第十二章

RNA的生物合成5‘5‘3‘3‘E第十二章5‘5‘3‘3‘E1學習目的與要求：

1.

RNA轉錄的概念，機制及過程2.RNA轉錄酶的組成，特點及其作用3.RNA轉錄后的加工修飾的方式4.RNA的復制方式重點：

1.RNA轉錄的機制及過程2.啟動子的組成，特點

3.終止子的特點及終止方式4.RNA轉錄后的加工修飾方式難點：

1.RNA轉錄后的加工修飾的方式

2.RNA轉錄的終止方式學習目的與要求：2在生物界，RNA合成有兩種方式：一是DNA指導的RNA合成,生物體內的主要合成方式。另一種是RNA指導的RNA合成，此種方式常見于病毒。轉錄產生的初級轉錄本是RNA（RNAprecursor），需經加工過程（processing）方具有生物學活性。第一節.DNA指導的RNA合成一.轉錄的概念

DNA攜帶的遺傳信息（基因）傳遞給RNA分子的過程稱轉錄（transcription

）。在生物界，RNA合成有兩種方式：一是DNA指導的RNA3二.RNA轉錄的機制1.不對稱轉錄

不對稱轉錄:轉錄時，雙鏈DNA中只有一條鏈作為轉錄的模板，這種轉錄方式稱作不對稱轉錄。

模板鏈(templatestrand)及反意義鏈(antisensestrand):

指導RNA合成的DNA鏈為模板鏈，又稱反意義鏈。

編碼鏈(codingstrand)及有意義鏈(sensestrand)：

不作為轉錄的另一條DNA鏈為編碼鏈，又稱有意義鏈。由于基因分布于不同的DNA單鏈中，即某條DNA單鏈對某個基因是模板鏈，而對另一個基因則是編碼鏈。RNA在轉錄時每次只轉錄DNA上的一部分信息這種轉錄方式稱作部分轉錄。2.部分轉錄二.RNA轉錄的機制1.不對稱轉錄不對稱轉錄:轉錄4不對稱轉錄部分轉錄不對稱轉錄部分轉錄5轉錄產物的種類原核生物--多順反子真核生物--單順反子轉錄產物的種類原核生物--多順反子真核生物--單順反子6三.RNA聚合酶（DDRP）(一).RNA聚合酶的性質模板:

單鏈DNA模板底物：

四種NTP輔因子：

Mg2+/Mn2+合成方向：

RNA5'→3'作用：連接方式–3’，5'磷酸二酯鍵起始核苷酸：5′—末端的常為GTP或ATP三.RNA聚合酶（DDRP）(一).RNA聚合酶的性質模板7(二).原核生物（大腸桿菌）的RNA聚合酶組成分子量功能全酶核心酶αββ’σ數目2111136.5KD150KD160KD70KD11KD識別起始位點功能不清楚與DNA模板結合起催化作用與啟動子結合ρ646KD終止因子(二).原核生物（大腸桿菌）的RNA聚合酶組成分子量功能全8(三).真核生物的RNA聚合酶分子量(KDa)轉錄產物（前體）

種類

分布

A(I)

B(II)

C(III)

核仁

核質

核質

不敏感(10-3

mol/l)高度敏感

(10-9

-10mol/l)中度敏感

(10-4-5

mol/l)rRNA(18s,28s,5.8s)hnRNA

tRNA,5srRNA

性質

活性50～70％20～40％10％500～700～700反應條件低離子強度要求Mg2+或Mn2+高離子強度高Mn2+濃度α—鵝膏蕈堿效應

(三).真核生物的RNA聚合酶分子量(KDa)轉錄產物（前9四.啟動子和轉錄因子(一).啟動子(Promoter)3’5’+1轉錄起始點AACTGTATATTATTGACATATAAT5’3’－35序列

Sextama框－10序列Pribnow框1.啟動子的結構四.啟動子和轉錄因子(一).啟動子(Promoter)3’5102.真/原核生物啟動子的結構特點原核生物真核生物位置起始部位識別部位結合部位特點特點位置Sextama框－35序列－10序列Pribnow框－70序列+1+1Hogness框T/CT/C－25序列CAAN序列生物組成2.真/原核生物啟動子的結構特點原核生物真核生物位置起始部位11(二).轉錄因子轉錄因子：RNA聚合酶起轉錄需要的蛋白質輔助因子1.通用轉錄因子/基本轉錄因子（GTF）：識別起動子

如：TFII-X（X=A---F）6種

II類啟動必需(RNA聚合酶II識別的)2.轉錄輔助因子：識別啟動子上游元件(二).轉錄因子轉錄因子：RNA聚合酶起轉錄需要的蛋白質輔助12五.終止子和終止因子(terminater/terminators)(一).終止子的結構五.終止子和終止因子(terminater/terminat13(二).轉錄的終止方式1.弱終止子：依賴ρ因子（終止因子)的終止

NusA蛋白識別DNA鏈上的終止信號，在ρ因子幫助終止。

2.強終止子：(1)在終止點之前具有一段富含G-C的回文區域。（2）富含G-C的區域之后是一連串的dA堿基序列，它們轉錄的RNA鏈的末端為一連串U（連續6個）。轉錄終止信號有兩種情況(二).轉錄的終止方式1.弱終止子：依賴ρ因子（終止因子)14六.RNA轉錄的過程(一).RNA轉錄的起始1.核心酶在σ亞基參與下，辯別啟動子的識別部位2.全酶與識別部位結合，滑向結合部位與模板緊密結合,解鏈3.滑向起始點,轉錄從起始點開始，合成第一個三磷酸核苷.(二).RNA轉錄的延伸1.σ亞基從全酶中解離2.核心酶的構象發生變化，與模板DNA的結合變得較為松弛，以一定速度沿3，—5，方向滑動3.NTP為底物，在RNA鏈3，—OH末端上生成磷酸二酯鍵(三).RNA轉錄的終止1.RNA聚合酶滑動到模板的終止部位時，酶的作用受阻2.RNA聚合酶核心酶模板上脫落3.RNA鏈釋放六.RNA轉錄的過程(一).RNA轉錄的起始1.核心酶在σ15-35-10pppG或pppA5‘5‘3‘3‘模板鏈E起始延伸終止-35-10pppG或pppA5‘5‘3‘3‘模板鏈E起始16識別解鏈起始延伸終止識別17原核生物的mRNA轉錄后一般不需要加工，轉錄的同時即進行翻譯（半壽期短）。第二節、RNA轉錄后加工修飾一.真核mRNA前體的加工1.5’-末端加上帽子結構0型：m7G5’ppp5’NpI型：m7G5’ppp5’NmpNpII型：m7G5’ppp5’NmpNmp2.3’-末端加上polyA結構真核生物加上：150-200A原核生物加上：50-100A原核生物的mRNA轉錄后一般不需要加工，轉錄的同時即第二節、183.拼接去除內含子，連接外顯子3.拼接去除內含子，連接外顯子19二.rRNA前體的轉錄后加工rRNA基因之間以縱向串聯的方式重復排列。

加工過程：1.剪切作用：需核酸酶參與。

2.甲基化修飾：修飾在堿基上。

原核rRNA加工：rRNA含非轉錄的間隔區，其產物中含tRNA真核rRNA加工：

1.5S自成體系加工少無修飾和剪接。

2.45S加工中含剪切和甲基化修飾，需核酸酶。二.rRNA前體的轉錄后加工rRNA基因之間以縱向串聯的201.原核生物rRNA前體加工2.真核生物rRNA前體加工P45RNaseIIIRNaseM16stRNA16s23s5stRNA23s5sP30P17.5P25P71.原核生物rRNA前體加工2.真核生物rRNA前體加工P421三.tRNA前體的加工tRNA前體在tRNA剪切酶的作用下，切成一定在小的tRNA分子1.3’-末端5’-末端及間隔區切除2.3’-末端加上CCA3.堿基的修飾：甲基化、脫氨和還原作用三.tRNA前體的加工tRNA前體在tRNA剪切酶的作用22某些RNA病毒可以以自身RNA為模板進行復制。不同的RNA病毒復制方式不同5-RNA533+RNA釋放釋放353355+RNA+RNA-RNA-RNA及

+

RNA的合成方向均為5‘3’第三節、RNA的復制合成（RNA指導的RNA合成）如：+RNA的復制某些RNA病毒可以以自身RNA為模板進行復制。5-RNA23第十二章

RNA的生物合成5‘5‘3‘3‘E第十二章5‘5‘3‘3‘E24學習目的與要求：

1.

RNA轉錄的概念，機制及過程2.RNA轉錄酶的組成，特點及其作用3.RNA轉錄后的加工修飾的方式4.RNA的復制方式重點：

1.RNA轉錄的機制及過程2.啟動子的組成，特點

3.終止子的特點及終止方式4.RNA轉錄后的加工修飾方式難點：

1.RNA轉錄后的加工修飾的方式

2.RNA轉錄的終止方式學習目的與要求：25在生物界，RNA合成有兩種方式：一是DNA指導的RNA合成,生物體內的主要合成方式。另一種是RNA指導的RNA合成，此種方式常見于病毒。轉錄產生的初級轉錄本是RNA（RNAprecursor），需經加工過程（processing）方具有生物學活性。第一節.DNA指導的RNA合成一.轉錄的概念

DNA攜帶的遺傳信息（基因）傳遞給RNA分子的過程稱轉錄（transcription

）。在生物界，RNA合成有兩種方式：一是DNA指導的RNA26二.RNA轉錄的機制1.不對稱轉錄

不對稱轉錄:轉錄時，雙鏈DNA中只有一條鏈作為轉錄的模板，這種轉錄方式稱作不對稱轉錄。

模板鏈(templatestrand)及反意義鏈(antisensestrand):

指導RNA合成的DNA鏈為模板鏈，又稱反意義鏈。

編碼鏈(codingstrand)及有意義鏈(sensestrand)：

不作為轉錄的另一條DNA鏈為編碼鏈，又稱有意義鏈。由于基因分布于不同的DNA單鏈中，即某條DNA單鏈對某個基因是模板鏈，而對另一個基因則是編碼鏈。RNA在轉錄時每次只轉錄DNA上的一部分信息這種轉錄方式稱作部分轉錄。2.部分轉錄二.RNA轉錄的機制1.不對稱轉錄不對稱轉錄:轉錄27不對稱轉錄部分轉錄不對稱轉錄部分轉錄28轉錄產物的種類原核生物--多順反子真核生物--單順反子轉錄產物的種類原核生物--多順反子真核生物--單順反子29三.RNA聚合酶（DDRP）(一).RNA聚合酶的性質模板:

單鏈DNA模板底物：

四種NTP輔因子：

Mg2+/Mn2+合成方向：

RNA5'→3'作用：連接方式–3’，5'磷酸二酯鍵起始核苷酸：5′—末端的常為GTP或ATP三.RNA聚合酶（DDRP）(一).RNA聚合酶的性質模板30(二).原核生物（大腸桿菌）的RNA聚合酶組成分子量功能全酶核心酶αββ’σ數目2111136.5KD150KD160KD70KD11KD識別起始位點功能不清楚與DNA模板結合起催化作用與啟動子結合ρ646KD終止因子(二).原核生物（大腸桿菌）的RNA聚合酶組成分子量功能全31(三).真核生物的RNA聚合酶分子量(KDa)轉錄產物（前體）

種類

分布

A(I)

B(II)

C(III)

核仁

核質

核質

不敏感(10-3

mol/l)高度敏感

(10-9

-10mol/l)中度敏感

(10-4-5

mol/l)rRNA(18s,28s,5.8s)hnRNA

tRNA,5srRNA

性質

活性50～70％20～40％10％500～700～700反應條件低離子強度要求Mg2+或Mn2+高離子強度高Mn2+濃度α—鵝膏蕈堿效應

(三).真核生物的RNA聚合酶分子量(KDa)轉錄產物（前32四.啟動子和轉錄因子(一).啟動子(Promoter)3’5’+1轉錄起始點AACTGTATATTATTGACATATAAT5’3’－35序列

Sextama框－10序列Pribnow框1.啟動子的結構四.啟動子和轉錄因子(一).啟動子(Promoter)3’5332.真/原核生物啟動子的結構特點原核生物真核生物位置起始部位識別部位結合部位特點特點位置Sextama框－35序列－10序列Pribnow框－70序列+1+1Hogness框T/CT/C－25序列CAAN序列生物組成2.真/原核生物啟動子的結構特點原核生物真核生物位置起始部位34(二).轉錄因子轉錄因子：RNA聚合酶起轉錄需要的蛋白質輔助因子1.通用轉錄因子/基本轉錄因子（GTF）：識別起動子

如：TFII-X（X=A---F）6種

II類啟動必需(RNA聚合酶II識別的)2.轉錄輔助因子：識別啟動子上游元件(二).轉錄因子轉錄因子：RNA聚合酶起轉錄需要的蛋白質輔助35五.終止子和終止因子(terminater/terminators)(一).終止子的結構五.終止子和終止因子(terminater/terminat36(二).轉錄的終止方式1.弱終止子：依賴ρ因子（終止因子)的終止

NusA蛋白識別DNA鏈上的終止信號，在ρ因子幫助終止。

2.強終止子：(1)在終止點之前具有一段富含G-C的回文區域。（2）富含G-C的區域之后是一連串的dA堿基序列，它們轉錄的RNA鏈的末端為一連串U（連續6個）。轉錄終止信號有兩種情況(二).轉錄的終止方式1.弱終止子：依賴ρ因子（終止因子)37六.RNA轉錄的過程(一).RNA轉錄的起始1.核心酶在σ亞基參與下，辯別啟動子的識別部位2.全酶與識別部位結合，滑向結合部位與模板緊密結合,解鏈3.滑向起始點,轉錄從起始點開始，合成第一個三磷酸核苷.(二).RNA轉錄的延伸1.σ亞基從全酶中解離2.核心酶的構象發生變化，與模板DNA的結合變得較為松弛，以一定速度沿3，—5，方向滑動3.NTP為底物，在RNA鏈3，—OH末端上生成磷酸二酯鍵(三).RNA轉錄的終止1.RNA聚合酶滑動到模板的終止部位時，酶的作用受阻2.RNA聚合酶核心酶模板上脫落3.RNA鏈釋放六.RNA轉錄的過程(一).RNA轉錄的起始1.核心酶在σ38-35-10pppG或pppA5‘5‘3‘3‘模板鏈E起始延伸終止-35-10pppG或pppA5‘5‘3‘3‘模板鏈E起始39識別解鏈起始延伸終止識別40原核生物的mRNA轉錄后一般不需要加工，轉錄的同時即進行翻譯（半壽期短）。第二節、RNA轉錄后加工修飾一.真核mRNA前體的加工1.5’-末端加上帽子結構0型：m7G5’ppp5’NpI型：m7G5’ppp5’NmpNpII型：m7G5’ppp5’NmpNmp2.3’-末端加上polyA結構真核生物加上：150-200A原核生物加上：50-100A原核生物的mRNA轉錄后一般不需要加工