1、 轉錄轉錄(transcription)(transcription)：以：以DNADNA單鏈為單鏈為模板模板，核苷三，核苷三磷酸磷酸NTPNTP（ATP,GTP,CTP,UTPATP,GTP,CTP,UTP四種核糖核苷三磷酸）為四種核糖核苷三磷酸）為原料原料，在在RNARNA聚合酶催聚合酶催化下化下合成合成RNARNA鏈鏈的過程。的過程。轉錄的條件轉錄的條件： 模板模板DNA(不對稱轉錄）不對稱轉錄）原料NTP酶RNA聚合酶聚合酶產物mRNA, tRNA, rRNA配對A-U,T-A,G-C方向5 3引物不需要轉錄轉錄轉錄通用公式：模板Nn+NTP模板Nn+1+PPiMg2+RNA聚合酶1.

2、1.原料是原料是NTP NTP （ATP,GTP,CTP,UTPATP,GTP,CTP,UTP四種四種核糖核苷三磷酸核糖核苷三磷酸）。）。2.RNA2.RNA聚合酶聚合酶+ + 鎂鎂。3.3.起始鏈核苷酸為嘌呤核苷三磷酸，起始鏈核苷酸為嘌呤核苷三磷酸，5 5端保持三磷酸集團。端保持三磷酸集團。4.DNA4.DNA雙鏈上，一股鏈可轉錄，另一股不轉錄。雙鏈上，一股鏈可轉錄，另一股不轉錄。5.5.有意義鏈與反意義鏈并非固定不變。有意義鏈與反意義鏈并非固定不變。6.6.轉錄方向都是轉錄方向都是5 5 3 3模板鏈：模板鏈： 反意義鏈反意義鏈 antisense strand：以該鏈中的DNA堿基順序指

3、導RNA的合成-被轉錄的那條 DNA 鏈。編碼鏈編碼鏈： 有意義鏈有意義鏈 sense strand / template strand ：不被轉錄的那條DNA鏈。 幾個基本概念幾個基本概念 5- GCAGTACATGTC -3編碼鏈編碼鏈 DNA 3- CGTCATGTACAG-5模板鏈模板鏈 5- - GCAGUACAUGUC-3 mRNA N -Ala-Val-His-Val-C 蛋白質蛋白質有兩方面含義：有兩方面含義：1）DNA分子雙鏈上的某一區段，一股鏈用作模板指引轉錄，另一股鏈不轉錄；分子雙鏈上的某一區段，一股鏈用作模板指引轉錄，另一股鏈不轉錄；2）模版鏈并非永遠在同一單鏈上。）模

4、版鏈并非永遠在同一單鏈上。 雙鏈雙鏈DNA分子上分布著分子上分布著很多基因很多基因，并不是所有基因的轉錄均在同一條，并不是所有基因的轉錄均在同一條DNA單鏈上，單鏈上，而是一些基因在這條單鏈轉錄，另一些基因的轉錄在另一條單鏈上，而是一些基因在這條單鏈轉錄，另一些基因的轉錄在另一條單鏈上，DNA雙鏈一次只雙鏈一次只有一條鏈可作為模板轉錄有一條鏈可作為模板轉錄，稱之為，稱之為不對稱轉錄不對稱轉錄。 RNA 聚合酶 以DNA 為模板，催化 2個游離的 NTP形成 3，5-磷酸二酯鍵。1、大腸桿菌RNA聚合酶的組成西格瑪 全酶全酶 (Holo Enzyme)和核心酶和核心酶(Core Enzyme)C

5、ore Enzyme Holo Enzyme （1） 全酶（全酶（Holo Enzyme） 用于轉錄的用于轉錄的起始起始 依靠依靠空間結構空間結構與與DNA模板結合模板結合 專一性專一性地與地與DNA序列序列(啟動子啟動子)結合結合 （2） 核心酶核心酶 （Core Enzyme） 作用于轉錄的作用于轉錄的延伸過程延伸過程 依靠依靠靜電引力靜電引力與與DNA模板結合模板結合 非專一性非專一性的結合（與的結合（與DNA的序列無關）的序列無關） 2、各亞基的特點和功能、各亞基的特點和功能 （1） 因子因子 因子可因子可重復使用重復使用 修飾RNA聚合酶的構型 使Holo Enzyme 識別啟動子的

6、特定區域 不同的不同的因子識別不同的啟動子因子識別不同的啟動子 E.coli 中有中有五五種種因子（因子（70、32、54、28 、 24 ） 枯草桿菌中有枯草桿菌中有11種種因子因子（2）因子因子核心酶的組建因子核心酶的組建因子 促使促使RNApol 與與DNA模板鏈結合模板鏈結合 2 2 前端前端因子使模板因子使模板DNA雙鏈變單鏈雙鏈變單鏈 尾端尾端因子使單鏈因子使單鏈DNA重新聚合為雙鏈重新聚合為雙鏈 （3） 因子因子 促進促進RNA elongation 完成磷酸酯鍵的連接完成磷酸酯鍵的連接 Editing 功能（排斥與模板鏈不互補的堿基）功能（排斥與模板鏈不互補的堿基） E sit

7、e:對對NTP非專一性地結合非專一性地結合 （4） 因子因子 參與參與RNA非模板鏈的結合非模板鏈的結合 （充當（充當SSB） 構成構成Holoenzyme 后，后，因子含有兩個位點因子含有兩個位點 I site: 該位點專一性地結合該位點專一性地結合ATP或或GTP（利福霉素（利福霉素 rifamycin、利福平、利福平 rifampin）抑制）抑制I位點位點（利迪鏈菌素（利迪鏈菌素 streptollydigin）抑制）抑制E位點位點敏感度是指濃度抑制力：敏感度是指濃度抑制力：高（高（10-910-8mol/L），），中（中（10-510-4mol/L），），低（大于低（大于10-3mol

8、/L）。）。 一、真核生物的一、真核生物的RNApol 1、 三種三種RNApol： 根據對根據對 - 鵝膏蕈堿的敏感性不同而分類鵝膏蕈堿的敏感性不同而分類 RNApol 最不敏感最不敏感 （動、植、昆）（動、植、昆） RNApol 最敏感最敏感 RNApol 不同種類（物種）的敏感性不同不同種類（物種）的敏感性不同 2、 位置和轉錄產物位置和轉錄產物 RNApol 核仁核仁 活性所占比例最大活性所占比例最大 轉錄轉錄rRNA（5.8S、18S、 28S） RNApol 核質核質 主要負責主要負責 hnRNA、snRNA 的轉錄的轉錄 hnRNA（mRNA 前體，核不均一前體，核不均一RNA

9、heterogeneous nuclear RNA） snRNA（核內小分子（核內小分子 RNA small nulear RNA) RNApol 核質核質 負責負責 tRNA 二、二、 真核生物的啟動子真核生物的啟動子三三種種 RNApol 識別識別三三種啟動子種啟動子 三三種聚合酶種聚合酶需要不同的轉錄因需要不同的轉錄因子子-TF 、 TF 、TF 等等三三種轉錄方式種轉錄方式 三三種產物：種產物：RNA聚合酶聚合酶mRNA前體；前體；RNA聚合酶聚合酶rRNA；RNA聚合酶聚合酶tRNAt RNA 的轉錄包括的轉錄包括 promotion. elongation. termination

10、 三過程三過程 t 從啟動子從啟動子 (promoter)到終止子到終止子(terminator)稱為轉錄單稱為轉錄單 位位 (transcription unit)t 原核生物的轉錄單位原核生物的轉錄單位有操縱子有操縱子operont 真核生物中的轉錄單位真核生物中的轉錄單位無無 operon t 轉錄起點轉錄起點即轉錄原點記為即轉錄原點記為1，其上游記為負值，下游，其上游記為負值，下游 記為正值記為正值 upstream start point downstream10110一、原核生物啟動子和終止子啟動子（promoter）:RNA聚合酶的結合區域。啟動子的特點啟動子的特點:(1)在轉錄

11、起始點的5端(2)TTGACA:Sextama框，RNA聚合的識別部位（酶靠亞基與之結合），在-35區。(3)TATAAT: Pribnow 框，RNA聚合酶的結合區，在-10區。Pribnow 框框結合位點結合位點Sextama框框識別位點識別位點（1） Sextama 框（框（Sextama Box） RNA聚合酶的聚合酶的松弛結合松弛結合（只為識別），（只為識別）， RNA聚合酶依靠其聚合酶依靠其亞基亞基識別該位點識別該位點 決定了啟動子的強度決定了啟動子的強度 不同啟動子中位置略有變動不同啟動子中位置略有變動（2） Pribonow 框（框（Pribonow Box） RNA聚合酶的牢

12、固結合位點聚合酶的牢固結合位點 一致序列：一致序列：TATAAT原核生物的終止子終止子：終止子：提供轉錄終止信號的一段提供轉錄終止信號的一段 DNA DNA 序列序列。兩個主要特征：1.反向重復序列：5-CGGATG|CATCCG-3 3-GCCTAC|GTAGGC-5 反向序列的長度和GC含量直接影響RNA二級結構的穩定性!2. 反向重復序列后接寡聚U二、真核生物啟動子真核生物啟動子 真核生物中有三種不同的真核生物中有三種不同的RNA聚合酶，聚合酶，因此也有三種不同的因此也有三種不同的啟動子啟動子，其中以，其中以啟動子啟動子最為復雜最為復雜。 （1 1）有多種元件：）有多種元件：TATATA

13、TA框，框，GCGC框，框，CAATCAAT框，框，OCTOCT等；等；（2 2）結構不恒定；）結構不恒定；（3 3）它們的位置、序列、距離和方向都不完全相同；）它們的位置、序列、距離和方向都不完全相同；（4 4）有的有遠距離的）有的有遠距離的調控元件調控元件，元件起到控制，元件起到控制轉錄效率轉錄效率和和選擇起始位點選擇起始位點的的作用；作用；（5 5）轉錄時先和其它）轉錄時先和其它轉錄激活因子轉錄激活因子結合，再和聚合酶結合。結合，再和聚合酶結合。 增強子增強子 -200 （1）TATA框：順序框：順序TATAATAAT，在轉錄起始點上游約，在轉錄起始點上游約-25-30bp處，基本上由處

14、，基本上由A-T堿基對組成，堿基對組成，RNA聚合酶與聚合酶與TATA框牢固框牢固結合之后才能結合之后才能開始開始轉錄轉錄。 （2）CAAT框：順序框：順序GGGTCAATCT，位于轉錄起始點上游約，位于轉錄起始點上游約-80-100bp處，也是處，也是RNA聚合酶的一個結合處，聚合酶的一個結合處，控制著轉錄起控制著轉錄起始的始的頻率頻率。 （3）GC框：有兩個拷貝，位于框：有兩個拷貝，位于CAAT框的兩側，由框的兩側，由GGCGGG組成，是一個組成，是一個轉錄調節區轉錄調節區。二、延伸二、延伸 以原核生物的以原核生物的RNA連延伸過程為代表連延伸過程為代表n亞基脫離酶分子：亞基脫離酶分子：核

15、心酶與核心酶與DNA的結合變松的結合變松較容易繼續前移。較容易繼續前移。n核心酶無專一性，能核心酶無專一性，能轉錄模板上的任何序列轉錄模板上的任何序列，包括在轉錄后加工時待切除，包括在轉錄后加工時待切除的的居間序列居間序列。n脫離核心酶的脫離核心酶的亞基亞基可與另外的核心酶結合可與另外的核心酶結合，參與另一轉錄過程。，參與另一轉錄過程。n隨著轉錄不斷延伸，隨著轉錄不斷延伸，DNA雙鏈順次地被打開雙鏈順次地被打開，并接受新來的堿基配對，合，并接受新來的堿基配對，合成成新的磷酸二酯鍵新的磷酸二酯鍵后，后，核心酶向前移去核心酶向前移去，使用過的，使用過的模板重新關閉模板重新關閉，恢復原，恢復原來的雙

16、鏈結構。來的雙鏈結構。n一般合成的一般合成的RNA鏈對鏈對DNA模板具有模板具有高度的忠實性高度的忠實性。nRNA合成的速度，合成的速度，原核原核為為2550個核苷酸個核苷酸/秒，秒，真核真核為為45100個核苷酸個核苷酸/秒。秒。 三、終止三、終止終止：包括終止：包括停止延伸停止延伸+釋放釋放RNA聚合酶聚合酶及及合成的合成的RNA。原核生物：原核生物：基因或操縱子的末端通常有一段終止序列即基因或操縱子的末端通常有一段終止序列即終止子。終止子。真核生物：真核生物：DNA上也有轉錄終止的信號區。轉錄單元的上也有轉錄終止的信號區。轉錄單元的3端均富有端均富有AT序列序列，在，在相隔相隔030bp

17、之后又出現之后又出現TTTT序列序列（通常是（通常是35個個T）。）。 轉錄產物的后加工轉錄產物的后加工1.mRNA前體的后加工前體的后加工 原核mRNA的原始轉錄產物都可直接用于翻譯； 真核mRNA一般都有相應的前體，前體必須經過后加工才能用于轉譯蛋白質。 真核mRNA的原始轉錄產物- hn RNA-最終被加工成成熟的mRNA。 后加工：后加工： 戴帽：裝上戴帽：裝上5端帽子端帽子，轉錄產物的，轉錄產物的5端核苷酸端核苷酸的的2位羥基被甲基化，裝上位羥基被甲基化，裝上甲基化的帽子甲基化的帽子。 Cap的重要性：的重要性：為為核糖體識別核糖體識別mRNA提供信號提供信號；可增加可增加mRNA穩

18、定性，保護其在轉運時穩定性，保護其在轉運時免遭核酸免遭核酸酶水解酶水解。剪接：剪接： 將將hnRNA中的中的內含子內含子切除切除，將，將外顯子外顯子拼接拼接。內含子參與轉錄但不表達內含子參與轉錄但不表達，轉錄后轉錄后RNA的分子量比的分子量比成熟成熟mRNA大幾倍或幾十倍大幾倍或幾十倍，因此需要，因此需要切除內含子切除內含子，連接外顯子連接外顯子。加帽加帽5端：端：m7GpppGpN 作用作用:穩定穩定mRNA 5端和翻譯的起始有端和翻譯的起始有關關加尾加尾3端端: polyA尾巴尾巴作用：穩定作用：穩定mRNA和翻譯模板活性有關和翻譯模板活性有關mRNA前體的剪接前體的剪接剪除內含子，連接外顯子剪除內含子，連接外顯子2.tRNA前體的后加工前體的后加工 tRNA前體前體有兩類：有兩類： 單個單個tRNA前體，在前體，在5和和3端各有一段多余順序；