RNA的生物合成轉錄(transcription)生物體以DNA為模板合成RNA的過程。

轉錄RNADNA

轉錄與復制相同點模板都為DNA都需依賴DNA的聚合酶都形成磷酸二酯鍵方向都為5’→3’都遵循堿基互補配對原則轉錄與復制不同點復制轉錄原料dNTP（N=AGCT)NTP(N=AGCU)模板兩條鏈全長復制模板鏈轉錄(不對稱轉錄)酶DNA聚合酶RNA聚合酶產物子代雙鏈DNAmRNAtRNArRNA引物RNA引物不需引物堿基配對A=T；C≡GA=U；T=A；C≡G參與轉錄的物質原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA中的模板鏈酶:RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白質因子及二價金屬離子如Mg2+和Mn2+

轉錄的化學反應DNARNA聚合酶

n(NTP)pppN(NMP)n-1+(n-1)PPi

模板和酶TemplatesandEnzymes第一節(jié)一、轉錄模板DNA分子上轉錄出RNA的區(qū)段，稱為結構基因(structuralgene)。

DNA雙鏈中按堿基配對規(guī)律能指引轉錄生成RNA的一股單鏈，稱為模板鏈(templatestrand)，也稱作反意義鏈或Watson鏈。與mRNA互補相對的另一股單鏈是編碼鏈(codingstrand)，也稱為有意義鏈或Crick鏈。與mRNA一致（除U→T）5′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C編碼鏈模板鏈mRNA蛋白質轉錄翻譯不對稱轉錄(asymmetrictranscription)

在DNA分子雙鏈上某一區(qū)段，一股鏈用作模板指引轉錄，另一股鏈不轉錄；模板鏈并非永遠在同一條單鏈上。α亞基：決定哪些基因被轉錄β亞基：結合底物，形成磷酸二酯鍵（催化）β’亞基：結合模板（開鏈）（核心酶α2ββ’：參與轉錄全過程）σ亞基：識別起始點啟動子，延長時脫落。二、RNA聚合酶（DNA-dependentRNApolymerase,DDRP）（一）原核生物（coli）RNA聚合酶

1、有4種(5個)亞基α、β、β’、σ核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)

2、原核生物一種酶催化3種RNA的合成（二）真核生物的RNA聚合酶轉錄過程TheProcessofTranscription第二節(jié)一、轉錄起始轉錄起始需解決兩個問題：RNA聚合酶必須準確地結合在轉錄模板的起始區(qū)域（啟動子）

。DNA雙鏈解開，使其中的一條鏈作為轉錄的模板，合成第一個磷酸二酯鍵。（一）原核生物的轉錄起始開始轉錄TTGACAAACTGT-35區(qū)TATAATPuATATTAPy-10區(qū)1-30-5010-10-40-205

3

3

5

原核生物啟動子保守序列RNA-pol辨認位點(recognitionsite)5

5

轉錄起始區(qū)結構基因3

3

富含A、T利于解鏈DDRP的移動TTGACATATAATDDRP-40-35-30-25-20-15-10-50+5+10+15+20+25啟動子保守序列開始轉錄轉錄起始點原核生物的轉錄起始σ亞基辨認-35區(qū)RNApol全酶移向-10區(qū)，打開雙鏈合成第一個磷酸二酯鍵

5’-pppGpN-OH-3’

形成轉錄起始復合物RNApol(αββ′σ)—DNA—pppGpN-OH（結合松弛）（結合緊密）轉錄起始不需引物?。ǘ┱婧松锏霓D錄起始轉錄起始上游區(qū)段比原核生物多樣化RNA-pol不能直接結合模板起始過程比原核生物復雜。轉錄起始點TATA盒CAAT盒GC盒增強子順式作用元件(cis-actingelement)轉錄起始前的上游區(qū)段AATAAA切離加尾轉錄終止點修飾點外顯子翻譯起始點內含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚體?真核生物RNA-pol需與轉錄因子(TF)結合后才能結合模板。?相應于RNA-polⅠ、Ⅱ、Ⅲ的TF，分別稱為TFⅠ、TFⅡ、TFⅢ。?TFⅡ又分為TFⅡA、TFⅡB……等。?TFⅡD是唯一能結合TATA盒的蛋白質。轉錄起始前復合物(pre-initiationcomplex,PIC)

真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結合，而需依靠眾多的轉錄因子，形成PIC。PIC組裝完成，TFⅡH使CTD磷酸化，RNA-pol離開啟動子，進入轉錄延長階段。二、轉錄延長（順藤摸瓜，照葫蘆畫瓢）

σ亞基脫落，核心酶構象改變反應式:

RNA聚合酶NTP+(NMP)n(NMP)n+1+PPi模板為A，轉錄產物相應為U轉錄復合物:核心酶-DNA-RNA(5’pppGpN-OH3’提供羥基末端)核心酶沿DNA3’向5’移動暫時形成DNA-RNA雜交體，約為12bp，形成一個轉錄空泡轉錄產物伸出空泡，最遠端pppGpNDNA前方解鏈；后方重新形成雙螺旋5

3

DNA原核生物轉錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體RNARNA聚合酶真核生物轉錄延長過程與原核生物大致相似。有核膜相隔，沒有轉錄與翻譯同步的現(xiàn)象。

依賴Rho(ρ)因子的轉錄終止非依賴Rho因子的轉錄終止（一）原核生物的轉錄終止指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進，轉錄產物RNA鏈從轉錄復合物上脫落下來。分類三、轉錄的終止1、依賴ρ因子的轉錄終止ρ因子：RNA上控制轉錄終止的蛋白質，有ATPase活性和解螺旋酶活性。過程：ρ因子與RNA轉錄產物結合，并向RNA3’-端滑動→RNA聚合酶變構停止轉錄→DNA:RNA雜化雙鏈拆離→轉錄產物釋放2、不依賴ρ因子的轉錄終止特點：①DNA模板靠近終止處連續(xù)A序列，連續(xù)A序列前方富含GC互補區(qū)②轉錄產物RNA終止區(qū)形成發(fā)夾樣或鼓槌狀莖環(huán)結構，3’端連續(xù)U區(qū)5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5

TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3

DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`莖環(huán)(stem-loop)/發(fā)夾(hairpin)結構5′pppG53

35RNA-pol莖環(huán)結構使轉錄終止的機理●發(fā)夾結構改變RNA聚合酶構象，使酶停止移動；●DNA、RNA各自形成自身雙鏈使雜交體不穩(wěn)定而分離；●3′端一連串U，U=A配對最不穩(wěn)定，易從模板上脫落。（二）真核生物轉錄終止5

------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG轉錄終止的修飾點5

5

3

3

3加尾AAAAAAA······3mRNAmRNA轉錄終止——和轉錄后修飾密切相關。真核生物的轉錄后加工Post-transcriptionalModification第三節(jié)一、rRNA的轉錄后加工轉錄45S-rRNA剪接18S-rRNA5.8S和28S-rRNArDNA內含子內含子28S5.8S18S（一）rRNA前體的加工與核糖體亞基的裝配真核生物核糖體組成（二）內含子的自我剪接作用具有酶促活性的RNA稱為核酶。核酶(ribozyme)1982年，美國ThomasCech在研究四膜蟲rRNA自我剪接時發(fā)現(xiàn)，同時加拿大的SidneyAltman發(fā)現(xiàn)RNaseP分子中的RNA組分有催化活性；1989年分享了Noble化學獎。GOH3′G5′OH5′3′GOH5′3′E1E2I四膜蟲rRNA的自我剪接二、tRNA的轉錄后加工tRNA前體RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA目錄RNaseP內切酶目錄tRNA核苷酸轉移酶、連接酶ATPADP目錄堿基修飾（2）還原反應如：UDHU（3）核苷內的轉位反應如：Uψ（4）脫氨反應如：A

I如：AAm（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）目錄三、mRNA的轉錄后加工RNA-polⅡ的轉錄產物，前體為核內不均一RNA（hnRNA）。（一）mRNA前體5

端帽子的形成5

端帽子結構(m7GpppGp—)功能：促進mRNA與核蛋白體的結合，保護mRNA免遭5′端外切酶與磷酸酶水解。帽子結構5pppGp…5GpppGp…pppGppi鳥苷酸轉移酶5

m7GpppGp…甲基轉移酶SAM帽子結構的生成5ppGp…磷酸酶Pi加入polyA切去3’端過剩堿基（核酸外切酶）（二）mRNA前體3

端加上polyA尾巴(polyAtail)功能：增加mRNA的穩(wěn)定性，維持mRNA作為翻譯模板的活性(與mRNA壽命有關)外顯子內含子DNAmRNA轉錄形成套索RNA，外顯子靠近剪接體去除套索RNA，外顯子連接成熟mRNA（三）mRNA的剪接真核生物的結構基因由若干編碼區(qū)（外顯子）和非編碼區(qū)（內含子）互相隔開又連續(xù)鑲嵌而成，為一個由連續(xù)氨基酸組成的蛋白質編碼。斷裂基因(splitegene)CABD編碼區(qū)A、B、C、D非編碼區(qū)外顯子:結構基因中能夠指導多肽鏈合成的編碼序列。內含子:不能指導多肽鏈合成的非編碼序列。mRN