1、Chapter 7RNA processing,一、RNA的加工： 將各種前體RNA分子加工成成熟的、有活性的RNA的過程 二、場所： 主要是在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行,第一節(jié) 概述,三、RNA加工的類型： 1、剪切：就是剪去部分序列； 2、剪接：是指剪切后又將某些片段連接起來。 3、末端添加核苷酸：如 tRNA的3-末端添加-CCA。 4、修飾：在堿基及核糖分子進(jìn)行化學(xué)修飾。 5、RNA編輯：某些RNA，特別是mRNA自DNA模板上所獲得的遺傳信息，在轉(zhuǎn)錄作用后又發(fā)生了變化。,一、原核生物rRNA的加工,第二節(jié) rRNA 的加工,16S rRNA,23S rRNA,5S rRNA,tRNA,tRNA,大

2、腸桿菌最初的轉(zhuǎn)錄物（30S ）,1、核糖核蛋白復(fù)合體（RNP） 形成 初生轉(zhuǎn)錄物形成一些莖環(huán)結(jié)構(gòu)，隨后與一些蛋白結(jié)合形成核糖核蛋白復(fù)合體（RNP）,莖環(huán)結(jié)構(gòu),RNP,原核生物rRNA的加工,（RNA酶）,2、甲基化修飾：（通常是A） 甲基供體- S-腺苷甲硫氨酸 3、剪切： （1）Rnase剪切釋放出5S，16S，23S前體分子； （2）隨后RNA酶M5, M 16, M 23分別在每一前體分子的5端和3端進(jìn)行剪切。,二、真核細(xì)胞rRNA的加工,（一）概述 1、rRNA基因： RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄物需要加工 2、5s rRNA 基因： RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄-轉(zhuǎn)錄物不需加工,Mammals,18S

3、rRNA,5.8S rRNA,28S rRNA,47S pre-rRNA (13500nt) 100 site 2-O-methl snoRNP,Mature rRNAs,ETS1,ITS1,ITS2,ETS2,45S pre-rRNA,41S pre-rRNA,20S+32S pre-rRNA,5.8S - 28S Base pair,（二）真核細(xì)胞rRNA前體的加工過程,18S rRNA,5.8S rRNA,28S rRNA,（1）廣泛地進(jìn)行甲基化修飾，主要是在28S及18S中。 （2）除掉外部轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(ETS)1和2，再切去內(nèi)部轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（ITS），釋放出32S和20S的兩個(gè)前RNA。

4、 （3）隨后45 S rRNA前體經(jīng)核酸酶順序剪切下生成18S、5.8S、28S rRNA。,真核細(xì)胞rRNA前體的加工過程,第三節(jié) tRNA的加工,一、原核tRNA的加工 1、“斬頭”，形成5末端；（RNaseP） 2、“去尾”，切除3多余的核苷酸直至CCA， 形成3-OH末端（RNaseD）； 3、修飾：甲基化等,二、真核tRNA的加工和原核的區(qū)別,1、真核tRNA前體中無二聚體和多聚體； 2、增加了剪接內(nèi)含子的過程； 3、真核生物CCA多由tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶添加，而原核多由tRNA基因編碼。,第四節(jié) 前體mRNA的加工,一、原核生物與真核生物基因表達(dá)的差異,二、核內(nèi)不均一RNA（hnR

5、NA）-RNApol的產(chǎn)物 1、hnRNP： hnRNA+蛋白 前mRNA snRNA 2、snRNP：snRNA+蛋白 功能：參與前mRNA的剪接,hnRNA,三、真核生物前mRNA加工過程,前mRNA加工過程 5端加帽（5-capping） 3端加尾 剪接（splicing） 甲基化修飾（methylation）,（一）5端加帽（5-capping）（P83）,1、三種5帽結(jié)構(gòu)形式,帽0 m7GpppNpN 帽1 m7GpppNmpN 帽2 m7GpppNmpNm,2、 5帽的作用： （1）防止被5外切核酸酶降解 （2）翻譯時(shí)可被起始因子和核糖體識(shí)別 （3）有助于mRNA越過核膜，進(jìn)入胞質(zhì)

6、,3、5-capping: m7G ( 5-5, mRNA guanyltransferase鳥苷轉(zhuǎn)移酶) Base 1: 2-OH 甲基化；A (N6-甲基化) Base 2: 2-OH 甲基化,5 pppNp,真核生物mRNA轉(zhuǎn)錄后加工-“加帽”,（1）mRNA5末端pppNp在磷酸酶作用下脫P(yáng)i，形成ppNp-。 （2）在鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶作用下，與Gppp反應(yīng)形成GpppNp-,連接方式為5-5三磷酸橋。 （3）在甲基轉(zhuǎn)移酶作用下，由腺苷蛋氨酸(SAM)提供甲基，在鳥嘌呤的N-7上甲基化 （4）在連接于鳥苷酸的第一個(gè)（或第二個(gè)）核苷酸2OH上又進(jìn)行甲基化，最后形成m7GpppNmp。,（二）

7、3端加尾,1、3端: polyA poly(A)聚合酶-Poly(A) polymerase(PAP); poly(A) ：大部分真核mRNA有poly(A)尾巴 poly(A) ：無poly(A)尾巴，如組蛋白的mRNA 2、作用： （1）穩(wěn)定mRNA （2）有助于mRNA從核到細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn),3、3末端多聚A尾的生成 （1）識(shí)別因子識(shí)別AAUAAA （2）剪切因子(CF)在加尾位點(diǎn)AAUAAA下游11 30nt處剪切RNA； （3）poly(A)聚合酶合成poly(A)尾巴；,第五節(jié) 內(nèi)含子的剪接,一、核酶(Ribozyme) 是指本質(zhì)為RNA或以RNA為主含有蛋白質(zhì)輔基的一類具有催化功能的物

8、質(zhì)。 1、發(fā)現(xiàn) 1981年T.Cech和S.Atman 四膜蟲 rRNA 2、類型： 剪切型 ：相當(dāng)于內(nèi)切核酸酶 剪接型 ：相當(dāng)于內(nèi)切核酸酶及連接酶 其他類型：如核苷酸轉(zhuǎn)移，脫磷酸作用,3、核酶與傳統(tǒng)酶的區(qū)別： （1）一般的酶是純的蛋白質(zhì)，而核酶是RNA或 帶蛋白的RNA； （2）有的核酶既是催化劑又是底物。而酶僅催化反應(yīng),4、意義： 突破了酶的概念； 揭示了內(nèi)含子自我剪接的奧秘； 促進(jìn)了RNA的研究 為生命的起源和分子進(jìn)化提供了新的依據(jù)。,二、前mRNA的剪接（splicing） （一）前mRNA的內(nèi)含子 GU-AG類（主要） AU-AC類（次要）,GU-AG類內(nèi)含子剪接位點(diǎn)的特征： （1）

9、5剪切點(diǎn)（供體位點(diǎn)）為GU （2）3剪切點(diǎn)（受體位點(diǎn)）為AG GT-AG rule (GT-AG 規(guī)則)：指在核基因內(nèi)含子開始和結(jié)束出現(xiàn)的兩個(gè)固定的脫氧核苷酸:5端為GT, 3端為 AG，與前體RNA內(nèi)含子剪接有關(guān) （3）分支部位： 多聚嘧啶序列：Py80 N Py80 Py87 Pu75 A Py95，,（ 二）剪接體的形成 1、剪接體（spliceosome） 是由幾種非特異的小核糖核蛋白(UsnRNP)與mRNA前體結(jié)合而成 2、剪接因子 （1）UsnRNPs ：U1、U2、U5、U4/U6 （2）化學(xué)組成：U-RNA+proteins U-RNAs(uracil rich RNA)：

10、snRNAs （3）特點(diǎn)：snRNP中的RNA成分與5端和3端剪接點(diǎn)及分支點(diǎn)的多種保守堿基配對(duì),UACUAAC,GU,AG,3、剪接體的形成,3、剪接體的形成： （1）U1snRNP識(shí)別外顯子的5末端剪接序列， 并與其互補(bǔ)而結(jié)合 （2）U2snRNP識(shí)別并結(jié)合于分支部位 （3）U5snRNP，識(shí)別并結(jié)合于內(nèi)含子3末端剪 接位點(diǎn) （4）U4，U6也參加到剪接體中，起配合作用 （5）mRNA與snRNP形成復(fù)合體-剪接體,套索結(jié)構(gòu),套索的形成及剪接,1,2,1,2,（三）前mRNA的內(nèi)含子的剪接 1、分支點(diǎn)A的2-OH攻擊5端交界處的磷酸二酯鍵，形成套索（lariat）結(jié)構(gòu) 2、切下的外顯子1的3

11、-OH攻擊內(nèi)含子3端的交界處磷酸二酯鍵，同時(shí)釋放出套索狀的內(nèi)含子。,三、I 型內(nèi)含子的剪接,（一）結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 無GT-AG結(jié)構(gòu) 邊界序列為5 U.3G;,（二）I 型內(nèi)含子剪接的機(jī)制 1、自由鳥苷酸的3-OH作為親核基團(tuán)攻擊內(nèi)含子5端的磷酸二酯鍵，從上游切開RNA鏈 2、上游外顯子的3-OH作為親核基團(tuán)攻擊內(nèi)含子3位核苷酸上的磷酸二酯鍵，使內(nèi)含子被完全切開 3、上下游外顯子通過新的磷酸二酯鍵相連,rRNA,（三）I 型內(nèi)含子剪接的特點(diǎn) 1、內(nèi)含子自我催化斷裂和連接（ribozymes） 2、需要帶有3-OH的鳥苷參與 3、轉(zhuǎn)酯反應(yīng)(transesterification),四、II 型內(nèi)含子,介

12、于GT-AG和 I 型內(nèi)含子之間的類型 （一）結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （1） 邊界序列為5GUGCGYnAG； （2）分支點(diǎn)順序（branch-point seguence） 保守序列 Py Pu Py Py T A Py （3）分子內(nèi)配對(duì)： 分支點(diǎn)順序的中間和兩側(cè)各有3-5bp的序列與上游序列互補(bǔ)（A除外）,（二） II 型內(nèi)含子剪接機(jī)制,1、分支點(diǎn)A的2-OH對(duì)5端交界處的磷酸二酯鍵發(fā)動(dòng)親核進(jìn)攻，產(chǎn)生了套索（lariat）結(jié)構(gòu) 2、切下的外顯子1其3-OH繼續(xù)對(duì)內(nèi)含子3端的交界序列進(jìn)行親核進(jìn)攻，同時(shí)釋放出套索狀的內(nèi)含子。,第六節(jié) RNA的編輯,一、RNA的編輯（RNA editing）的概念 是指轉(zhuǎn)錄后的RNA在編碼區(qū)發(fā)生堿基的加入， 丟失或轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象 二、編輯的生物學(xué)意義： 1、校正作用； 2、擴(kuò)充遺傳信息,機(jī)制：脫氨基作用的結(jié)果（胞苷和腺苷脫氨酶催化） 進(jìn)行編輯的脫氨酶能特異性識(shí)別靶位點(diǎn),三、編輯的機(jī)制 （一）堿基轉(zhuǎn)換,肝臟,腸,哺乳類載脂蛋白apo-B轉(zhuǎn)錄物的編輯,（二）堿基插入,編輯前RNA,指導(dǎo)RNA,指導(dǎo)RNA的作用模式,利什曼原蟲細(xì)胞色素b mRNA的編輯,1、指導(dǎo)RNA的作用模式 （1）指導(dǎo)RNA（guide RNA）： 提供mRNA的編輯信息，并作為模板； （2）非常規(guī)的互補(bǔ)，GU配對(duì) 2、編輯