1、第 十 一 章RNA的生物合成（轉(zhuǎn)錄）RNA Biosynthesis, Transcription轉(zhuǎn)錄 (transcription) 生物體以DNA為模板合成RNA的過程 。 參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 模板: DNA酶: RNA聚合酶(RNA polymerase, RNA-pol)其他蛋白質(zhì)因子原核生物轉(zhuǎn)錄的模板和酶第一節(jié)一、原核轉(zhuǎn)錄模板 不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄(asymmetric transcription) 在DNA分子雙鏈上某一區(qū)段，一股鏈可轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄 ； 模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一條單鏈上。5GCAGTACATGTC 33 c g t g

2、a t g t a c a g 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C編碼鏈模板鏈mRNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯模板鏈（有意義鏈，Watson 鏈）： 能轉(zhuǎn)錄、能復(fù)制編碼鏈（coding strand)（反義鏈，Crick鏈）： 不能轉(zhuǎn)錄，能復(fù)制 功能（53聚合功能）底物：NTP（N：A、U、C、G）模板：雙股DNA鏈引物：不需要聚合方向： 53（ 模板是 35 ）聚合反應(yīng)：反復(fù)形成磷酸二酯鍵依賴DNA的RNA聚合酶 RNA-pol 二、RNA聚合酶（二）原核生物RNA聚合酶組成4種亞基形成的五聚體核心酶 (core enzyme)全酶 (holoenzyme)全酶 2核

3、心酶 2 負(fù)責(zé)新鏈延伸因子（亞基） 辨認(rèn)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn) 36512 決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄 150618 催化功能催化功能 155613 結(jié)合結(jié)合DNA模板模板 70263 辨認(rèn)起始點(diǎn)辨認(rèn)起始點(diǎn)亞亞 基基分分 子子 量量功功 能能調(diào)節(jié)基因 -10區(qū) Pribnow box，TATA盒 合成RNA鏈中的第一個(gè)核苷酸（一般為嘌呤）識(shí)別區(qū) 結(jié)合區(qū)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)原核生物的轉(zhuǎn)錄過程The Process of Transcription 第二節(jié) 一、轉(zhuǎn)錄起始需要RNA聚合酶全酶RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物:第一個(gè)磷酸二酯鍵5-pppG -OH + N

4、TP 5-pppGpN - OH 3 + ppi二、原核生物轉(zhuǎn)錄延長 因子從全酶上脫離，核心酶繼續(xù)沿DNA鏈移動(dòng)，按堿基互補(bǔ)，從 53不斷聚合RNA。 轉(zhuǎn)錄空泡 (transcription bubble)：RNA-pol （核心酶） DNA RNA53DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象（轉(zhuǎn)錄翻譯相偶聯(lián)）核糖體RNARNA聚合酶 依賴依賴Rho ()因子因子的轉(zhuǎn)錄終止的轉(zhuǎn)錄終止 非依賴非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止因子的轉(zhuǎn)錄終止三、原核生物轉(zhuǎn)錄終止指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進(jìn)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來。 分類A T P1. 依賴 Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止ATP酶和解螺旋

5、酶活性5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3 5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3 RNA 5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT. 3 DNA UUUU. UUUU.5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3莖環(huán)(stem-loop)/發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)2. 非依賴 R

6、ho因子的轉(zhuǎn)錄終止莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理 使RNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓； 使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解離，RNA產(chǎn)物釋放真核生物RNA的生物合成 第三節(jié) 一、真核生物的RNA聚合酶 種類種類對(duì)鵝膏蕈堿對(duì)鵝膏蕈堿的反應(yīng)的反應(yīng)45S-rRNAhnRNA5S-rRNAtRNAsnRNA耐受耐受極敏感極敏感中度敏感中度敏感轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物有三類，能選擇性的轉(zhuǎn)錄不同類型的基因二、真核生物的轉(zhuǎn)錄起始（一）也具有啟動(dòng)子核心序列 增強(qiáng)子 增強(qiáng)子順式作用元件、反式作用因子、轉(zhuǎn)錄因子（二）轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄起始時(shí)，RNA-pol不直接結(jié)合模板，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子。轉(zhuǎn)錄因子TFD結(jié)合TATA盒參與RNA-pol轉(zhuǎn)錄的TF 蛋

7、蛋白白激激酶酶活活性性，使使CTD磷磷酸酸化化TFHATPase57（ ） 34（ ）TFE解解螺螺旋旋酶酶30，74TFF促促進(jìn)進(jìn)RNA-pol結(jié)結(jié)合合及及作作為為其其他他因因子子結(jié)結(jié)合合的的橋橋梁梁33TFB穩(wěn)穩(wěn)定定TFD-DNA復(fù)復(fù)合合物物12，19，35TFA輔輔助助TBP-DNA結(jié)結(jié)合合TAF*結(jié)結(jié)合合TATA盒盒TBP* 38TFD功功能能亞亞基基組組成成，分分子子量量(kD)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄因因子子蛋蛋白白激激酶酶活活性性，使使CTD磷磷酸酸化化TFHATPase57（ ） 34（ ）TFE解解螺螺旋旋酶酶30，74TFF促促進(jìn)進(jìn)RNA-pol結(jié)結(jié)合合及及作作為為其其他他因因子子結(jié)結(jié)合合

8、的的橋橋梁梁33TFB穩(wěn)穩(wěn)定定TFD-DNA復(fù)復(fù)合合物物12，19，35TFA輔輔助助TBP-DNA結(jié)結(jié)合合TAF*結(jié)結(jié)合合TATA盒盒TBP* 38TFD功功能能亞亞基基組組成成，分分子子量量(kD)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄因因子子四、轉(zhuǎn)錄終止 和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)。5-AAUAAA-5 -AAUAAA-核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)55333加尾AAAAAAA 3 mRNA 復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的相同點(diǎn)：DNA模板依賴DNA的聚合酶形成磷酸二酯鍵合成方向都是53 堿基配對(duì)復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別 A-U，T-A，G-CA-T，G-C配對(duì)配對(duì)mRNA，tRNA，rRNA子代雙

9、鏈子代雙鏈DNA（半保留復(fù)制）半保留復(fù)制）產(chǎn)物產(chǎn)物RNA聚合酶（聚合酶（RNA-pol）DNA聚合酶聚合酶酶酶NTPdNTP原料原料模板鏈轉(zhuǎn)錄（不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄）模板鏈轉(zhuǎn)錄（不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄）兩股鏈均復(fù)制兩股鏈均復(fù)制模板模板轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制A-U，T-A，G-CA-T，G-C配對(duì)配對(duì)mRNA，tRNA，rRNA子代雙鏈子代雙鏈DNA（半保留復(fù)制）半保留復(fù)制）產(chǎn)物產(chǎn)物RNA聚合酶（聚合酶（RNA-pol）DNA聚合酶聚合酶酶酶NTPdNTP原料原料模板鏈轉(zhuǎn)錄（不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄）模板鏈轉(zhuǎn)錄（不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄）兩股鏈均復(fù)制兩股鏈均復(fù)制模板模板轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制引物連續(xù)性加工真核生物的轉(zhuǎn)錄后修飾Post-transcripti

10、onal Modification第四節(jié)轉(zhuǎn)錄的直接產(chǎn)物初級(jí)轉(zhuǎn)錄本成熟的RNA（mRNA、tRNA、rRNA）加工、改造幾種主要的修飾方式1. 剪接(splicing)2. 剪切(cleavage)3. 修飾(modification)4. 添加(addition)一、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（一）在5端形成 帽子結(jié)構(gòu)(m7GpppGp )初級(jí)轉(zhuǎn)錄本hnRNA甲基化帽子帽子功能：防止降解、促進(jìn)翻譯中起始復(fù)合物的形成帽子種類：0號(hào)（m7GpppX）、1號(hào)（ m7GpppXm）、2號(hào)（二）3端加上多聚腺苷酸尾巴 (poly A tail)3特異核酸內(nèi)切酶polyA功能： 增加mRNA的穩(wěn)定性 與

11、mRNA的運(yùn)輸有關(guān) 參與基因表達(dá)的調(diào)控加尾5-AAUAAA-5 -AAUAAA-核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)55333加尾AAAAAAA 3 mRNA（三）mRNA的剪接：去除內(nèi)含子，連接外顯子1.斷裂基因和hnRNA外顯子內(nèi)含子核內(nèi)的初級(jí)mRNA稱為雜化核RNA (hetero-nuclear RNA, hnRNA )雞卵清蛋白基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟的mRNA雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾1.872kb雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNAmRNA3. mRNA的剪接 除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子連接。

12、 snRNA (small nuclear RNA)核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核酸蛋白體（SnRNP）snRNA內(nèi)含子以GU開始，AG結(jié)束5剪接點(diǎn)：GU3剪接點(diǎn)：AG分支點(diǎn)： CURAY5剪切點(diǎn)切開套索結(jié)構(gòu)3剪切點(diǎn)斷開SnRNP釋放剪接體snRNP與hnRNA第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng) 第二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng) 二、rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄45S - rRNA剪接18S - rRNA5.8S和28S-rRNArDNA內(nèi)含子內(nèi)含子28S5.8S18SRNA pol三、tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工tRNA前體RNA pol TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA加工步驟：切除5端多余的核苷酸形成3 CCAOH堿基的修飾內(nèi)含子的剪接堿基修飾（2）還原反應(yīng) 如：U DHU （3）核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng) 如：U （4）脫氨反應(yīng) 如：A I 如：G Gm（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）復(fù)習(xí)題1.不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄2.DNA和RNA生物合成的比較3.真核mRNA加工步驟不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄(asymmetric transcription) 在DNA分子雙鏈上某一區(qū)段，一股鏈可轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄 ； 模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一條單鏈上。 -10區(qū) Pribnow box，TATA盒 合