生物化學(xué)

第十六章轉(zhuǎn)錄第一節(jié)模板和酶第二節(jié)轉(zhuǎn)錄裝置第三節(jié)轉(zhuǎn)錄過程第四節(jié)轉(zhuǎn)錄后的修飾第四節(jié)轉(zhuǎn)錄后的修飾一、原核生物rRNA前體的加工

1、結(jié)構(gòu)：每個轉(zhuǎn)錄單位由16S、23S、5SrRNA

以及一個或幾個tRNA基因所組成。2、加工RNAaseⅢ：裂解產(chǎn)生16S和23SrRNA的前體RNAaseE：裂解產(chǎn)生5SrRNA前體（P5）；RNAaseM16和RNAaseM23：分別切除P16和P23兩端的互補序列；RNAaseM5：切除P5的兩端附加序列。二、原核生物tRNA前體的加工1、結(jié)構(gòu)：tRNA基因大多成簇存在，或與rRNA、mRNA基因組成混合轉(zhuǎn)錄單位。2、加工：（1）由核酸內(nèi)切酶在tRNA兩端切斷：

5’-核酸內(nèi)切酶（RNAaseP）：在tRNA5’端切開，是tRNA的5’成熟酶

3’-核酸內(nèi)切酶（RNAaseF）：在tRNA近3’端處切開（2）核酸外切酶（RNAaseD）：從前體3’端逐個切去附加的序列，直至tRNA的3’端，是tRNA的3’成熟酶。（3）在3’端加上-CCAOH：

-CCAOH結(jié)構(gòu)對接受氨?；幕钚允潜匾?。一類是本身具有CCA；另一類沒有，需要tRNA核苷酰轉(zhuǎn)移酶催化逐個加上CCA。（4）核苷的修飾：由特定的tRNA修飾酶催化，如假尿嘧啶核苷的糖苷鍵發(fā)生移位反應(yīng)（由尿嘧啶的N1變?yōu)镃5）。三、原核生物mRNA前體的加工一般不加工；少數(shù)多順反子mRNA通過核酸內(nèi)切酶切成較小的單位，再行翻譯。四、真核生物rRNA前體的加工1、結(jié)構(gòu)：由16~18S、26~28S和5.8SRNA基因組成一個轉(zhuǎn)錄單位2、加工：由RNAaseⅢ以及其他核酸內(nèi)切酶進行加工五、真核生物tRNA前體的加工1、結(jié)構(gòu)：tRNA基因成簇排列2、加工：核酸內(nèi)切酶和外切酶：切去tRNA前體5’端和3’端的附加序列核苷酰轉(zhuǎn)移酶：在tRNA3’端逐個加上CCA序列修飾酶：tRNA特異成份的修飾六、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（一）首、尾的修飾

5’--端帽結(jié)構(gòu)的形成(m7GpppG)O型帽子：m7G5’ppp-Ⅰ型帽子：m7G5’ppp5’N1mpN2p-II型帽子：m7G5’ppp5’N1mpN2mp-

3’--端polyA尾巴的生成由多聚腺苷酸聚合酶催化，以帶3’-OH基的RNA為受體，ATP為供體，在3’端逐個加上A。功能：保護mRNA。SAM：S-腺苷甲硫氨酸加工過程：pppN1pN2p-RNA→ppN1pN2p-RNA+Pi

（RNA三磷酸酶）ppN1pN2p-RNA+GTP→G5’ppp5’N1pN2p-RNA+PPi

（mRNA鳥苷酰轉(zhuǎn)移酶）G5’ppp5’N1pN2p-RNA+SAM→m7G5’ppp5’N1pN2p-RNA+SAH

（mRNA（鳥嘌呤-7）甲基轉(zhuǎn)移酶；SAM=S-腺苷甲硫氨酸）m7G5’ppp5’N1pN2p-RNA+SAM→m7G5’ppp5’N1mpN2p-RNA+SAH（mRNA（鳥嘌呤-2）甲基轉(zhuǎn)移酶（核糖2’-OH基上被甲基化））

功能：翻譯過程中起識別和穩(wěn)定作用。（二）真核生物mRNA前體的剪接1、斷裂基因（splitgene）

外顯子（exon）

內(nèi)含子（intron）從中斷基因線性表達的方式分翻譯前刪除內(nèi)含子翻譯繞過內(nèi)含子翻譯后刪除內(nèi)含子2、內(nèi)含子定義擴充內(nèi)含子是隔斷基因線性表達的序列3、內(nèi)含子的分類按基因類型分第一類內(nèi)含子：線粒體、葉綠體內(nèi)轉(zhuǎn)錄初級rRNA基因，需要游離G發(fā)動轉(zhuǎn)酯反應(yīng)；第二類內(nèi)含子：核、線粒體、葉綠體內(nèi)轉(zhuǎn)錄初級mRNA基因；

套索狀剪接：SnRNA和SnRNP（核微小核糖核蛋白）完成；第三類內(nèi)含子：tRNA基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的內(nèi)含子，為酶促拼接。（1）GroupI內(nèi)含子拼接：rRNA前體的拼接（四膜蟲）結(jié)構(gòu)：rRNA前體為35S，其中26SrRNA基因中有一內(nèi)含子。拼接：

第一步：鳥苷酸（G）的3’-OH攻擊內(nèi)含子的5’末端磷酸基，使內(nèi)含子的5’末端磷酸基轉(zhuǎn)移到G的3’-OH上，也就使內(nèi)含子5’末端斷開；

第二步：第一個外顯子產(chǎn)生的3’-羥基攻擊第二個外顯子5’末端的磷酸基，使第二外顯子的5’末端磷酸基轉(zhuǎn)移到第一外顯子3’-OH上。這樣使內(nèi)含子切下，外顯子連接；

第三步：切下的內(nèi)含子3’-OH攻擊自身5’末端附近（第15個核苷酸處）的磷酸基，形成一個環(huán)狀分子。這是類型I自我拼接：無需酶的參與，需要游離鳥苷酸發(fā)動轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，自我催化拼接。rRNA前體的拼接核酶（ribozyme）核酶（ribozyme）----具有催化活性的RNA1982T.R.Cech

四膜蟲rRNA前體1983S.Altman

RNaseP對tRNA前體加工錘頭狀核酶，發(fā)夾狀核酶人工核酶（抗感染，抗腫瘤）（2）GroupII內(nèi)含子拼接：套索剪切模式結(jié)構(gòu)：內(nèi)含子左端（供體）均為GU，右端（受體）均為AG，這稱GT-AG規(guī)律。拼接：第一步：在內(nèi)含子左端切開，產(chǎn)生的內(nèi)含子5’末端磷酸基與其3’端上游30核苷酸附近的CUGAC序列中的A（2’-OH）形成5’,2’-磷酸二酯鍵，即套索結(jié)構(gòu)；第二步：內(nèi)含子的右端切開，產(chǎn)生右側(cè)外顯子5’-磷酸基；然后左側(cè)外顯子3’-OH攻擊右側(cè)外顯子的5’-磷酸基，兩個外顯子形成磷酸二酯鍵而連接在一起；第三步：套索狀內(nèi)含子去分支而成線狀分子。mRNA前體的拼接2’-hnRNA

的剪接（套索剪切模式）內(nèi)含子有5′GU┄┄AG3′5′GUU1-snRNA結(jié)合（snRNP）3′AG分支點AU2-snRNA結(jié)合（snRNP）U1-snRNA，U2-snRNA等形成并接體將內(nèi)含子切除hnRNA→mRNAsnRNA300個核苷酸組成與核內(nèi)蛋白質(zhì)（U族）組成snRNP（核微小核糖核蛋白）與內(nèi)含子的剪切有關(guān)這是核mRNA的拼接體拼接：需要多種蛋白（snRNP）參與拼接。（3）GroupIII內(nèi)含子拼接：tRNA前體的拼接（酵母）結(jié)構(gòu)：內(nèi)含子插在靠近反密碼子處，部分與反密碼子堿基配對，這樣反密碼子環(huán)不存在，只有內(nèi)含子構(gòu)成的環(huán)。拼接第一步：特異的內(nèi)切酶切下內(nèi)含子左側(cè)tRNA半分子成2’,3’-環(huán)狀磷酸基；右側(cè)tRNA半分子成5’-羥基；內(nèi)含子5’端為羥基，3’端為2’,3’-環(huán)狀磷酸基；第二步：右側(cè)tRNA半分子的5’-羥基轉(zhuǎn)變成5’-磷酸基（激酶和ATP作用下）連接酶將AMP轉(zhuǎn)移到右側(cè)tRNA半分子的5’-磷酸基上左側(cè)tRNA半分子的2’,3’-環(huán)狀磷酸基被打開形成2’-磷酸基和3’-羥基（環(huán)磷酸二酯酶作用下）左側(cè)tRNA半分子的3’-羥基攻擊右側(cè)tR