1、第四章 遺傳信息的傳遞過程（1）轉(zhuǎn)錄,本章概要： RNA的酶促合成 RNA分子的種類及轉(zhuǎn)錄后加工 真核生物的轉(zhuǎn)錄和RNA加工,重點掌握： 1.轉(zhuǎn)錄的反應(yīng)體系 2.原核生物和真核生物中的RNA聚合酶的特點 3.原核生物和真核生物啟動子的特點 4.RNA的轉(zhuǎn)錄過程大體可分為起始、延長、終止三階段。 5.真核生物前體mRNA的加工，特別是內(nèi)含子的剪接類型及方式 難點： 1.原核及真核生物的轉(zhuǎn)錄起始，原核及真核生物的轉(zhuǎn)錄終止 2.內(nèi)含子的剪接類型、方式及剪接過程,【學(xué)習(xí)目的與要求】,一個細(xì)胞要行使其正常的功能，細(xì)胞內(nèi)相關(guān)的基因必需表達(dá)，基因表達(dá)就要產(chǎn)生相應(yīng)的RNA產(chǎn)物或蛋白質(zhì)。基因表達(dá)的完成須通過遺傳

2、信息從DNA到RNA， 或再從RNA到蛋白質(zhì)（圖41）,圖41 基因表達(dá)過程,前言,RNA分子以DNA分子的一條鏈為模板在依賴于DNA的RNA聚合酶(DNA-dependent RNA polymerase)催化下合成。這種RNA聚合酶與DNA聚合酶不同，可以從頭起始新生RNA鏈的合成（不需要引物）。,RNA分子的合成被起始、被延長和被終止的過程叫轉(zhuǎn)錄。從轉(zhuǎn)錄的起始部位（啟動子）到終止部位（終止子）的脫氧核苷酸序列稱為轉(zhuǎn)錄單位。 轉(zhuǎn)錄的第一個核苷酸定義為+1，5端相鄰的上游(upstream)核苷酸為負(fù)值，3端下游序列(downstream)為正值，沒有0位。轉(zhuǎn)錄按照53方向進(jìn)行。 通常，mR

3、NA的第一個堿基不是編碼蛋白質(zhì)序列的第一個堿基，因為存在5-非翻譯區(qū)（5-untranslated region 5-UTR）和3-非翻譯區(qū)（3-untranslated region 3-UTR）（圖42）。,圖 42基因轉(zhuǎn)錄的上游和下游區(qū)域,轉(zhuǎn)錄須從三個方面進(jìn)行討論： 第一是轉(zhuǎn)錄的酶學(xué) 第二是決定轉(zhuǎn)錄在DNA分子上的什么位點開始和停止的信號 第三對于RNA轉(zhuǎn)錄后加工成熟過程中，一個最主要的問題是如何保證內(nèi)含子剪接反應(yīng)的準(zhǔn)確性。,第一節(jié) RNA的酶促合成,一、RNA合成（轉(zhuǎn)錄）的基本特征 1合成RNA的底物是5-三磷酸核苷酸(NTP)，包括ATP、GTP、CTP和UTP，每個NTP的3位和2

4、位碳原子上都有一個-OH。 2在RNA聚合酶作用下一個NTP的3-OH和另一個NTP的5-P反應(yīng)，去掉焦磷酸，形成磷酸酯鍵。 3RNA的堿基順序由DNA的順序決定，且依靠NTP與DNA上的堿基配對的親和力被選擇，這一點與DNA復(fù)制相同，只是T由U代替。 4. 在開始被轉(zhuǎn)錄的雙鏈DNA分子的任何一個特定區(qū)域都是以單鏈為模板。,5RNA合成的方向是從5-3，單核苷酸只加到3-OH上，RNA鏈與模板鏈呈反向平行。與RNA互補的DNA單鏈被稱為模板鏈（反義鏈），極性方向和RNA相反。而與RNA分子極性方向相同的被稱為非模板鏈（有義鏈或編碼鏈），因為從非模板鏈上可看出RNA分子的序列，并可直接推測出其編

5、碼的氨基酸序列，所以稱為有義鏈（圖41）。,6在RNA的合成中不需要引物，它能從頭合成RNA (這一點與DNA的合成不同)。 7只有5-三磷酸核苷酸摻入到RNA的合成中，起始轉(zhuǎn)錄處的第一個核苷酸是5-三磷酸，其3-OH是下個核甘酸的接觸點，這樣合成的RNA分子的5-末端具有三磷酸。,轉(zhuǎn)錄不如復(fù)制精確，缺乏廣泛的校正機制，盡管確實存在兩種RNA合成的校正形式；復(fù)制必須將整個基因組全部拷貝，并且細(xì)胞每次分裂時只進(jìn)行一次。而轉(zhuǎn)錄卻是有選擇性的，轉(zhuǎn)錄區(qū)域的選擇不是隨機的，轉(zhuǎn)錄區(qū)域通常包括一個或幾個基因。不僅基因組的不同部分轉(zhuǎn)錄的程度不同，而且轉(zhuǎn)錄哪一部分、轉(zhuǎn)錄的范圍多大都是可以調(diào)節(jié)的。,此外，RNA聚

6、合酶合成幾個核苷酸之后，便將正在延長的RNA 鏈從模板上質(zhì)換下來。這一置換對RNA翻譯產(chǎn)生蛋白質(zhì)和多個 RNA聚合酶分子可以一個緊接著另一個同時轉(zhuǎn)錄同一個基因是 非常關(guān)鍵的。這樣，一個細(xì)胞就可在短時間內(nèi)合成同一個基因的 大量產(chǎn)物。,二、大腸桿菌RNA聚合酶(E.coli RNApolymerase ),大腸桿菌RNA聚合酶有多亞基組成，RNA聚合酶全酶（holoenzyme）有6個亞基（2）組成，除亞基有兩個外，其余亞基只有1個，亞基很容易從全酶上掉下來，亞基在酶作用的某個階段掉下來之后，剩下的2，稱為核心酶(core enzyme)，全酶分子量大約為465 kD（圖4-3）。,圖43 大腸桿

7、菌RNA聚合酶的結(jié)構(gòu),是識別因子，在Ecoli中，rRNA、tRNA和mRNA均由同一種酶即RNA 聚合酶（2）催化合成。,表41大腸桿菌RNA聚合酶組成,在RNA聚合酶的亞基結(jié)構(gòu)中，、和亞基對酶活性是必需的，是核心酶的主要成分。核心酶具催化活性，為與啟動子的特定區(qū)域結(jié)合，核心酶還需與其他亞基結(jié)合才能識別正確的啟動子區(qū)域，這個亞基稱為因子，其作用是識別DNA分子上RNA合成的起始信號。,三、RNA聚合酶在DNA上的識別結(jié)合位點,1啟動子(promoter) 轉(zhuǎn)錄的第一步就是RNA聚合酶結(jié)合到DNA分子上，發(fā)生結(jié)合并在此起始轉(zhuǎn)錄的特殊位置叫啟動子。 一系列的相互作用必須在啟動子處發(fā)生，RNA聚合

8、酶必須識別一個特殊的DNA順序，接觸到一個合適的構(gòu)型中，打開DNA雙螺旋從而進(jìn)入其中對其堿基進(jìn)行拷貝，接著啟動RNA的合成。,已知這個過程可歸納為三點： RNA聚合酶對一個識別位點進(jìn)行模板結(jié)合。 聚合酶移動到起始位點。 形成一個開放啟動子復(fù)合物(open-promoter complex)。分離不同基因的啟動子并測定它們的堿基順序,發(fā)現(xiàn)不同的啟動子的啟動區(qū)的非編碼鏈有6個堿基(TATAAT)是很一致的。,2-10區(qū)(Pribnow box),大腸桿菌(E.coli)和大腸桿菌噬菌體的幾個基因的啟動子所具有的序列，在左邊距mRNA開始轉(zhuǎn)錄的第一個堿基5-10個堿基的地方有一段序列叫Pribnow

9、 box (簡稱PB)即-10區(qū) 典型的-10區(qū)序列為TATAAT，-10區(qū)的第六個堿基是絕對保守的，全是T。-10區(qū)是RNA聚合酶的緊密結(jié)合位點。目前認(rèn)為-10區(qū)決定轉(zhuǎn)錄的方向。在-10區(qū)，DNA雙螺旋解開與RNA聚合酶形成開放啟動子復(fù)合物。 Pribnow box在-134之間。其一致性序列為：TATAAT。,圖44 RNA聚合酶和啟動子-10區(qū)緊密結(jié)合，形成一個開放啟動子復(fù)合物,Promoter region including,-35 (R),-10 (B),+1 (I),RNA,3-35區(qū)(sextama box),-35區(qū)位于-10區(qū)左側(cè)，是啟動子中另一個重要的區(qū)域，在-35區(qū)也存

10、在與-10區(qū)類似的一個序列，這個一致性序列是：TTGACA。 目前認(rèn)為RNA聚合酶首先識別并結(jié)合于-35區(qū)，然后移向-10區(qū)，普遍認(rèn)為RNA聚合酶結(jié)合后沿著DNA滑動，另一個可能性是，亞基首先在高度專一性的順序-35區(qū)左邊的識別位點結(jié)合，然后，由于RNA聚合酶的巨大體積而能進(jìn)入到-10區(qū)，如圖4-4所示。RNA聚合酶一旦進(jìn)入到-10區(qū)，就從左邊的識別位點解離出來，和-10區(qū)緊密結(jié)合，形成一個開放啟動子復(fù)合物。,根據(jù)目前已測知的強、弱啟動子之間的差別就在于-35區(qū)的順序不同。此外，-10區(qū)和35區(qū)之間的距離對啟動子的強弱也有關(guān)系。在測定了100個不同的啟動子的順序后，發(fā)現(xiàn)-10區(qū)和-35區(qū)之間的

11、距離90以上是1618bp，相距17bp的啟動子是最強的。,我們把啟動子歸類為強啟動子和弱啟動子來進(jìn)行討論。弱啟動子被RNA聚合酶識別的效率較低，合成的mRNA的數(shù)目也比強啟動子合成的要少得多， 因而翻譯出的蛋白質(zhì)也少得多。強弱啟動子是根據(jù)測定其合成的蛋白質(zhì)分子的多少來確定的。,如果突變發(fā)生在啟動子上，那么-10區(qū)和-35區(qū)突變后越遠(yuǎn)離標(biāo)準(zhǔn)序列，轉(zhuǎn)錄的mRNA越少，這種突變稱之為下降突變（down mutation）；突變后越接近標(biāo)準(zhǔn)的序列，轉(zhuǎn)錄的mRNA越多，這種突變稱為上升突變（up mutation）。,Standard 70 -TTGACA-16-18-TATAAT-,Heat sho

12、ck32 -TTGAA-13-15-CCCCATT-,-35 -10,4CAP位點,有些啟動子完全缺少共同的-35序列，例如pre、gal P和ara BAD啟動子，這些啟動子只有在一些正效應(yīng)子分子存在時才有活力。其中的一種效應(yīng)分子被稱作CAP，是一種cAMP受體蛋白（cAMP acceptor protein），又稱作降解物基因激活蛋白（catabolite gene activator protein）。在lac啟動子中有兩個cAMP-CAP結(jié)合位點（圖4-5），一個位點在-70到-50 (site I)，另一個在-50到-40 (site)。 位點I有反向重復(fù)序列，這似乎是最強結(jié)合位點的

13、特征。位點是很弱的結(jié)合位點，但是當(dāng)CAP-cAMP復(fù)合物結(jié)合到位點I時， CAP-cAMP復(fù)合物對位點II的結(jié)合活性大大提高。,圖4-5 在lac啟動子中有兩個cAMP-CAP結(jié)合位點,CAP-cAMP binding site, siteI + CAP-cAMP,cooperative effect,提高siteII 的結(jié)合效率,Site II + CAP-cAMP 復(fù)合體 促使Sextama Box 附近GC島區(qū)的雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低， Pribnow Box 的解鏈溫度降低，利于轉(zhuǎn)錄啟動,RNApol,三、轉(zhuǎn)錄的起始（transcription initiation）,關(guān)于原核生物RNA

14、轉(zhuǎn)錄起始的過程，目前所了解的大致可概括如下： (1)核心酶在亞基參與下與DNA分子接觸，形成非專一復(fù)合物，這樣的復(fù)合物是很不穩(wěn)定的； (2)起始識別：全酶與啟動子結(jié)合形成封閉的啟動子復(fù)合物，這時,酶與DNA的外部結(jié)合，識別部位大約在啟動子的-35位處； (3)活化：得到開放的啟動子復(fù)合物，酶在-10區(qū)緊密與啟動子結(jié)合，解開雙鏈后識別有義鏈，形成轉(zhuǎn)錄泡（transcription bubble）（圖4-6）；,圖46 含有RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄泡放大結(jié)構(gòu),(4)形成三重起始復(fù)合物：酶移動到起始點，加入第一個核苷三磷酸得到一個穩(wěn)定的三重復(fù)合物(啟動子、全酶、核苷三磷酸)，即開始轉(zhuǎn)錄。 RNA鏈的起始是

15、從形成開放啟動子復(fù)合物開始的，一旦該復(fù)合物形成，RNA聚合酶就準(zhǔn)備開始合成RNA，RNA聚合酶上含有兩個核苷酸結(jié)合位點，分別叫做起始位點和延伸位點(initiation site and elongation site)，起始位點只結(jié)合嘌呤三磷酸核苷酸即ATP和GTP。這兩個嘌呤三磷酸核苷酸其中之一(常常是ATP)是RNA鏈上的第一個核苷酸(有時也見到有UTP，但是很少見)，因此DNA上的第一個被轉(zhuǎn)錄的常常是胸腺嘧啶。,起始的三磷酸核苷酸首先結(jié)合到酶上，再在開放的啟動子復(fù)合物處與DNA上互補的堿基形成氫鍵。延伸位點被另一個三磷酸核苷酸結(jié)合，這個核苷酸是通過其對DNA鏈上起始位點下一個堿基的配對

16、能力被嚴(yán)格選擇的。之后起始位點和延伸位點的這兩個核苷酸再結(jié)合在一起，DNA上第一個被結(jié)合的堿基從起始位點上釋放出來，鏈起始完成。當(dāng)RNA聚合酶釋放堿基,并且沿DNA移動時，鏈延伸即開始。,四、RNA鏈的延伸 （transcription elongation）,核苷酸不斷加到RNA鏈的3-OH上，RNA鏈就延長。從起始到延伸過程的轉(zhuǎn)變，DNA分子和酶分子可能發(fā)生構(gòu)象的變化，以適應(yīng)延伸過程的需要。 當(dāng)酶從起始點往下游移動，解旋也隨酶一起進(jìn)行。而原來部位則重新形成完整雙螺旋。 在轉(zhuǎn)錄起始階段，全酶與DNA分子形成穩(wěn)定的復(fù)合物，對連接部位的一級結(jié)構(gòu)有強的專一性；而在延伸階段，為了能沿模板移動，它必須

17、放松對DNA的結(jié)合，而且對拷貝每一個核苷酸應(yīng)具有同等能力， 而不應(yīng)有所偏向。鏈延伸幾個核苷酸之后，亞基就從全酶上釋放出來, 亞基是可以重復(fù)使用的，隨時能附著在另外的核心酶上。,亞基的存在與否，引起與亞基構(gòu)象上的變化，即當(dāng)亞基締合時，與表現(xiàn)為有利于專一與DNA結(jié)合的構(gòu)象，而亞基釋放后留下核心酶，則與DNA結(jié)合不專一，失去識別能力或優(yōu)先于任一核苷酸順序結(jié)合，不能形成穩(wěn)定的復(fù)合物，如圖4-7所示。,圖4-7 轉(zhuǎn)錄起始不久（合成68個核苷酸），酶變構(gòu),轉(zhuǎn)錄可能的模式是，在轉(zhuǎn)錄出一小段RNA后，亞基釋放出來，核心酶不斷延伸，到達(dá)終止子位點時，NusA結(jié)合在核心酶上，使得核心酶在終止子處長時間地暫停，隨后

18、因子結(jié)合上去，釋放出RNA，轉(zhuǎn)錄終止（圖4-8）。,圖4-8 原核生物RNA合成示意圖,五、RNA鏈的終止和新合成RNA的釋放,轉(zhuǎn)錄的終止是指RNA聚合酶離開雙鏈DNA，新生的RNA分子從復(fù)合物（RNA、DNA、聚合酶）脫落下來。 RNA合成的終止發(fā)生在DNA中特殊的堿基的堿基中，這個特殊的序列稱為終止子，其功能為在DNA模板上的一個特定點停止RNA的合成，它們具有共同的特征(圖4-9)。,終止序列具有以下三個重要的區(qū)域：,(1)具有一個反向重復(fù)順序，中間是不重復(fù)的片段； (2)第二區(qū)域是在靠近推測的莖環(huán)端(有時全部在莖中)，是一個富含GC區(qū)； (3)第三個區(qū)(有時不存在)是一個AT序列(可能

19、在莖的開始)，在mRNA中產(chǎn)生一個6-8個尿嘧啶序列。,圖4-9 終止子的堿基及特征,RNA聚合酶延伸至終止部位時轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物仍然與模板鏈以氫鍵結(jié)合(圖4-10)；由于RNA中莖的一半已經(jīng)游離出模板，通過RNA分子內(nèi)相互作用而形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)，在這個區(qū)域中二元對稱結(jié)構(gòu)的變異將對莖環(huán)的形成發(fā)生重要影響；這時，RNA聚合酶就從“延伸”構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖K止”構(gòu)象。又由于莖環(huán)后一般為數(shù)個連續(xù)的U，rU-dA配對的DNARNA雜交體很不穩(wěn)定而釋放出轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。,轉(zhuǎn)錄的終止有兩種形式，一種是不依賴于終止蛋白Rho()因子而靠DNA自身的順序終止，另一類是需要識別終止蛋白(蛋白)的作用終止轉(zhuǎn)錄。,圖4-10 轉(zhuǎn)錄終止及鏈

20、釋放模型,在依賴的終止位點處結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，RNA聚合酶只是在此暫停但不終止，需要的幫助才能停止轉(zhuǎn)錄。因子一種相對分子質(zhì)量為2.0105的六聚體蛋白，能水解各種核苷三磷酸，實際上是一種NTP酶。因子能促使新生的RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中解離出來，從而終止轉(zhuǎn)錄（圖411）。,圖411 因子的“熱追蹤(hot pursuit)”模型圖,“熱追蹤”模型模型假設(shè)因子與新生RNA鏈的終止子上游某位點結(jié)合，然后沿mRNA追蹤RNA聚合酶。當(dāng)酶遇到終止子時就暫停，因子在此處追趕上，終止發(fā)生。 因子有螺旋酶的作用，在ATP 提供能量時，能使RNA-DNA雜交鏈分離。終止過程完成后，因子和RNA聚合酶都要從核酸鏈上釋

21、放出來（圖412）。,圖412 細(xì)菌中mRNA的轉(zhuǎn)錄、翻譯和降解示意圖,第二節(jié) RNA分子的種類及轉(zhuǎn)錄后加工,RNA分子主要分三種類型： mRNA(messenger RNA) rRNA(ribosomal RNA) tRNA(tranfer RNA),與一個多肽鏈相對應(yīng)的DNA片段加上啟動部位再加上終止部位叫做一個順反子，一次轉(zhuǎn)錄下來的mRNA可以含一個順反子也可以含多個順反子，分別叫做單順反子mRNA(mono-cistron mRNA)和多順反子mRNA(poly-cistron mRNA)。,許多原核mRNA起始密碼子AUG上游處712個核苷酸處有一小段稱為核糖體結(jié)合位點（riboso

22、me binding site，RBS）的序列，又可稱作SD序列（Shine-Dalgarno sequence，SD）。該序列與16S rRNA的3端的一段序列互補，在核糖體-mRNA的結(jié)合過程中發(fā)揮作用。,一、mRNA的結(jié)構(gòu),細(xì)菌基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯是緊密相連的，轉(zhuǎn)錄開始時，核糖體便與mRNA 5端結(jié)合并開始翻譯，一串核糖體會在mRNA合成時沿著mRNA移動。核糖體在mRNA尚未降解之前持續(xù)翻譯，但是mRNA通常沿53方向快速降解（圖4-12）。原核生物mRNA的一個重要特點是它的壽命比其tRNA和rRNA的短，其mRNA的半衰期只有幾分鐘。,圖412 細(xì)菌中mRNA的轉(zhuǎn)錄、翻譯和降解示意圖,

23、二、穩(wěn)定RNA：核糖體RNA和轉(zhuǎn)移RNA,對蛋白質(zhì)合成來說， 除了需要mRNA作翻譯模板外，還需核糖體RNA(rRNA)作合成的場所，轉(zhuǎn)移RNA(tRNA)作為轉(zhuǎn)運氨基酸的工具。rRNA和tRNA在代謝中比mRNA穩(wěn)定。,rRNA和tRNA有以下三點特性與mRNA不同：第一，所有的初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的5末端均是5三磷酸，而rRNA和tRNA分子的5末端是5單磷酸；第二，rRNA和tRNA分子比其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物小得多；第三，所有tRNA除了含有A、G、C和U外還含有稀有堿基，這些稀有堿基在初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中是沒有的。,1、tRNA分子的加工,tRNA的種類遠(yuǎn)比rRNA要多，在原核生物中有30-40種，真核生

24、物則更多，大約有60種以上。在原核生物中，一些tRNA基因是和rRNA基因連接在一起的。包括間隔區(qū)中的tRNA基因和末端的tRNA基因。此外，tRNA基因大多以基因簇存在，構(gòu)成多順反子轉(zhuǎn)錄單位。 tRNA前體的加工內(nèi)容主要包括以下三個方面：(1)剪切、修剪和剪接；(2)如果需要，在3端添加CCA-OH；(3)核苷修飾（圖4-13）。,圖4-13 大腸桿菌一種tRNA加工示意圖,tRNA前體在tRNA剪切酶的作用下，切成一定大小的tRNA分子。大腸桿菌RNase P（tRNA5成熟酶）可特異剪切tRNA前體的5端序列。除了RNase P外，tRNA前體的剪切尚需要一個3-核酸內(nèi)切酶，這可將tRN

25、A前體3端的一段核苷酸序列切下來。,成熟的tRNA分子中有許多的稀有堿基。tRNA在甲基轉(zhuǎn)移酶催化下，某些嘌呤生成甲基嘌呤如AmA，GmA。有些尿嘧啶還原為雙氫尿嘧啶。尿嘧啶核苷轉(zhuǎn)變?yōu)榧倌蜞奏ず塑铡Ｄ承┫佘账崦摪被蔀榇吸S嘌呤核苷酸。,2. rRNA前體的后加工,原核生物rRNA轉(zhuǎn)錄后加工，包括以下幾方面：rRNA前體被大腸桿菌RNase，RNaseE等剪切成一定鏈長的rRNA分子；rRNA在修飾酶催化下進(jìn)行堿基修飾；rRNA與蛋白質(zhì)結(jié)合形成核糖體的大、小亞基（圖414）。,圖414 大腸桿菌rRNA加工簡圖,第三節(jié) 真核生物的轉(zhuǎn)錄和RNA加工,一、真核生物RNA聚合酶 真核生物RNA聚合酶分

26、三類（表42），每種酶合成不同類型的RNA。 RNA聚合酶（RNA pol）是唯一在核仁中的RNA聚合酶。 RNA聚合酶（RNA pol）只在核質(zhì)中，轉(zhuǎn)錄mRNA、某些snRNAs 和核內(nèi)不均一RNA。 RNA聚合酶 （RNA pol ）也在核質(zhì)中，催化合成tRNAs、5SRNA和某些snRNA。 不同的真核生物聚合酶對各種抑制劑的敏感性也不同（表43）。,表42 真核生物三種RNA聚合酶的特點,二、真核生物的轉(zhuǎn)錄,真核基因的轉(zhuǎn)錄如同原核基因的轉(zhuǎn)錄一樣，包括起始、延伸和終止等階段，但過程更復(fù)雜，涉及更多的酶和蛋白因子。真核的核內(nèi)RNA聚合酶有3種類型，有更多的基因DNA序列元件和形形色色的蛋白

27、質(zhì)因子參與轉(zhuǎn)錄的各個過程，因此受到更為復(fù)雜的調(diào)控。,與原核基因相比，真核基因的轉(zhuǎn)錄具有一些特殊規(guī)律，主要包括： （1）典型的真核基因轉(zhuǎn)錄單元為單順反子，而原核基因轉(zhuǎn)錄單元為多順反子。 （2）真核生物的RNA聚合酶高度分工。核內(nèi)三種RNA聚合酶分別轉(zhuǎn)錄不同類型的核基因，不同性質(zhì)和功能的RNA由不同的RNA聚合酶負(fù)責(zé)催化合成。 其中，RNA聚合酶II（轉(zhuǎn)錄生成hnRNA）被認(rèn)為是真核生物中最活躍、最復(fù)雜的RNA聚合酶。,圖414 真核RNA聚合酶II的基本組成及其亞基的功能,（3）轉(zhuǎn)錄的正常進(jìn)行，除了需要RNA聚合酶以外，還需要許多蛋白質(zhì)因子的參與。這些蛋白質(zhì)因子具有兩大功能：將RNA聚合酶募集到

28、核心啟動子區(qū)域，構(gòu)建成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合體。調(diào)節(jié)RNA聚合酶活性的因子，稱為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子（transcription regulation factors）。,（4）真核基因DNA的順式作用元件（cis-acting element）要比原核基因復(fù)雜得多。真核生物基因的順式作用元件主要包括啟動子、增強子、負(fù)調(diào)控序列元件和可誘導(dǎo)元件等。他們只有與特異性蛋白質(zhì)因子結(jié)合以后，才會起作用。這些蛋白質(zhì)因子稱為反式作用因子(trans-acting factor)。 （5）真核基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控以正調(diào)控為主?；蜣D(zhuǎn)錄活性要求很多種類蛋白質(zhì)因子的存在和協(xié)同作用。,1.真核生物的啟動子,真核生物中有三種RNA聚合酶，因

29、此也有三類不同的啟動子，其中以RNA聚合酶的啟動子最為復(fù)雜，它和原核的啟動子有很多不同： （1）有多種元件：TATA框，GC框，CATT框，OCT等； （2）結(jié)構(gòu)不恒定。有的有多種框如組蛋白H2B；有的只有TATA框和GC框，如SV40早期轉(zhuǎn)錄蛋白； （3）它們的位置、序列、距離和方向都不完全相同； （4）有的有遠(yuǎn)距離的調(diào)控元件存在，如增強子； （5）這些元件常常起到控制轉(zhuǎn)錄效率和選擇起始位點的作用； （6）不直接和RNA聚合酶結(jié)合。轉(zhuǎn)錄的起始是先與通用轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，RNA聚合酶是被通用轉(zhuǎn)錄因子招募進(jìn)來的。,（1）RNA聚合酶啟動子及起始,RNA聚合酶的啟動子變化最小，RNA pol僅從單一類

30、型的啟動子轉(zhuǎn)錄rRNA基因，初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物經(jīng)過加工產(chǎn)生成熟的rRNAs。 RNA聚合酶需要2種輔助因子：UBF1（upstream binding factor 1）和SL1（選擇因子），UBF1結(jié)合在核心啟動子特異序列UPE上，SL1與UBF-DNA復(fù)合物結(jié)合使其穩(wěn)定，然后RNA聚合酶結(jié)合進(jìn)來，起始轉(zhuǎn)錄（圖415）。,圖415 真核生物RNA聚合酶的啟動子及轉(zhuǎn)錄起始過程,TBP也是RNA聚合酶和RNA聚合酶起始時所需的一種蛋白質(zhì)因子。TBP的功能是與DNA結(jié)合（圖415）。SL1另一些組分的功能負(fù)責(zé)與DNA結(jié)合的種特異性。,（2）RNA聚合酶啟動子及起始,人們比較了上百個真核生物RNA聚合酶的

31、啟動子（類啟動子）核苷酸序列后發(fā)現(xiàn)，類啟動子由兩大部分組成：上游啟動子元件（upstream promoter element，UPE)和核心啟動子 (core promoter)。 上游元件與轉(zhuǎn)錄的效率有關(guān)；核心啟動子包括3部分：TATA框（TATA box）、起始子(initiator，Inr)及下游啟動子元件(downstream promoter element，DPE)（圖416）。,TATA框又稱Hogness框，一致序列是：TATAAAA，位于 -25-30左右，其作用是：(1) 選擇正確的轉(zhuǎn)錄起始位點，保證精確起始，故也稱為選擇子（selector），當(dāng)有的基因缺少TATA框時

32、，可能由Inr來替代它的這一作用；(2) 影響轉(zhuǎn)錄的速率。當(dāng)TATA序列突變和缺失影響酶的結(jié)合能力，從而影響轉(zhuǎn)錄的能力。 上游啟動子包括CAAT框（CAAT box）、GC框（GC box）等（圖416），它們的保守序列和結(jié)合的蛋白質(zhì)因子也各不相同。,圖416 真核生物RNA聚合酶的啟動子,在核心啟動子之外，還存在一些體內(nèi)進(jìn)行有效轉(zhuǎn)錄所需的其他元件，這些元件共同組成調(diào)節(jié)序列，包括：增強子（enhancer）、減弱子（dehancer）、沉默子（silencer）、絕緣子（insulator）和上游激活序列（upstream activating sequences, 簡稱UASs）。,Wild

33、s minor groove,pre-TIC,Basic TIC,Promoter clearance,Transcription starting,complete TIC,逐級組裝,逐級組裝,增強子：增強子廣泛存在于真核基因組中。增強子的特點是： 具有遠(yuǎn)距離效應(yīng)?？稍鰪娺h(yuǎn)處啟動子的轉(zhuǎn)錄； 無方向性。無論在靶基因的上游、下游都可發(fā)揮增強轉(zhuǎn)錄的作用； 順式調(diào)節(jié)。只調(diào)節(jié)位于同一染色體體上的靶基因，而對其它染色體上的基因無作用； 無物種和基因的特異性，可以接到異源基因上發(fā)揮作用，如將SV40的增強子接到兔-珠蛋白基因前，引入Hela細(xì)胞，此珠蛋白基因轉(zhuǎn)錄增強200倍； 具有組織的特異性。SV40的

34、增強子在3T3細(xì)胞中比多瘤病毒的增強子要弱，但在Hela細(xì)胞中SV40的增強子比多瘤病毒的要強5倍，抗體基因的增強子只有在B淋巴細(xì)胞中才起作用；,增強子與特異性的增強子結(jié)合蛋白結(jié)合后，再通過與轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物中的蛋白質(zhì)相互作用而增強轉(zhuǎn)錄（圖4-17），即所謂的承歡模型。,e.g. SV40 Enhancer (-179 -250),遠(yuǎn)距離控制，無方向性,圖417 增強子的作用機制,減弱子：在某些基因的上游遠(yuǎn)端或下游遠(yuǎn)端具有負(fù)調(diào)節(jié)序列，其作用不受距離和方向的影響，叫做減弱子。 沉默子：在酵母交配型轉(zhuǎn)換的盒式模型中，左右兩個沉默框（HML和HMR）都不表達(dá)，起抑制作用，故稱沉默子，可與啟動子作用。

35、絕緣子（或邊界元件，boundary element）：能將基因的激活（或增強）和抑制作用控制在一定范圍內(nèi)的DNA序列。 上游激活序列（upstream activating sequences, 簡稱UASs）：UASs是酵母中遠(yuǎn)上游序列，類似于增強子。,（3）RNA聚合酶啟動子及起始,RNA聚合酶啟動子一般分成基因內(nèi)啟動子和基因外啟動子兩類，它們是由不同的轉(zhuǎn)錄因子以不同的方法來識別的。5SRNA和tRNA都屬于RNA聚合酶啟動子，但它們比較特殊，位于起始位點的下游的轉(zhuǎn)錄區(qū)內(nèi)，因此也稱為下游啟動子（downstream promoter）或基因內(nèi)部啟動子（intragenenic promo

36、ter）或稱為內(nèi)部控制區(qū)（internal control regin）。 5SRNA的啟動子是在基因中的+55+80之間。轉(zhuǎn)錄起始點在+55的更上游的位置。,內(nèi)部啟動子主要有兩種類型：型基因內(nèi)部啟動子含有兩個分開的A框和C框序列。而型基因內(nèi)部啟動子含有兩個分開距離較大的A框和B框（圖418）。 TFB結(jié)合在起始位點上并和TFC相連（圖419），RNA聚合酶啟動子的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)功能見表44。,表44 RNA pol 啟動子的轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)和功能,這些因子中，只有TFB才是RNA聚合酶所必需的起始因子。TFA和TFC僅是一種裝配因子，它們的作用是輔助TFB結(jié)合到正確的位置上。RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄起始

37、發(fā)生在起始點上游的一個含有TATA框的區(qū)域中。次近端序列元件（proximal sequence element, PSE）和八聚體OCT元件增加轉(zhuǎn)錄效率，轉(zhuǎn)錄因子相互協(xié)同作用。 TATA元件是供TBP識別的，TBP亞基本身識別DNA序列，其結(jié)合的其它蛋白有的可和RNA聚合酶結(jié)合。,圖418 真核生物RNA聚合酶的啟動子,圖419 真核生物RNA聚合酶的啟動子及轉(zhuǎn)錄起始過程。,2.真核生物轉(zhuǎn)錄過程,對真核生物的轉(zhuǎn)錄機制研究較多的是RNA聚合酶II參與轉(zhuǎn)錄生成hnRNA。但純化的RNA聚合酶II并不能選擇性地在啟動子上開始轉(zhuǎn)錄，這說明除了RNA聚合酶II外，尚有其他因子參與轉(zhuǎn)錄過程，并對RNA聚

38、合酶II進(jìn)行直接或間接的調(diào)節(jié)。真核生物轉(zhuǎn)錄過程分為起始、延伸及終止階段。,起始階段：真核生物RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄起始過程非常復(fù)雜并受到嚴(yán)格調(diào)控，包括順式作用元件與反式作用因子的相互作用。順式作用元件僅僅為反式作用因子提供一個作用位點。能直接或間接與RNA聚合酶結(jié)合的反式作用因子稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptional factor，TF)。RNA聚合酶II的TF稱為TFII。與RNA聚合酶啟動子結(jié)合的常見轉(zhuǎn)錄因子見表45。TFII中TFIID是與唯一能TATA框結(jié)合的蛋白質(zhì)。,表45 RNApol 啟動子的轉(zhuǎn)錄因子,圖420 真核生物RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄起始示意圖,延伸階段：一旦聚合酶起始了轉(zhuǎn)

39、錄，便轉(zhuǎn)入了延伸階段。這一轉(zhuǎn)變包括Pol酶脫落其大部分起始因子，如通用轉(zhuǎn)錄因子和中介蛋白。另一組因子被募集在它們的位置上。其中的一些(如TFS和hSPT5)是延伸因子(elongationfactor)，也就是激發(fā)延伸的因子，其他的是RNA加工所需要的。參與所有這些過程的酶被募集到Pol大亞基的C末端尾巴(CTD)上（圖4-21）。,圖4-21 加工酶是由聚合酶的尾巴募集的,一旦被轉(zhuǎn)錄，細(xì)胞的RNA必須以各種方式進(jìn)行加工，然后再從細(xì)胞核輸出到和翻譯的地方。這些加工事件包括：RNA的5端加帽（capping）、剪接(splicing)和RNA的3端的多聚腺苷酸化(polyadenylation)

40、。其中最復(fù)雜的是剪接-非編碼的內(nèi)含子從RNA中去除而產(chǎn)生成熟的mRNA的過程。,引人注目的是，參與延伸的蛋白質(zhì)和RNA加工所需要的蛋白質(zhì)存在交疊。例如，上面提到過的一個延伸因子(hSPT5)也募集和激發(fā)5加帽酶。又如，延伸因子TAT-SFl募集剪接機器的組分。因而轉(zhuǎn)錄的延伸、終止和RNA加工似乎是相互聯(lián)系的，人們推測這是為了保證它們的正確配合。 終止過程：一旦聚合酶到達(dá)了一個基因的末端，就會遇到一段特殊的序列，此序列在轉(zhuǎn)錄到RNA之后會引發(fā)多聚腺苷酸化酶向該RNA的轉(zhuǎn)移導(dǎo)致3個事件的發(fā)生：mRNA切割、許多腺嘌呤殘基被添加到其3端，以及隨后由聚合酶進(jìn)行的轉(zhuǎn)錄終止。,多聚腺苷酸化是由pol-A聚

41、合酶介導(dǎo)的，此酶在由切割所形成的RNA的3端添加 大約200個腺嘌呤(圖4-24)。它以ATP作為前體并以與RNA聚合酶相同的化學(xué)機制添加核苷酸，不需要模板。該過程涉及其他與poly-A序列特異結(jié)合的蛋白質(zhì)，然后成熟的mRNA從細(xì)胞核中運出。長腺苷酸尾巴是由Pol產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄物所特有的，此特征使得可以在實驗中用親和層析法分離蛋白質(zhì)編碼的mRNA。,圖4-24 多聚腺苷酸化和終止,如此，我們了解了一旦基因被轉(zhuǎn)錄，成熟的mRNA是如何從聚合酶上釋放的。實際上，聚合酶并不在RNA被切割和多聚腺苷酸化時就立刻終止。相反，它繼續(xù)沿著模板移動，在終止前產(chǎn)生長達(dá)幾百個核苷酸的第二個RNA分子。然后聚合酶才從模

42、板上分離，釋放新的RNA，此RNA還未離開細(xì)胞核就被降解了。,三、真核生物mRNA的加工,真核生物mRNA的加工包括5端加帽、3端加尾、內(nèi)含子剪接和RNA編輯等過程（圖422）。,圖422 真核生物mRNA轉(zhuǎn)錄、加工示意圖,1、5端加帽,第一個RNA加工事件是加帽，即在RNA的5端添加一個修飾過的鳥嘌呤堿基。首先，一個磷酸鹽基團(tuán)從轉(zhuǎn)錄物的5端去除，然后，加上三磷酸鳥苷(GTP)。最后，給此核苷酸添加上一個甲基(圖4-23) 5端加帽子有以下功能： （1）保護(hù)mRNA免受RNase從5端開始的攻擊。 （2）使mRNA具有可翻譯的能力。真核mRNA都要通過識別帽子的帽子結(jié)合蛋白，輸送到達(dá)核糖體進(jìn)行

43、翻譯。如果沒有帽子結(jié)構(gòu)，帽子結(jié)合蛋白不能結(jié)合，mRNA翻譯能力就很差。 （3）5端帽子有利于成熟的mRNA從細(xì)胞核輸送到細(xì)胞質(zhì)，只有成熟的mRNA才能進(jìn)行輸送。,圖423 帽子覆蓋了mRNA的5端，它可在幾個位點被甲基化,2、3端加尾,另一個RNA加工事件mRNA3端的多聚腺苷酸化，是與轉(zhuǎn)錄的終止密切相關(guān)的。正如加帽和剪接一樣，聚合酶的CTD尾巴也參與募集多聚腺苷酸化所必需的酶(圖424)。 如前所述，轉(zhuǎn)錄終止緊隨加尾過程之后。一旦聚合酶到達(dá)了一個基因的末端，就會遇到一段特殊的序列：AAUAAA，稱為加Poly（A）信號（mRNA上為UUAUUU）。CPSF和CstF復(fù)合體識別UUAUUU，并

44、在其下游1530個核苷酸處切割產(chǎn)生3末端，由多聚腺苷酸化酶加上PolA（200左右）尾巴。,圖4-24 多聚腺苷酸化和終止,3、內(nèi)含子RNA的剪接（splicing）,由于初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物逐步被加工，所以核內(nèi)RNA分子的大小很不一致故稱為異質(zhì)核內(nèi)RNA(hnRNA)，加工完成以后，成熟的mRNA才能從核內(nèi)轉(zhuǎn)運到細(xì)胞質(zhì)中，然后被翻譯。 絕大多數(shù)RNA分子初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中都有插入序列即內(nèi)含子(intron)，這種intron把編碼序列隔開，真核RNA分子必須經(jīng)過加工拼接后才能作為蛋白質(zhì)翻譯的模板、或有功能的rRNA和tRNA。,為了弄清楚剪接的機制，我們必須首先知道剪接位點的特點。通過比較不同mRNA的

45、核苷酸序列發(fā)現(xiàn)，mRNA前體中內(nèi)含子的兩端邊界存在共同的序列，這些序列結(jié)構(gòu)很有可能就是前體剪接的信號。 （1）內(nèi)含子剪接的識別位點及步驟 通過比較，我們發(fā)現(xiàn)了高度保守的序列，其通用的內(nèi)含子5端和3端序列為GU-AG。由于內(nèi)含子兩端剪接位點的識別是根據(jù)內(nèi)含子的5端與其上游外顯子的接合部, 即5剪接位點GU，和內(nèi)含子3端與其下游外顯子的接合部，即3剪接位點AG來確定的，所以剪接位點的這種特征稱為GU-AG規(guī)則（圖4-25),圖425 內(nèi)含子的末端按GU-AG規(guī)則定義,近年來分子生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)有些真核細(xì)胞的前體mRNA中的某些內(nèi)含子不符合GUAG規(guī)則，它們的剪接位點有另外的共有序列，稱做AUAC內(nèi)含子

46、。到目前為止，已經(jīng)在人、植物和果蠅等多種生物的大約20種基因中發(fā)現(xiàn)有這種內(nèi)含子的存在。AUAC內(nèi)含子除了在剪接位點有共有序列外，也存在有一個保守的分支點序列：5-UCCUUAAC-3，其中最后一個A參與了第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)。AUAC內(nèi)含子除需要一個不同的剪接裝置之外，其與GUAG內(nèi)含子的剪接機制相似。,繩套拼接過程分三步進(jìn)行： 在5位點切開，intron 5-G和在分枝位點一致性序列中的A以5-2磷酸二酯鍵結(jié)合形成繩套。 在3端切開并且連結(jié)外顯子，內(nèi)含子以繩套形式被釋放。 繩套解開成線狀內(nèi)含子。,圖425 真核生物RNA的剪接過程,（2）細(xì)胞核內(nèi)含子剪接的機制,真核生物細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中，含有大量的

47、小分子RNA。在高等生物中，大小在100300個核苷酸，在酵母中可長達(dá)1 000核苷酸左右，它們在細(xì)胞中相當(dāng)豐富，它們的種類更豐富，每細(xì)胞達(dá)l05106分子，但它們濃度太低而不能直接檢測。不過它們與加工過程中有關(guān)的功能已鑒定。 在核內(nèi)的小RNA叫snRNA(small nuclear RNA)，在細(xì)胞質(zhì)中的小RNA叫scRNA(small cytoplasmic RNA)。,拼接裝置包括幾種snRNP，有大量的附加的單個蛋白質(zhì)，常稱作拼接因子，這些snRNP是UI、U2、U5和U4/U6，它們是根據(jù)存在的snRNA的名稱而命名的，U1、U2和U5snRNP各含單個RNA分子和幾種蛋白質(zhì)，U4U

48、6 snRNP含有U4和U6兩條RNA分子。各種snRNP中的蛋白質(zhì)的總和大約40種，其中一些可能直接與剪接有關(guān)，而有些僅僅為維持結(jié)構(gòu)所需要，或者snRNP粒子的相互作用或為裝配所需。 人的U1 snRNP含8種蛋白質(zhì)，U1 snRNP可能形成的二級結(jié)構(gòu)，如圖426所示，在U1RNA中，莖環(huán)結(jié)構(gòu)提供蛋白質(zhì)結(jié)合位點。,圖426 人類U1 snRNA有一個可產(chǎn)生數(shù)個結(jié)構(gòu)域的配對結(jié)構(gòu)，其5保留著單鏈形式，可以與5剪接位點配對,與剪接有關(guān)的snRNP和剪接因子一起形成一個大的顆粒復(fù)合物，稱為剪接體（splicesome），剪接體大小為50-60S的核糖核蛋白顆粒。 RNA聚合酶II作用產(chǎn)生的原始產(chǎn)錄物

49、經(jīng)過一系列復(fù)雜的過程而被加工成成熟的mRNA并輸出到核外進(jìn)行翻譯。這一系列過程被稱為前體mRNA加工過程，而這一個過程中的中間階段轉(zhuǎn)錄物(包括原始轉(zhuǎn)錄物)長短不一，且分布在核內(nèi)，所以被稱為核內(nèi)不均一性RNA(hnRNA)。已經(jīng)證明mRNA確實是從hnRNA生成的。hnRNA的物理結(jié)構(gòu)是一個核糖核蛋白顆粒(hnRNP)，顆粒中蛋白質(zhì)包圍著hnRNA。（圖427）。,圖427 hnRNA是由許多小珠狀結(jié)構(gòu)組成的核糖核蛋白顆粒,hnRNA轉(zhuǎn)變成成熟RNA的過程包括： 5端形成特殊的帽子結(jié)構(gòu)； 在鏈的3端切斷并加上多聚腺苷酸尾巴； 內(nèi)含子剪接； 鏈內(nèi)部核苷酸甲基化修飾。 剪接發(fā)生在核內(nèi)，與其它一些修飾

50、同時進(jìn)行，以產(chǎn)生新合成的RNA。一個斷裂基因的表達(dá)過程如（圖428）所示。轉(zhuǎn)錄物在完成5端加帽、內(nèi)含子的去除、3端加多聚腺嘌呤尾巴，通過核孔進(jìn)入胞質(zhì)進(jìn)行翻譯。,圖428 hnRNA加工成熟過程,那么前體mRNA剪接的機制是什么呢？首先，snRNA參與剪接過程，并與其它蛋白質(zhì)一起構(gòu)成一個大的顆粒復(fù)合體，稱為剪接體(Splicesome，SR)。 剪接裝置由蛋白質(zhì)和RNA組成。RNA以小分子的核糖核蛋白顆粒的形式存在。真核生物的細(xì)胞核和細(xì)胞漿中都存在著小分子RNA，它們在核糖體RNA的加工中起作用。,參與剪接反應(yīng)的snRNPs包括U1，U2，U5，U4和U6。它們根據(jù)所含有的snRNA命名。每個s

51、nRNP 含有一個snRNA和幾個(少于20個)蛋白質(zhì)。U4和U6 snRNA經(jīng)常是以一個顆粒(U4/U6)的形式存在。 snRNP共含有大約40種的蛋白質(zhì)分子。每個snRNP都含有一個由8種蛋白質(zhì)組成的結(jié)構(gòu)中心。參與剪接的大多數(shù)蛋白質(zhì)是snRNP的組分，剪接體中的其它蛋白質(zhì)一般稱為剪接因子(splicing factors)。 一般剪接過程可以分為兩個階段：首先是共有序列的識別和復(fù)合體的組裝，然后進(jìn)行斷裂和連接反應(yīng)進(jìn)而改變RNA底物的結(jié)構(gòu)。,在圖429中說明了剪接過程的不同階段與snRNP功能之間的聯(lián)系。,圖429 剪接反應(yīng)經(jīng)過幾個互相獨立的階段，識別共有序列的各組分之間相互作用導(dǎo)致剪接體的

52、形成,剪接反應(yīng)完成內(nèi)含子的去除并把外顯子連在一起構(gòu)成成熟的RNA序列。可以把剪接反應(yīng)至少分成4類，包括真核生物細(xì)胞核內(nèi)含子、類內(nèi)含子、類內(nèi)含子、和tRNA內(nèi)含子4種（本章前）剪接系統(tǒng)。,圖430 核基因剪接中兩步轉(zhuǎn)酯反應(yīng),I型內(nèi)含子的分布很廣。它存在于低等真核生物的rRNA基因中。I類內(nèi)含子有一種固有的能力可以把自己剪接掉，稱為自我剪接 (self-splicing)。 自我剪接作為rRNA基因轉(zhuǎn)錄物的一種性質(zhì)在四膜蟲中首先發(fā)現(xiàn)（圖431）。,I型內(nèi)含子(group I intron)的剪接,圖431 四膜蟲(Tetrahymema)35S rRNA 前體的拼接可通過體外凝膠電泳進(jìn)行分析。內(nèi)含

53、子去除的標(biāo)志是出現(xiàn)一條快速泳動的小帶，環(huán)化的內(nèi)含子電泳速率較慢，顯帶位置在高處。,此類反應(yīng)不需要外部能量的供給。用放射性同位素標(biāo)記鳥苷酸參與剪接反應(yīng)，可發(fā)現(xiàn)放射性出現(xiàn)在被切下來的線狀內(nèi)含子片段中，進(jìn)一步研究確定G殘基與內(nèi)含子5端通過磷酸二酯鍵相連。 這類內(nèi)含子的剪接包括三次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)（圖432）。第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)由游離的G發(fā)動，G的3-OH 攻擊內(nèi)含子的5末端，產(chǎn)生G-內(nèi)含子和外顯子的3-OH末端。第二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)由上一個外顯子的3-OH攻擊另一個外顯子，并與之相連，同時釋放線狀內(nèi)含子。游離的線狀內(nèi)含子發(fā)生第三次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)而形成環(huán)狀。 自我剪接反應(yīng)的每個階段都是通過轉(zhuǎn)酯作用發(fā)生的，其中只發(fā)生了磷酸酯鍵的直接轉(zhuǎn)移，沒有水解反應(yīng)發(fā)生，能量沒發(fā)生變化，所以反應(yīng)不需要水解ATP或GTP供能。,圖432 I型內(nèi)含子自我剪接的轉(zhuǎn)酯反應(yīng)中化學(xué)鍵之間交換直接進(jìn)行圖中每一步產(chǎn)生的化學(xué)鍵用深色小方塊兒表示,圖433 I型內(nèi)含子普遍含由9個堿基配區(qū)形成的二級結(jié)構(gòu),型內(nèi)含子(group II introns)的