltranscriptionisinducedbythebindingofactivatorfactorstoDNAsequencescalledenhancers.SingleormultiplecopiesineitherorientationUsuallylocatedupstreamCanbeseveralkbfromthegeneSilencerelementsandrepressorfactorsalsoexist第109頁(yè)/共129頁(yè)該增強(qiáng)子的特點(diǎn)如下：1.對(duì)依賴(lài)于TATA框的轉(zhuǎn)錄的增強(qiáng)效應(yīng)高于不依賴(lài)的情況2.距離效應(yīng)；3.轉(zhuǎn)錄方向；4.細(xì)胞類(lèi)型的選擇：不同類(lèi)型中作用有差異；5.表明其作用具有細(xì)胞或組織特異性（調(diào)節(jié)蛋白）；第110頁(yè)/共129頁(yè)真核生物的終止子及轉(zhuǎn)錄終止

了解很少1、RNApolⅡ的終止子類(lèi)似Prok.不依賴(lài)ρ因子終止子，終止可能靠RNApolⅡ本身完成2、RNApolⅢ的終止子類(lèi)似原核生物（發(fā)夾結(jié)構(gòu)U串）

?U串位于發(fā)夾結(jié)構(gòu)的頂端

?且保守性很強(qiáng)（酵母→人）

?環(huán)和柄對(duì)轉(zhuǎn)錄的終止同等重要第111頁(yè)/共129頁(yè)

基因轉(zhuǎn)錄實(shí)際上就是RNA聚合酶、轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子和啟動(dòng)子區(qū)各種調(diào)控元件相互作用的結(jié)果。第112頁(yè)/共129頁(yè)四、mRNADifferencesbetweenProkaryotesandeukaryotes第113頁(yè)/共129頁(yè)P(yáng)rokaryotesmRNAtranscriptismature,anduseddirectlyfortranslationwithoutmodification.Sinceprokaryoteslackanucleus,mRNAalsoistranslatedonribosomesbeforeisistranscribedcompletely(i.e.,transcriptionandtranslationarecoupled).ProkaryotemRNAsarepolycistronic,theycontainaminoacidcodinginformationformorethanonegene.半衰期短5’端無(wú)帽子結(jié)構(gòu)，3’端沒(méi)有或只有較短的poly（A）結(jié)構(gòu)第114頁(yè)/共129頁(yè)EukaryotesmRNAtranscriptisnotmature(pre-mRNA)andmustbemodifiedbyprocessing.Transcriptionandtranslationarenotcoupled(mRNAmustfirstbeexportedtothecytoplasmbeforetranslationoccurs).EukaryotemRNAsaremonocistronic,theycontainaminoacidfor