1、第五章 RNA轉(zhuǎn)錄 (RNA transcription),第一節(jié)：基本概念 第二節(jié)：原核生物RNA的轉(zhuǎn)錄 第三節(jié)：真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄 第四節(jié)：原核生物RNA轉(zhuǎn)錄后加工 第五節(jié)：真核生物RNA轉(zhuǎn)錄后加工 第六節(jié)：真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中內(nèi)含子的去除,第一節(jié) 基本概念,轉(zhuǎn)錄(transcription),有義鏈 (sense strand) 、編碼鏈 （coding strand）、非模板鏈,反義鏈 (antisense strand)、模板鏈 （template strand）,RNA的類別,信使RNA（messenger RNA，mRNA）：在蛋白質(zhì)合成中起模板作用； 核糖體RNA（riboso

2、al RNA，rRNA）：與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成核糖體（ribosome），核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所； 轉(zhuǎn)移RNA（transfer RNA，tRNA）：在蛋白質(zhì)合成時起著攜帶活化氨基酸的作用。,RNA合成特征： 前體是ATP、UTP、CTP、GTP 合成方向53 一個轉(zhuǎn)錄區(qū)內(nèi)，一般只有一條DNA鏈可以被轉(zhuǎn)錄 RNA聚合酶與DNA聚合酶不同,DNA和RNA合成的比較, 轉(zhuǎn)錄的基本過程（P66）： 模板識別、轉(zhuǎn)錄起始、轉(zhuǎn)錄延伸和終止 真核細(xì)胞和原核細(xì)胞中模板的識別有什么不同？,第二節(jié) 原核生物RNA的轉(zhuǎn)錄(RNA Transcription in prokaryots),一、RNA聚合酶（全酶、核心酶

3、） 二、啟動子 三、轉(zhuǎn)錄起始 四、轉(zhuǎn)錄延伸,E. coli RNA polymerase（P67）,負(fù)責(zé)起始和延伸,負(fù)責(zé)起始,36.5 KD,36.5 KD,151 KD,155 KD,11 KD,70 KD,全酶和啟動子的牢固結(jié)合（ 亞基） 未知（ 亞基） 催化磷酸二酯鍵形成（ 亞基） 識別啟動子，從正確位置啟動轉(zhuǎn)錄（因子作用位點）,由于各亞基的功能，使全酶本身含有五個功能位點,有義DNA鏈結(jié)合位點（ 亞基提供） DNA/RNA雜交鏈結(jié)合位點（亞基提供） 雙鏈DNA解鏈位點（前端 亞基提供） 單鏈DNA重旋位點（后端亞基提供） 識別啟動子，從正確位置啟動轉(zhuǎn)錄（因子作用位點）,轉(zhuǎn)錄的真實性取決

4、于特異的轉(zhuǎn)錄起始位點 （P70） 只有帶因子的全酶才能專一結(jié)合于DNA上的啟動子位點 因子的作用只是起始轉(zhuǎn)錄，一旦轉(zhuǎn)錄開始，它就脫離了起始復(fù)合物，而由核心酶負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄延伸,啟動子、轉(zhuǎn)錄單元、轉(zhuǎn)錄起點（P71） RNA聚合酶與啟動子區(qū)的識別方式：氫鍵互補（P72）,Pribnow框：10，RNA聚合酶牢固結(jié)合位點 Sextama框：35，RNA聚合酶初始結(jié)合位點 依靠因子識別該位點,RNApol 在DNA上結(jié)合區(qū)域的鑒定 DNase 法-40bp 足跡法（footprinting）結(jié)果相對準(zhǔn)確+20 50（40），大約 60 70 bp,轉(zhuǎn)錄的起始過程,核心酶,1217bp,第三節(jié) 真核生物RNA

5、轉(zhuǎn)錄 RNA Transcription in Eukaryots,一、真核生物 RNA pol 二、真核生物啟動子 三、轉(zhuǎn)錄終止 四、抗轉(zhuǎn)錄終止,一、真核生物的三種RNApol（P69）,二、真核生物啟動子區(qū)的結(jié)構(gòu)（P75）： -25至-35bp的Hogness區(qū)（TATA box） -70至-80bp的CCAAT（CAAT box） -80至-110bp的GCCACACCC/GGGCGCG（GC box） 上游啟動子元件UPE,下降突變、上升突變 （P75） 增強子（enhancer） TATA區(qū)控制轉(zhuǎn)錄精確起始 CAAT區(qū)和GC區(qū)控制轉(zhuǎn)錄起始頻率,原核生物和真核生物mRNA比較（P78）

6、,原核生物mRNA半衰期短 原核生物多順反子；真核生物單順反子 原核生物mRNA無5端帽子結(jié)構(gòu)，3端沒有或只有很短的poly(A)尾；真核生物mRNA有5端鳥苷帽（鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶），絕大多數(shù)真核生物3端有poly(A)尾【 poly(A) 合成酶】 帽子結(jié)構(gòu)使mRNA免遭核酸酶破壞； poly(A)尾是mRNA由細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)所必需形式,mRNA的分子結(jié)構(gòu),原核生物mRNA特征：先導(dǎo)區(qū)+翻譯區(qū)（多順反子）+末端序列 真核生物mRNA特征：“帽子”（m7G-5ppp5-N-3p）+單順反子+“尾巴”（Poly A）,原核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點,由先導(dǎo)序列，編碼區(qū)和末端序列等組成，為多順反子結(jié)構(gòu),

7、I,P,O,原核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點,真核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點,種類多，拷貝少，序列短，修飾堿基少；由5帽子結(jié)構(gòu)，非編碼區(qū)，編碼區(qū)，非編碼區(qū)和3polyA結(jié)構(gòu)等組成，為單順反子結(jié)構(gòu)；5帽子結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)合成的正確起始有關(guān)，可對抗核酸外切酶，3polyA,真核生物mRNA的結(jié)構(gòu),三、轉(zhuǎn)錄終止方式（P85）： 不依賴于因子的終止（莖環(huán)結(jié)構(gòu)） 依賴于因子的終止（ 因子是否有機會進(jìn)入RNA鏈的5末端并沿RNA鏈向3端移動）,四、抗轉(zhuǎn)錄終止方式： 破壞終止位點RNA的莖環(huán)結(jié)構(gòu) 依賴于蛋白質(zhì)因子的轉(zhuǎn)錄抗終止（P88）,第四節(jié) 原核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的后加工 Pre-RNA processing in Prok

8、aryotes,rRNA加工,間隔子,（各長350base）,E.coli 的 tRNATyr1分子的修飾過程 編碼基因的原始轉(zhuǎn)錄物,有一個tRNATyr1的轉(zhuǎn)錄單元的原始轉(zhuǎn)錄物的修飾過程,RNA中的甲基化及常見的修飾核苷酸,m5C,m6A,CH3,H3C, Prok.中主要是堿基的修飾 Euk.核糖、堿基,常見tRNA中的修飾核苷酸,第五節(jié) 真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的后加工 Pre-RNA processing in Eukaryotes,HNCH3,m7G,帽子0,用DNA-RNA雜交方法證明雞卵清蛋白基因中存在內(nèi)含子（P89）,RNA的成熟加工（P90）,hnRNA到成熟mRNA： 5端加帽3端

9、加多聚腺苷酸尾，切除內(nèi)含子連接外顯子,第六節(jié) 真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中內(nèi)含子的去除 Intron removing in Eukaryote,型內(nèi)含子剪接自我剪接 型內(nèi)含子剪接自我剪接 可變剪接（變位剪接） 順式剪接與反式剪接,四種內(nèi)含子的邊界序列各有一定共同的特征,tRNA剪接,RNA剪接（P91）,snRNP（P92圖） 可變剪接（P93圖）,I 類內(nèi)含子的剪接（P94圖）, 兩次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)是緊密偶聯(lián)的 釋放出的內(nèi)元可繼續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)酯反應(yīng) 而形成環(huán)狀,科羅拉多大學(xué)Cech等人完成（美）,活性位點,這種自身催化（或剪切）是將一處已有的磷酸二酯鍵轉(zhuǎn)變成另一處新的磷酸二酯鍵，而不需要以高能前體（NTP）的分

10、解為代價合成新的磷酸二酯鍵。,I I 類內(nèi)含子的剪接（P95圖）,這兩種獨立的基因產(chǎn)物，不產(chǎn)生共線性的中間產(chǎn)物，而是直接將兩個外顯子拼接在一起。 拼接產(chǎn)物是Y型結(jié)構(gòu)，而不是套索結(jié)構(gòu)。 反式拼接的機制與順式拼接的機制無本質(zhì)不同，仍是一連串的磷酸酯轉(zhuǎn)移反應(yīng)。,RNA編輯（P94）： mRNA的一種加工方式，導(dǎo)致了DNA編碼遺傳信息的改變，經(jīng)過編輯后的mRNA序列發(fā)生了不同于模板DNA的變化。,指導(dǎo)RNA（guide RNA） 55-70nt 5端與RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物互補 3端有5-25個U,插入U 的兩步轉(zhuǎn)酯反應(yīng),gRNA的3-OH攻擊mRNA 5端的3-OH攻擊gRNA的U-U 生成RNA編輯產(chǎn)物(插入一個U) gRNA（少一個U）,Y430,RNA編輯的類型,RNA編輯相繼在真核生物和病毒中發(fā)現(xiàn) 如