第14章RNA的生物合成----轉(zhuǎn)錄

RNABiosynthesis----Transcription第14章RNA的生物合成----轉(zhuǎn)錄

RNABiosyn1

本章主要內(nèi)容轉(zhuǎn)錄是基因表達(dá)的中心環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)錄涉及的酶與過(guò)程轉(zhuǎn)錄后的加工本章主要內(nèi)容2

轉(zhuǎn)錄（transcription）以DNA為模板，在RNA聚合酶（RNApolymerase）的作用下合成mRNA，將遺傳信息從DNA分子上轉(zhuǎn)移到mRNA分子上，這一過(guò)程稱為轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄（transcription）31轉(zhuǎn)錄是基因表達(dá)的中心環(huán)節(jié)

轉(zhuǎn)錄是以DNA為模板合成RNA,并且只是以單股DNA為模板，因此具有不對(duì)稱性；用以轉(zhuǎn)錄的單鏈DNA,稱為模板鏈,與復(fù)制不同，轉(zhuǎn)錄是局部的,從啟動(dòng)子開始到終止子結(jié)束,為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位;轉(zhuǎn)錄不需要引物；轉(zhuǎn)錄的忠實(shí)性相對(duì)弱；轉(zhuǎn)錄首先得到RNA前體，然后再進(jìn)行加工轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓腞NA.1轉(zhuǎn)錄是基因表達(dá)的中心環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)錄是以DN4被轉(zhuǎn)錄成單個(gè)RNA分子的一段DNA稱為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位(transcript)被轉(zhuǎn)錄成單個(gè)RNA分子的一段DNA稱為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位(tra5

分子量48萬(wàn)，5種亞基：

全酶=核心酶（α2ββ’）+σ因子

α亞基決定轉(zhuǎn)錄的基因β亞基在5’——3’方向上延長(zhǎng)多核苷酸鏈，其方式與DNA聚合酶相同，原料為NTP，沒(méi)有糾錯(cuò)的功能。β’亞基結(jié)合DNA模板

σ因子識(shí)別“啟動(dòng)子”并與之結(jié)合2RNA聚合酶（RNApolymerase）2.1原核的RNA聚合酶分子量48萬(wàn)，5種亞基：2RN6聚合酶I：轉(zhuǎn)錄45SrRNA聚合酶II：轉(zhuǎn)錄mRNA的前體(核不均RNA,hnRNA）聚合酶III：轉(zhuǎn)錄tRNA和5SrRNA等（注意：S）2.2真核的RNA聚合酶2.2真核的RNA聚合酶7

沉降系數(shù)S

生物大分子在離心場(chǎng)中沉降，受到三種力的影響，它們是離心力，浮力和摩擦力。物質(zhì)在單位離心力場(chǎng)下的沉降速度是個(gè)定值，稱為沉降系數(shù)（sedimentationcoefficient）。蛋白質(zhì)、核酸等的沉降系數(shù)在1X10-13到200X10-13秒之間。為方便將10-13秒作為一個(gè)單位，稱Svedberg單位，用S表示。其數(shù)值不僅與物質(zhì)分子的質(zhì)量有關(guān)，也與分子的形狀有關(guān)。

沉降系數(shù)S8

DNA上的轉(zhuǎn)錄起始序列，稱為啟動(dòng)子，有序列保守性，不僅是轉(zhuǎn)錄起始的位置，而且影響轉(zhuǎn)錄的活性。RNA聚合酶結(jié)合在啟動(dòng)子上上游下游3啟動(dòng)子（promoter）DNA上的轉(zhuǎn)錄起始序列，稱為啟動(dòng)子，有序列保守性，9注意原核啟動(dòng)子在-35和-10區(qū)域的保守序列Pribnowbox注意原核啟動(dòng)子在-35和-10區(qū)域的保守序列Pribnow10

真核轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子的保守序列

（TATAbox，TATA盒）

并非所有的真核基因都有典型的TATAbox，不同生物的基因有不同的上游DNA序列真核轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子的保守序列11

4.1轉(zhuǎn)錄開始

由σ因子辨認(rèn)并且結(jié)合到啟動(dòng)子上，局部解鏈（10-20bp），拓樸異構(gòu)酶等也參與。4.2RNA鏈的延伸

由核心酶催化，以其中的一股DNA單鏈作為模板鏈，以NTP為原料，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則，通常是由5’ppp嘌呤核苷（G或A）開頭向著3’方向延長(zhǎng)多核苷酸鏈，合成開始后，σ因子從模板上脫離下來(lái)（可以重復(fù)利用）。核心酶覆蓋雙鏈DNA和RNA復(fù)合物，向前推進(jìn)，一邊解開螺旋，一邊釋放出新合成的RNA鏈，后面已經(jīng)轉(zhuǎn)錄的區(qū)域中分開的DNA鏈又重新形成雙螺旋。4轉(zhuǎn)錄過(guò)程及其特點(diǎn)4.1轉(zhuǎn)錄開始4轉(zhuǎn)錄過(guò)程及其特點(diǎn)12“轉(zhuǎn)錄泡（transcriptionbubble）”“轉(zhuǎn)錄泡（transcriptionbubble）”13轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的模板識(shí)別、起始和延伸轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的模板識(shí)別、起始和延伸14

A.依賴ρ因子的終止

新生RNA上有ρ因子的識(shí)別位點(diǎn)。它與聚合酶-DNA-RNA復(fù)合物結(jié)合，向3’端移動(dòng)，并解開DNA-RNA雜交體，需ATP。B.依賴于特定序列的終止

轉(zhuǎn)錄終止區(qū)有特殊結(jié)構(gòu)。終止區(qū)的上游有GC二重對(duì)稱區(qū)，轉(zhuǎn)錄的RNA容易形成多個(gè)“發(fā)卡”結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的3’端有polyU序列。這種特殊的二級(jí)結(jié)構(gòu)阻止了轉(zhuǎn)錄向下游繼續(xù)推進(jìn)。

4.3轉(zhuǎn)錄的終止A.依賴ρ因子的終止4.3轉(zhuǎn)錄的終止15AB轉(zhuǎn)錄終止的兩種方式AB轉(zhuǎn)錄終止的兩種方式16

轉(zhuǎn)錄得到的只是RNA的初級(jí)產(chǎn)物，通常要經(jīng)過(guò)加工，才能轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓腞NA。tRNA和rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工比較簡(jiǎn)單.5RNA后的加工（post-transcriptionalprocessing）原核前體RNA的加工轉(zhuǎn)錄得到的只是RNA的初級(jí)產(chǎn)物，通17tRNA轉(zhuǎn)錄后的加工與修飾

注意tRNA上的修飾和稀有堿基tRNA轉(zhuǎn)錄后的加工與修飾注意tRNA上的修飾和稀有18

mRNA轉(zhuǎn)錄后的加工

原核生物的結(jié)構(gòu)基因（編碼的）是多順?lè)醋樱╬oly-cistron），通常是將幾個(gè)相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因一起轉(zhuǎn)錄得到多個(gè)mRNA。（順?lè)醋觕istron一詞可以視作基因的同義詞）。而真核基因是單順?lè)醋樱╩ono-cistron），其mRNA的轉(zhuǎn)錄比較復(fù)雜,因?yàn)檎婧送ǔＶ晦D(zhuǎn)錄出一個(gè)結(jié)構(gòu)基因,而且其結(jié)構(gòu)基因通常又是斷裂基因,即是由編碼的外顯子（exon）和不編碼的內(nèi)含子（intron）間隔排開組成的。因此,轉(zhuǎn)錄得到的僅僅是mRNA的“毛坯”，稱為核不均RNA（hnRNA），要進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后的加工-----------在其5’端加上鳥嘌呤“帽子”，3’端加上polyA的“尾巴”，再切除內(nèi)含子，將外顯子拼接，才能成為一個(gè)成熟的mRNA。m19真核mRNA前體轉(zhuǎn)錄后加工(以卵清蛋白mRNA的轉(zhuǎn)錄為例)外顯子內(nèi)含子5’3’真核mRNA前體轉(zhuǎn)錄后加工(以卵清蛋白mRNA的轉(zhuǎn)錄為例)外20真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工，包括：

1.在5’端加鳥嘌呤“帽”結(jié)構(gòu)

2.在3’端加polyA的“尾”

3.切除內(nèi)含子；

4.拼接外顯子。5’帽結(jié)構(gòu)真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工，包括：

1.在5’端加鳥嘌呤21在原生動(dòng)物四膜蟲（tetrahymena）中，26SrRNA分子是有一個(gè)6.4kb的前體經(jīng)切除1個(gè)414nt的內(nèi)含子后形