1、 本章主要內容 轉錄是基因表達的中心環節轉錄是基因表達的中心環節 轉錄涉及的酶與過程轉錄涉及的酶與過程 轉錄后的加工轉錄后的加工第1頁/共23頁 轉錄（轉錄（transcription） 以以DNA為模板，在為模板，在RNA聚合酶（聚合酶（RNA polymerase）的作用下合成）的作用下合成mRNA，將遺傳信息從，將遺傳信息從DNA分子上轉移到分子上轉移到mRNA分子上，這一過程稱為轉分子上，這一過程稱為轉錄。錄。第2頁/共23頁1 轉錄是基因表達的中心環節轉錄是基因表達的中心環節 轉錄是以轉錄是以 DNA為模板合成為模板合成RNA, 并且只是并且只是以單股以單股DNA 為模板，為模板，因

2、此具有不對稱性；因此具有不對稱性； 用以轉錄的單鏈用以轉錄的單鏈DNA, 稱為模板鏈稱為模板鏈, 與復制不同，與復制不同，轉錄是轉錄是局部的局部的,從啟動子開始到終止子結束從啟動子開始到終止子結束,為一個轉錄單位為一個轉錄單位; 轉錄轉錄不需要引物不需要引物； 轉錄的忠實性相對弱；轉錄的忠實性相對弱； 轉錄首先得到轉錄首先得到RNA前體，然后再進行加工轉變為成熟的前體，然后再進行加工轉變為成熟的RNA. .第3頁/共23頁被轉錄成單個被轉錄成單個RNA分子的一段分子的一段DNA 稱為一個轉錄單位稱為一個轉錄單位(transcript)第4頁/共23頁 分子量分子量48萬，萬，5種亞基：種亞基：

3、 全酶全酶= 核心酶（核心酶（2）+ 因子因子 亞基決定轉錄的基因亞基決定轉錄的基因 亞基在亞基在53方向上延長多核苷酸鏈，其方式與方向上延長多核苷酸鏈，其方式與DNA 聚合酶相同，原料為聚合酶相同，原料為NTP，沒有糾錯的功能。，沒有糾錯的功能。 亞基結合亞基結合DNA模板模板 因子識別因子識別“啟動子啟動子”并與之結合并與之結合2 RNA聚合酶聚合酶（ RNA polymerase ）2.1 原核的原核的RNA聚合酶聚合酶第5頁/共23頁聚合酶聚合酶I ：轉錄：轉錄45S rRNA 聚合酶聚合酶II：轉錄：轉錄mRNA的前體的前體(核不均核不均RNA, hnRNA）聚合酶聚合酶III：轉錄

4、：轉錄tRNA 和和5S rRNA 等等 （注意：（注意： S）2.2 真核的真核的RNA聚合酶聚合酶第6頁/共23頁 沉降系數沉降系數 S 生物大分子在離心場中沉降，受到三種力的影響，它們是離生物大分子在離心場中沉降，受到三種力的影響，它們是離心力，浮力和摩擦力。物質在單位離心力場下的沉降速度是個定心力，浮力和摩擦力。物質在單位離心力場下的沉降速度是個定值，稱為沉降系數（值，稱為沉降系數（sedimentation coefficient） 。 蛋白質、核酸等的沉降系數在蛋白質、核酸等的沉降系數在1 X 10-13到到 200 X 10-13秒秒 之間。之間。為方便將為方便將10-13秒作為

5、一個單位，稱秒作為一個單位，稱Svedberg單位，用單位，用S表示。表示。 其數值不僅與物質分子的質量有關，也與分子的形狀有關。其數值不僅與物質分子的質量有關，也與分子的形狀有關。 第7頁/共23頁 DNA上的轉錄起始序列，稱為啟動子，有序列上的轉錄起始序列，稱為啟動子，有序列保守性，不僅是轉錄起始的位置，而且影響轉錄的保守性，不僅是轉錄起始的位置，而且影響轉錄的活性。活性。RNA聚合酶結合在啟動子聚合酶結合在啟動子上上上游上游下游下游3 啟動子啟動子（ promoter ）第8頁/共23頁注意原核啟動子在注意原核啟動子在-35 和和-10區域的保守序列區域的保守序列Pribnow box第

6、9頁/共23頁 真核轉錄啟動子的保守序列真核轉錄啟動子的保守序列 （TATA box，TATA盒）盒） 并非所有的真核基因都有典型的并非所有的真核基因都有典型的TATA box，不同生物，不同生物的基因有不同的上游的基因有不同的上游DNA序列序列第10頁/共23頁 4.1 轉錄開始轉錄開始 由由因子辨認并且結合到啟動子上因子辨認并且結合到啟動子上，局部解鏈（，局部解鏈（10-20bp），拓樸異構酶等也參與。），拓樸異構酶等也參與。 4.2 RNA鏈的延伸鏈的延伸 由核心酶催化，以其中的一股由核心酶催化，以其中的一股DNA 單鏈作為模板鏈，以單鏈作為模板鏈，以NTP為原料，按照堿基互補配對的原則

7、，為原料，按照堿基互補配對的原則，通常是由通常是由5ppp嘌呤嘌呤核苷（核苷（G 或或A ）開頭向著）開頭向著3方向延長多核苷酸鏈方向延長多核苷酸鏈，合成開始后，合成開始后，因子從模板上脫離下來（可以重復利用）。因子從模板上脫離下來（可以重復利用）。 核心酶覆蓋雙鏈核心酶覆蓋雙鏈DNA和和RNA復合物，向前推進，一邊解復合物，向前推進，一邊解開螺旋，一邊釋放出新合成的開螺旋，一邊釋放出新合成的RNA鏈，后面已經轉錄的區域中鏈，后面已經轉錄的區域中分開的分開的DNA鏈又重新形成雙螺旋。鏈又重新形成雙螺旋。4 轉錄過程及其特點轉錄過程及其特點第11頁/共23頁“轉錄泡（轉錄泡（transcript

8、ion bubble）”第12頁/共23頁轉錄過程中的模板識別、起始和延伸轉錄過程中的模板識別、起始和延伸第13頁/共23頁 A. 依賴依賴因子的終止因子的終止 新生新生RNA上有上有因子的識別位點。它與聚合酶因子的識別位點。它與聚合酶-DNA-RNA復復合物結合，向合物結合，向3端移動，并解開端移動，并解開DNA-RNA雜交體，需雜交體，需ATP。 B. 依賴于特定序列的終止依賴于特定序列的終止 轉錄終止區有特殊結構。終止區的上游有轉錄終止區有特殊結構。終止區的上游有GC二重對稱區，轉二重對稱區，轉錄的錄的RNA容易形成多個容易形成多個“發卡發卡”結構結構, 轉錄產物的轉錄產物的3端有端有p

9、olyU序列。這種特殊的二級結構阻止了轉錄向下游繼續推進。序列。這種特殊的二級結構阻止了轉錄向下游繼續推進。 4.3 轉錄的終止轉錄的終止第14頁/共23頁AB轉錄終止的兩種方式轉錄終止的兩種方式第15頁/共23頁 轉錄得到的只是轉錄得到的只是RNA的初級產物，通常要經過加工，的初級產物，通常要經過加工，才能轉變為成熟的才能轉變為成熟的RNA。tRNA 和和rRNA的轉錄后加工比較簡的轉錄后加工比較簡單單. 5 RNA后的加工（后的加工（ post-transcriptional processing）原核前體原核前體RNA的加工的加工第16頁/共23頁tRNA轉錄后的加工與修飾轉錄后的加工與

10、修飾 注意注意tRNA上的修飾和稀有堿基上的修飾和稀有堿基第17頁/共23頁 mRNA轉錄后的加工轉錄后的加工 原核生物的結構基因（編碼的）是多順反子（原核生物的結構基因（編碼的）是多順反子（poly-cistron），通常是將幾個相關的結構基因一起轉錄得到多個），通常是將幾個相關的結構基因一起轉錄得到多個mRNA。 （順反子（順反子cistron 一詞可以視作基因的同義詞）。一詞可以視作基因的同義詞）。 而真核基因是單順反子（而真核基因是單順反子（mono-cistron），其），其mRNA 的轉的轉錄比較復雜錄比較復雜, 因為真核通常只轉錄出一個結構基因因為真核通常只轉錄出一個結構基因,而

11、且其結構基因而且其結構基因通常又是斷裂基因通常又是斷裂基因, 即是由編碼的外顯子（即是由編碼的外顯子（exon）和不編碼的內含）和不編碼的內含子（子（intron）間隔排開組成的。因此）間隔排開組成的。因此, 轉錄得到的僅僅是轉錄得到的僅僅是mRNA的的“毛坯毛坯”，稱為核不均，稱為核不均RNA（hnRNA），要進行轉錄后的加工），要進行轉錄后的加工-在其在其5端加上鳥嘌呤端加上鳥嘌呤“帽子帽子”，3端加上端加上polyA的的“尾巴尾巴”，再切除內含子，將外顯子拼接，才能成為一個成熟的再切除內含子，將外顯子拼接，才能成為一個成熟的mRNA。第18頁/共23頁真核真核mRNA前體轉錄后加工前體轉

12、錄后加工(以卵清蛋白以卵清蛋白mRNA的轉錄為例的轉錄為例)外顯子外顯子內含子內含子53第19頁/共23頁真核生物真核生物mRNAmRNA的轉錄后加工，的轉錄后加工，包括：包括：1.1.在在55端加鳥嘌呤端加鳥嘌呤“帽帽”結構結構2.2.在在33端加端加polyApolyA的的“尾尾”3.3.切除內含子；切除內含子；4.4.拼接外顯子。拼接外顯子。5 帽結構帽結構第20頁/共23頁 在原生動物四膜蟲（在原生動物四膜蟲（tetrahymena）中，）中，26S rRNA分子是分子是有一個的前體經切除有一個的前體經切除1個個414nt的內含子后形成的的內含子后形成的,在此在此過程中過程中, RNA進行了自我剪接（進行了自我剪接（s