中山大學(xué)分子生物學(xué)復(fù)習(xí)總結(jié)

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載1 .原核基因組與真核基因組(prokaryoticgenomesandeukaryoticgenomes)大小(size):原核生物的一般都比較小，且變化范圍也不大(最大/最小約為20)。真核生物的一般要比原核生物的大很多，且變化范圍也很大(最大/最小可達8萬)基因結(jié)構(gòu)(genestructure:continuouscodingsequences,splitgenes原核基因組：環(huán)狀，較小；通常由單拷貝或低拷貝(low-copy)的DNA序列組成；基因排列緊密，較少非編碼序列astreamlined"真核基因組：多線狀；大小一般要比類核基因組大好幾個數(shù)量級，且變化

2、范圍很大；有大量的非編碼序列(重復(fù)序列、內(nèi)含子等)非編碼序歹U(non-codingsequences:repeatedsequences,introns局部分布的重復(fù)序列(localizedrepeatedsequences)：串聯(lián)式(tandem)的高度重復(fù)序列(highlyrepeatedsequences：重復(fù)單位的長度從幾bp到幾百bp,可重復(fù)幾十萬次或更多，常見于著絲粒、端粒和異染色質(zhì)區(qū)域散布的重復(fù)序歹U(dispersedrepeatedsequences:短的散布式重復(fù)序列(shortinterspersedelements,SINEs):500bp以下，可重復(fù)10A5次或更多

3、，很多SINEs都是反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子(retroposon);長的散布式重復(fù)序列(longinterspersedelements,LINEs):5kb以上，可重復(fù)10A4次或更多，很多LINEs也是與反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子相關(guān)的序列內(nèi)含子(intron)：I類(groupIintron)、II類(groupIIintron)、III類(groupIIIintron)、核mRNA內(nèi)含子(nuclearmRNAintron),即剪接體內(nèi)含子(spliceosomalintron)、核tRNA內(nèi)含子(nucleartRNAintron)、古細菌內(nèi)含子(archaebacterialintron)名田胞器基因組(

4、organellegenomes:mitochondrialgenomes,chloroplastgenomes線粒體基因組：在不同類型的生物中變化很大多細胞動物：細小、致密，沒有或很少非編碼序列高等植物：復(fù)雜、不均一，比動物的大得多原生動物、藻類、真菌：或偏向于動物型，或偏向于植物型，但又有其各自的獨特之處葉綠體基因組：比較均一，85292kb(大部分都在120160kb之內(nèi))2 .轉(zhuǎn)錄(transcription)11)RNA聚合酶(RNApolymerase)原核生物：1種，全酶(holoenzyme)由核心酶與。亞基組成，。亞基的作用真核生物：3種，由多個亞基組成cis-順式、同一分子

5、trans-反式、不同分子invivo體內(nèi)、細胞內(nèi)invitro體外、無細胞體系insitu原位insilico基于生物信息學(xué)的研究體系sensestrand有義鏈)=nontemplatestrandantisensestrand(反義鏈)=templatestrand(2)順式作用元件與反式作用因子(cis-actingelementsandtrans-actingfactors)啟動子(promoters)增強子(enhancers)為順式作用元件原核啟動子：-10box(Pribnowbox),-35box真核啟動子：I類，II類，III類RNA聚合酶I識別的啟動子(I類啟動子，cla

6、ssIpromoters)RNA聚合酶II識別的啟動子(II類啟動子，classIIpromoters)RNA聚合酶III識別的啟動子(III類啟動子，classIIIpromoters)增強子：較多在真核生物中存在；能增強轉(zhuǎn)錄的元件，但又不是啟動子的一部分(無位置、學(xué)習(xí)必備歡迎下載方向的限制），增強子常在啟動子的上游，但也可以在基因內(nèi)部（如內(nèi)含子中）轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactors）為反式作用因子，真核基因的轉(zhuǎn)錄需反式作用因子通用轉(zhuǎn)錄因子能使聚合酶結(jié)合到啟動子上，形成預(yù)起始復(fù)合物（preinitiationcomplex）,包括形成開啟的啟動子復(fù)合物（openpromote

7、rcomplex）,但只能導(dǎo)致基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄通用轉(zhuǎn)錄因子：I類，II類，III類II類因子：PolymeraseII轉(zhuǎn)錄所需的通用轉(zhuǎn)錄因子II類預(yù)起始復(fù)合物：包含有RNA聚合酶II及6種通用轉(zhuǎn)錄因子：TFIIA、TFIIB、TFIID、TFIIE、TFIIF、TFIIH。TFIID在TFIIA的協(xié)助下，首先結(jié)合到TATAbox,形成DA復(fù)合物，然后TFIIB再結(jié)合上去。TFIIF協(xié)助PolymeraseII結(jié)合到DNA鏈上（-34至+17區(qū)域）TFIIHE、TFIIH結(jié)合到復(fù)合物體中，形成DABPolFEH預(yù)起始復(fù)合物TFIID的結(jié)構(gòu)及功能：TFIID本身是一個復(fù)合物，含1個TATAbox結(jié)合

8、蛋白（TATAbox-bindingprotein,TBP）和810個TBP相聯(lián)因子（TBP-associatedfactors,TAFs,orTAFIIs）TATAbox結(jié)合蛋白（TBP）:序列非常保守的一種蛋白質(zhì)（約38kD）,包含180個氨基酸的竣基末端，該末端是TATAbox結(jié)合域（bindingdomain）TBP是馬鞍形的，結(jié)合到DNA雙螺旋的小溝上，能使TATAbox彎曲80°TBP相聯(lián)因子（TAFIIs）:至少有8種，序列上也相當保守主要功能：促進轉(zhuǎn)錄、與啟動子的元件相互作用（起始子、下游元件）、與基因特異轉(zhuǎn)錄因子相互作用、TAFIIs中的TAFII250還有酶的功能

9、，如作為組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶TFIIA:在酵母中有2個亞基，在果蠅和人中有3個亞基；TFIIA可以看成是一種TAFII（與TBP結(jié)合，能穩(wěn)定TFIID與啟動子之間的結(jié)合）；在體外體系中，TFIIA并非必不可少TFIIB:單亞基的因子（35kD）;能把TFIID與TFIIF/PolII相連在一起，即是聚合酶II結(jié)合到預(yù)起始復(fù)合物所必需的；能與一些基因特異轉(zhuǎn)錄因子相互作用，促進轉(zhuǎn)錄TFIIF的結(jié)構(gòu)及功能：由2條多肽構(gòu)成：RAP30與RAP70（RAPstandsforRNApolymeraseII-associatedprotein）;RAP30與E.coli的。因子有一定的同源性，能使TFIIF結(jié)合

10、到PolII;FIIF與PolII結(jié)合后，能減少聚合酶與DNA之間非特異的相互作用，引導(dǎo)聚合酶到已結(jié)合有TFIID、TFIIA和TFIIB的啟動子上TFIIE:有2個亞基（56kD,34kD）,每個亞基在TFIIE中都有2個拷貝（總分子量約為200kD）;能結(jié)合到DABPolF的復(fù)合體上，對轉(zhuǎn)錄有促進作用TFIIH:最后一個結(jié)合到預(yù)起始復(fù)合物的通用轉(zhuǎn)錄因子，結(jié)構(gòu)、功能均復(fù)雜功能之一是使PolII最大一個亞基的竣基末端域（CTD）磷酸化，即使PolIIA變?yōu)镻olIIO,從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄起始到轉(zhuǎn)錄延伸過渡；具有DNA解螺旋酶（helicase）的活性，這是聚合酶離開啟動子往前轉(zhuǎn)錄（promoterc

11、learance）所需的I類因子（classIfactors）：PolymeraseI轉(zhuǎn)錄所需的通用轉(zhuǎn)錄因子I類預(yù)起始復(fù)合物：RNA聚合酶I和2種通用轉(zhuǎn)錄因子（I類因子）：SL1、UBF（上游結(jié)合因子，upstream-bindingfactor）SL1由TBP（TATAbox結(jié)合蛋白）與3種TAFs（TAFIs,TBP相聯(lián)因子）組成的復(fù)雜蛋白質(zhì)SL1并不直接與啟動子結(jié)合，但它能加強UBF與啟動子的結(jié)合，促進預(yù)起始復(fù)合物的形成SL1還是rRNA基因轉(zhuǎn)錄的物種特異性的決定因素之一UBF由2條多肽構(gòu)成（97kD和94kD）,而97kD的多肽即具UBF的活性能與I類啟動子的核心元件及UCE（上游控制

12、元件）的位點結(jié)合，再與SL1一起，促進轉(zhuǎn)錄學(xué)習(xí)必備歡迎下載III類因子(classIIIfactors):PolymeraseIII轉(zhuǎn)錄所需的通用轉(zhuǎn)錄因子，有TFIIIA、TFIIIB、TFIIICTFIIIB和TFIIIC是所有在基因內(nèi)部有III類啟動子的基因的轉(zhuǎn)錄所需的，5SrRNA基因的轉(zhuǎn)錄還需要TFIIIATFIIIA一類含鋅指"(zincfinger)的DNA結(jié)合蛋白的成員；鋅指是4個氨基酸與1個Zn離子結(jié)合，再加上其他的氨基酸，構(gòu)成手指狀；在TFIIIA中，4個氨基酸是cys-cyshis-his,一連9個鋅指；鋅指能使蛋白質(zhì)與DNA緊密結(jié)合TFIIIB和TFIIIC:兩

13、者是一起共同起作用的TFIIIC結(jié)合到基因內(nèi)部的啟動子中(如果是5SrRNA基因，則先有TFIIIA結(jié)合到啟動子區(qū))，再幫助TFIIIB結(jié)合到啟動子上游區(qū)(轉(zhuǎn)錄起始位點上游)，而TFIIIB則幫助PolIII結(jié)合在起始位點周圍；轉(zhuǎn)錄開始后，TFIIIC(或TFIIIA和C)被除去，而TFIIIB留在原位，可促進另一輪的轉(zhuǎn)錄具外部啟動子的基因的轉(zhuǎn)錄因子TFIIIB含有TBP(TATAbox結(jié)合蛋白)及一些TAFIIIs,可結(jié)合到啟動子的TATAbox,從而促進轉(zhuǎn)錄，可能還需要其他一些通用轉(zhuǎn)錄因子TBP在3類轉(zhuǎn)錄因子中的作用與TATAbox結(jié)合，組織預(yù)起始復(fù)合物(特別是對于沒有TATAbox的啟動

14、子)，促進轉(zhuǎn)錄基因特異轉(zhuǎn)錄因子(激活子)(1)基本結(jié)構(gòu)：一般有2個功能域即DNA結(jié)合域(DNA-bindingdomain)和轉(zhuǎn)錄激活域(transcription-activatingdomain)；許多激活子還有二聚體化域(dimerizationdomain)DNA結(jié)合域的結(jié)構(gòu)鋅指(zincfingers):不少激活子(如Sp1)都有該結(jié)構(gòu)，鋅指結(jié)構(gòu)一般連續(xù)出現(xiàn)多次，由1個:-螺旋與1反向平行的P層片構(gòu)成，ot-螺旋上的2個AA和B層片上的2個AA與1個Zn離子結(jié)合，指”上(8螺旋上)的某些AA就決定了其與DNA結(jié)合的特異性GAL4蛋白質(zhì)(theGAL4protein)：酵母中的一種激活

15、子，DNA結(jié)合域與鋅指相似，但含有6個半胱氨酸和2個鋅離子，有一個與DNA進行識別的區(qū)域(a-螺旋)，決定其與DNA結(jié)合的特異性核受體(thenuclearreceptors)：與管體激素相互作用，組成激素-受體復(fù)合物，起激活子的作用，核受體的DNA結(jié)合域含有2個鋅離子，每一個鋅離子分別與4個半胱氨酸結(jié)合，參與形成一指狀結(jié)構(gòu)，其中一指”(氨基末端的指”)上有專門用于識別DNA特異序列的a螺旋同源異形域(homeodomains)：在很多激活子中都存在，由基因中的同源異形框(homeobox)編碼，而同源異形框一般是基因中的一個外顯子，約180nt,編碼60AA,十分保守；同源異形框最初在果蠅的

16、發(fā)育調(diào)節(jié)基因中發(fā)現(xiàn)，這些基因的突變稱為同源異形突變(homeoticmutation),會引起軀體結(jié)構(gòu)的重大改變；含同源異形框的基因又稱為同源異形基因(homeoticgenes,homeobox-containinggenes)每個同源異形域含3個a-螺旋，第二、第三個形成一種螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋"(helix-turn-helix)結(jié)構(gòu)，而第三個螺旋起到識別DNA特異序列的作用；另外，同源異形域的氨基末端也插入到DNA的小溝中bZIP和bHLH域：又稱堿性域(thebasicdomain),能與DNA結(jié)合及形成二聚體；b表示堿性區(qū)；ZIP表示亮氨酸拉鏈(leucinezipper);

17、HLH表示螺旋-環(huán)-螺旋"(helix-loop-helix)bZIP:每個單體構(gòu)成亮氨酸拉鏈的一半：在一條a-螺旋中，每7個AA就有1個leucine,因而leucine都在螺旋的一面；2個單體相互作用，就可構(gòu)成一條拉鏈”；與DNA結(jié)合的部學(xué)習(xí)必備歡迎下載分是拉鏈”下的堿性區(qū)，它們必須在bZIP形成二聚體后，才能與DNA特異識別、結(jié)合bHLH:與DNA的復(fù)合體結(jié)構(gòu)和bZIP-DNA復(fù)合體相似；helix-loop-helix為二聚體化域；較長的螺旋有堿性區(qū)，能與DNA特異結(jié)合轉(zhuǎn)錄激活域似乎無特定且明顯的結(jié)構(gòu)，但可分3類：酸性域(acidicdomains):富含酸性氨基酸，如酵母G

18、AL4的激活域富含谷氨酰胺域(glutamine-richdomains):富含谷氨酰胺，如Sp1中的2個激活域富含脯氨酸域(proline-richdomains):富含脯氨酸，如CTF中的激活域(2)激活子的功能1、促進通用轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到啟動子上(促進TFIID結(jié)合到啟動子(預(yù)起始復(fù)合物)、促進TFIIB結(jié)合到預(yù)起始復(fù)合物、促進TFIIF/PolII、TFIIE結(jié)合到預(yù)起始復(fù)合物)2、促進RNA聚合酶II的全酶(holoenzyme)結(jié)合到啟動子，形成完整的預(yù)起始復(fù)合物3、至少在一些基因中，激活子通過促進整個全酶結(jié)合到啟動子區(qū)域而激活轉(zhuǎn)錄4、激活子是使增強子能遠距離作用的原因4種可能性(第

19、三、四種可能性較符合實際情況):Coiling(changeintopology)、Sliding>Looping、Facilitatedtracking(loopingandtracking)(3)多順反子轉(zhuǎn)錄與單順反子轉(zhuǎn)錄多順反子轉(zhuǎn)錄是原核生物的轉(zhuǎn)錄方式：操縱子(operons)Operon:Agroupofcontiguous,coordinatelycontrolledgenes經(jīng)典模型：乳糖操縱子(thelacoperon)有：lacZ:P-半乳糖甘酶(P-galactosidase)基因、lacY:半乳糖背透過酶(galactosidepermease)基因、lacA:半乳糖

20、昔乙?；D(zhuǎn)移酶(galactosidetransacetylase)基因、lacI:調(diào)節(jié)基因(regulatorygene)、Operator:操縱區(qū)、Repressor:阻遏子(阻遏物)、Inducer:誘導(dǎo)物(異構(gòu)乳糖，allolactose)通過阻遏基因(阻遏物)與操縱區(qū)，lacZ、lacY、lacA這3個結(jié)構(gòu)基因是一起被調(diào)控的，它們組成了一個操縱子(thelacoperon)阻遏的機制(兩種假說)聚合酶與阻遏物可一起結(jié)合在lacoperon的啟動子區(qū)，阻遏物的作用只是阻止轉(zhuǎn)錄從起始狀態(tài)進入延伸狀態(tài)阻遏物的作用是不讓RNA聚合酶進入lacoperon的啟動子(得到最新實驗數(shù)據(jù)的支持)阻遏

21、物的調(diào)控是負調(diào)控(代謝物阻遏效應(yīng)(cataboliterepression)乳糖操縱子的調(diào)控還需正調(diào)控因子cAMP在細胞中的濃度與葡萄糖的含量成反比，它與一種稱為代謝物激活蛋白(cataboliteactivatorprotein,又稱CAP)一起，起到正調(diào)控作用。CAP-cAMP的結(jié)合位點在啟動子的上游(與啟動子緊密相鄰)，該位點稱為激活物位點。CAP-cAMP結(jié)合到激活物位點后，就會促進RNA聚合酶與DNA形成openpromotercomplex(CAP-cAMP能加快closedpromotercomplex的形成，從而提供了更多形成openpromotercomplex的機會)，結(jié)果

22、是促進轉(zhuǎn)錄。乳糖操縱子的正調(diào)控乳糖操縱子的啟動子實際上是一種弱啟動子，其-35box與原核啟動子相應(yīng)的共同序列相差甚大，因此才需要CAP-cAMP進行正調(diào)控；如果是強啟動子(與共同序列十分相近)，則不需要正調(diào)控，但這種情況會使得即使葡萄糖存在，乳糖操縱子也一樣運作。弱化作用的調(diào)控：色氨酸操縱子(thetrpoperon)合成代謝的操縱子，所編碼的酶能把色氨酸前體分枝酸(chorismicacid)轉(zhuǎn)化為色氨酸。色氨酸濃度高，則關(guān)閉；色氨酸濃度低，則開啟；具弱化子(attenuator),無CAP-cAMP調(diào)控色氨酸操縱子有5個結(jié)構(gòu)基因(EDCBA)及1個調(diào)節(jié)基因(R);啟動子(trpP)與操縱

23、區(qū)(trpO)在結(jié)構(gòu)基因的上游，且操縱區(qū)完全在啟動子里面；在調(diào)控中，色氨酸的作用是幫助學(xué)習(xí)必備歡迎下載阻遏物結(jié)合到操縱區(qū)，從而使操縱子關(guān)閉弱化作用(attenuation)在阻遏作用的基礎(chǔ)上(色氨酸操縱子的阻遏作用較弱)，能再降低轉(zhuǎn)錄水平10倍前導(dǎo)區(qū)與弱化子轉(zhuǎn)錄物的第一種較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)有一終止子(p-independentterminator),能使弱化作用發(fā)生，轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄物的第二種較不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)沒有終止子，轉(zhuǎn)錄能繼續(xù)色氨酸的多寡決定形成哪一種結(jié)構(gòu)(在轉(zhuǎn)錄與翻譯偶聯(lián)的情況下)在細菌中，當色氨酸操縱子的前導(dǎo)區(qū)轉(zhuǎn)錄后，翻譯就開始核糖體到達色氨酸密碼子時，若色氨酸缺乏，核糖體不能前進，翻譯受阻，前導(dǎo)

24、區(qū)與弱化子轉(zhuǎn)錄物只能形成第二種結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)基因能轉(zhuǎn)錄；若色氨酸充足，前導(dǎo)肽的翻譯能順利完成，前導(dǎo)區(qū)與弱化子轉(zhuǎn)錄物能形成第一種較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致弱化作用發(fā)生調(diào)控能達成的必要條件轉(zhuǎn)錄與翻譯偶聯(lián)，且速率大致相等每個結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物都有其起始密碼子，核糖體從各個基因的mRNA的起始信號(密碼子)開始翻譯，即結(jié)構(gòu)基因的翻譯與前導(dǎo)序列的翻譯無關(guān)細菌能符合這樣的要求，說明其體系中各組分的協(xié)調(diào)性單順反子轉(zhuǎn)錄是真核生物的主要轉(zhuǎn)錄方式(4)轉(zhuǎn)錄起始、延伸及終止起始所需條件原核生物：RNA聚合酶全酶，啟動子RNA聚合酶(RNApolymerase):a(40kD)、P(150kD),P'(160kD)、仃(

25、70kD)：specificityfactor核心酶(coreenzyme):艮P2ot,全酶(holoenzyme):P,P2a,a二specificityfactor全酶(holoenzyme)由核心酶與二亞基組成啟動子(promoter)：聚合酶的結(jié)合位點(bindingsite),一般位于轉(zhuǎn)錄起始位點上游Promoterstructure共同序列(consensussequence：Pribnowbox(-10box,DavidPribnow發(fā)現(xiàn)卜-35box(-10box與-35box的最佳距離為17±1bp)下調(diào)突變(downmutation)上調(diào)突變(upmutatio

26、n)強啟動子還有一些額外的元件，如E.coli編碼rRNA的rrngene中的UPelement(上游元件),可提高表達數(shù)十倍轉(zhuǎn)錄起始(transcriptioninitiation)Foursteps:FormationofaclosedpromotercomplexConversionoftheclosedpromotercomplextoanopenpromotercomplexPolymerizingthefirstfewnucleotides(upto10)whilethepolymeraseremainatthepromoterPromoterclearance真核生物：RNA聚合

27、酶，啟動子，轉(zhuǎn)錄因子，染色質(zhì)的合適結(jié)構(gòu)(啟動子區(qū)無核小體)RNA聚合酶I(PolymeraseI):largerRNAprecursor,位于核仁RNA聚合酶II(PolymeraseII):mRNAprecursors,snRNAs,位于核質(zhì)RNA聚合酶III(PolymeraseIII):tRNAprecursors,5SrRNAprecursor,U6,etc位于核質(zhì)PolymeraseI、II、III都由多個亞基組成：均有兩個較大的亞基(>100kD)、另有多個較小的亞基(大部分<50kD),三種聚合酶都有一些共有亞基(commonsubunit)RNA聚合酶II的結(jié)構(gòu)：研

28、究得比較清楚的一種，有12個亞基(Saccharomycescerevisiae學(xué)習(xí)必備歡迎下載中)即Rpb1、Rpb2、Rpb3、Rpb4、Rpb5、Rpb6、Rpb7、Rpb8、Rpb9、Rpb10、Rpb11、Rpb12核心亞基(coresubunits):Rpb1,Rpb2,Rpb3,對聚合酶的活性必不可少，分別與原核RNA聚合酶的P'P和a亞基同源，且功能也基本相同(Rpb3在聚合酶中也是有2個拷貝)核心亞基Rpb1的特殊之處不均一性(heterogeneity):在細胞內(nèi)，有210kD和240kD兩種形式(IIa和IIo);在體外，還有180kD這種形式(IIb)共有亞基(

29、commonsubunits):與Rpb5,Rpb6,Rpb8,Rpb10,Rpb12相應(yīng)的亞基，在3種RNA聚合酶中都存在，在3種聚合酶中都存在，說明它們是起著十分重要的作用，但具體的功能不很清楚非必需亞基(nonessentialsubunits：Rpb4,Rpb9,其基因的突變體在正常溫度下仍有活力，但在較高或較低溫度下則失去活力；Rpb4和Rpb7(必需的亞基)與啟動子的識別有關(guān)(有點像仃因子)、Rpb9的功能不甚清楚Rpb7和Rpb11:另類亞基(不屬于上述3類)、RNA聚合酶的活性所需(Rpb7與啟動子的識別有關(guān))RNA聚合酶II的全酶(thepolymeraseIIholoenz

30、yme):RNA聚合酶II的所有亞基+部分通用轉(zhuǎn)錄因子+其他一些蛋白質(zhì)因子真核生物的啟動子：II類啟動子：與原核基因的啟動子最相似，可含有四類元件(TATA區(qū)(TATAbox)、起始子(initiator)、下游元件(downstreamelement)、上游元件(upstreamelement),前三類是核心啟動子(corepromoter)的元件TATA區(qū)(theTATAbox):位于轉(zhuǎn)錄起始位點上游約25bp(以中部計，在酵母中可達5070bp),共同序列為TATAAAA(inthenontemplatestrand,similartoprokaryotic-10box)功能：確定轉(zhuǎn)錄起

31、始位點(一般是TATA區(qū)的第一個核甘酸后30bp);有時甚至是決定整個啟動子是否有作用有些基因的TATA區(qū)序列與其共同序列相差較大，而只在某些類型的細胞中才表達的基因則有明顯的TATA區(qū)有些基因甚至沒有TATA區(qū)(看家基因(housekeepinggenes)、控制發(fā)育的基因)起始子(initiator)：轉(zhuǎn)錄起始位點前后的保守序列，共同序列為：PyPyANT/APyPy(Py:pyrimidine、N:anynucleotide、A:transcriptionstartpoint)有些基因僅有起始子序列作為其啟動子下游元件(downstreamelement):某些基因的啟動子中存在、位于轉(zhuǎn)

32、錄起始位點下游，無共同序列上游元件(upstreamelement):在TATA區(qū)的上游：GCboxes:富含G和C,如GGGCGG(-47-61region,inthecodingstrand)和CCGCCC(-80-105region),可有2個或更多的拷貝、CCAATbox:共同序列為CCAATI類啟動子：變化較II類啟動子大，無甚保守序列(即隨物種而異)；有一定的結(jié)構(gòu)特征(核心元件(coreelement),轉(zhuǎn)錄必不可少、上游控制元件(upstreamcontrolelement,UCE),高效轉(zhuǎn)錄所需，核心元件與上游控制元件之間的距離很重要)III類啟動子：位于基因內(nèi)部(5SrRNA

33、基因(+50+83)、tRNA基因)；位于基因外部，類似RNA聚合酶II識別的啟動子(含TATAbox)(U6snRNA基因7SLRNA基因7SKRNA基因)延伸原核生物：RNA聚合酶核心酶核心酶起極其重要的作用，P亞基參與車t錄出的RNA的磷酸二酯鍵的形成學(xué)習(xí)必備歡迎下載轉(zhuǎn)錄的拓撲學(xué)：兩種假說RNApolymerase及新合成的RNA都圍繞DNA旋轉(zhuǎn)RNApolymerase前后的DNA反向旋轉(zhuǎn)(有較多的依據(jù)：拓撲異構(gòu)酶topoisomerase的存在)真核生物：RNA聚合酶，延伸因子等延伸因子：TFIIS,能促進轉(zhuǎn)錄延伸，阻止聚合酶在轉(zhuǎn)錄過程中較長時間的暫停；TFIIF,也有阻止聚合酶短暫

34、停止的功能，RNA聚合酶II的全酶：RNA聚合酶II所有亞基+部分通用轉(zhuǎn)錄因子+其他一些蛋白質(zhì)因子原核生物：依賴于兩子的終止(dependentterminator(termination)和不依賴于P因子的終止(intrinsic(Pindependent)terminator)聚合酶到達終止子(terminator)就會從模板上脫落Pindependenttermination：較為簡單，一段反向重復(fù)序列(invertedrepeat)與一富含T的區(qū)域(T-richregioninthenontemplatestrand)即為終止信號dependenttermination：終止子只有一段

35、反向重復(fù)序列(能形成hairpin結(jié)構(gòu))；P是一種蛋白質(zhì)(6聚體)，可使RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄能力大大下降(具RNA-DNA解螺旋酶的作用，能解開轉(zhuǎn)錄復(fù)合體中RNA-DNA雙鏈)真核生物：比較復(fù)雜，且不如原核生物清楚polymeraseI與polymeraseIII的轉(zhuǎn)錄終止與原核生物有一定的相似性polymeraseII的轉(zhuǎn)錄在聚腺甘酸化位點后至少幾百bp才終止染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對真核基因轉(zhuǎn)錄的影響：若啟動子區(qū)上有核小體結(jié)構(gòu)，則基因不轉(zhuǎn)錄；若沒有核小體結(jié)構(gòu)，則可轉(zhuǎn)錄核小體結(jié)構(gòu)只由核心組蛋白(H2A,H2B,H3,H4)與DNA構(gòu)成時，即能起到抑制基因轉(zhuǎn)錄的作用，且一般的轉(zhuǎn)錄激活子不能解除這種抑制；若核小

36、體結(jié)構(gòu)還含有組蛋白H1,那么其抑制基因轉(zhuǎn)錄的能力更強，但H1的這種作用可被轉(zhuǎn)錄激活子抵消核小體定位(nucleosomepositioning)：轉(zhuǎn)錄激活子能使核小體結(jié)構(gòu)不在啟動子區(qū)內(nèi)形成，而只在啟動子周圍形成；核小體定位使得啟動子區(qū)成為無核小體區(qū)(nucleosome-freezones),對DNase高度敏感組蛋白有2種形式：乙?；o乙?；M蛋白乙酰化(histonedeacetylation)乙?；男问绞窃谫嚢彼醾?cè)鏈的氨基上加上乙?；?，組蛋白的乙?；c否是與基因的活性有關(guān)的，乙?；慕M蛋白對轉(zhuǎn)錄的抑制作用較弱，因為它使染色質(zhì)結(jié)構(gòu)(核小體結(jié)構(gòu))發(fā)生變化，使組蛋白易從DNA上脫落；起乙酰

37、化作用的酶是組蛋白乙酰基轉(zhuǎn)移酶(histonacetyltransferase,HAT);酵母中的組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶還是一種轉(zhuǎn)錄激活子的輔助因子，其他一些轉(zhuǎn)錄激活子的輔助因子也是組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶細胞核中能促進轉(zhuǎn)錄的組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶(HATA)與細胞質(zhì)中的(HATB)是不同的HATA能結(jié)合到染色質(zhì)上，使核小體中的核心組蛋白乙酰化HATB是使細胞質(zhì)中新合成出來的H3和H4乙?；?，從而使它們能正確地組裝到核小體中(它們的乙酰基在組裝后就會被組蛋白去乙?；赋?組蛋白去乙?；?histonedeacetylation)能抑制轉(zhuǎn)錄，由組蛋白去乙酰化酶(histonedeacetylases)催化，

38、組蛋白去乙?；敢c其他轉(zhuǎn)錄抑制因子相互作用，才能在合適的區(qū)域使組蛋白去乙?；仨殞θ旧|(zhì)進行改造”，才能除去核小體，使基因可轉(zhuǎn)錄染色質(zhì)改造需要2類蛋白質(zhì)：Swi/Snf(pronounced"swit-cmiff'和)ISwi(initiationswitch)Swi/Snf能改變核小體核心的結(jié)構(gòu)，ISwi能移走核小體學(xué)習(xí)必備歡迎下載核小體與轉(zhuǎn)錄延伸聚合酶前進時，能把遇到的核小體移動位置，因而轉(zhuǎn)錄后，所有核小體的位置都發(fā)生了改變；且在轉(zhuǎn)錄后，核小體一般是被后移了（移到聚合酶后）3.轉(zhuǎn)錄后的加工（1）剪接（splicing）核mRNA前體的剪接（剪接體）：Step1:內(nèi)含子內(nèi)

39、的一個腺甘酸的2'羥基進攻連接內(nèi)含子5'端與外顯子的磷酸二酯鍵，產(chǎn)生一個游離的外顯子（5'外顯子）與一個套環(huán)（lariat）結(jié)構(gòu)（內(nèi)含子+3'端外顯子）的中間產(chǎn)物；Step2：5'端外顯子的3'羥基進攻連接內(nèi)含子3'端與外顯子的磷酸二酯鍵，使兩外顯子連接起來，并產(chǎn)生套環(huán)狀的內(nèi)含子剪接信號：剪接信號發(fā)生變化，則剪接就會受到影響（改變）高等真核生物：5'-AG/GUAAGUYNCURACYnNAG/G-3'Y:喀咤（UorC）Yn：約由9個喀咤組成R:喋吟（AorG）A：形成套環(huán)結(jié)構(gòu)的分枝點酵母：5-AG/GUAUGUUACU

40、AACYAG/G（UU）-3'剪接體（spliceosomeS：核mRNA前體、snRNAs（snuRNAs）與蛋白質(zhì)的復(fù)合體，能進行核mRNA前體的剪接；snRNAs（snuRNAs）:smallnuclearRNAs,即核小分子RNA,有U1,U2,U4,U5,U6;snRNAs是用于識別剪接信號的，它們與蛋白質(zhì)一起，組成核小分子核糖核蛋白（smallnuclearribonuclearproteins,snRNPs）;與snRNAs相應(yīng)，有U1snRNP,U2snRNP,U4snRNP,U5snRNP,U6snRNPU1snRNP：能與5'剪接位點的保守序列配對，這種配對

41、（結(jié)合）是剪接所必需的，但光有配對還不足以促成剪接U6snRNP:能與內(nèi)含子的5'端配對，在剪接過程中還與U2配對，這些結(jié)合都是剪接所必需的U2snRNP:能與分枝位點周圍的序列配對，且能與U6相互作用（通過堿基配對），對確定分枝位點及剪接都是必不可少的U5snRNP:能與5'端外顯子的最后一個核甘酸和3'端外顯子的第一個核甘酸結(jié)合，即能通過分子間相互作用把相鄰的兩個外顯子靠在一起，是剪接的第二步所必需的U4snRNP:能與U6的部分序列配對，從而與U6結(jié)合在一起，使U6處于不活動狀態(tài)；當U6需要發(fā)揮作用時，U4便與U6分離，使U6能參與剪接過程實際上，剪接除了需要U1

42、,U2,U4,U5,U6這幾種snRNPs外，還需要一些稱為剪接因子的蛋白質(zhì)選擇性剪接（alternativesplicing）:非特異的、默認的、唯一的剪接方式是組成型剪接（constitutivesplicing）;一個基因轉(zhuǎn)錄出來的RNA前體，通過不同的剪接方式（選擇不同的外顯子）而形成不同的成熟mRNA,產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)選擇性剪接往往與發(fā)育時期、細胞類型等有關(guān)，在20個真核mRNA前體中，約有1個可進行選擇性剪接，在人類中，選擇性剪接的比例更高，選擇性剪接最初在小鼠免疫球蛋白重鏈基因中發(fā)現(xiàn)，該基因通過選擇性剪接，可產(chǎn)生分泌形式（Ns）與膜結(jié)合形式（Pm）的2種蛋白質(zhì)通過選擇性剪接，可對

43、基因的表達起一定的調(diào)控作用，因此選擇性剪接常用于在不同的組織或發(fā)育時期產(chǎn)生組織特異或調(diào)控發(fā)育的蛋白質(zhì)選擇性剪接還可有重要的生物學(xué)效應(yīng)，如在果蠅的性決定體系中起重要的作用自剪接的內(nèi)含子（self-splicingintrons）最初由ThomasCech等人在四膜蟲（Tetrahymena）的26SrRNA基因中發(fā)現(xiàn)；該基因轉(zhuǎn)錄的rRNA前體有1個內(nèi)含子，而其剪接不需要剪接體，也不需要任何蛋白質(zhì)的幫助，因此是一種自剪接；自剪接的內(nèi)含子在核rRNA基因、細胞器基因和原核基因中都存在學(xué)習(xí)必備歡迎下載I類內(nèi)含子（GroupIintrons）:一般都是核rRNA基因的內(nèi)含子（主要在纖毛蟲中），還有一些是

44、線粒體基因、葉綠體基因及細菌基因的內(nèi)含子，在體內(nèi)也進行自剪接I類內(nèi)含子的剪接機制：Step1:外源鳥甘酸（GTP）的羥基進攻內(nèi)含子5'端的A（連結(jié)UA的磷酸二酯鍵），釋放出5'外顯子（外顯子1）,并形成一中間產(chǎn)物Step2:5'外顯子3'端的羥基進攻3'外顯子（外顯子2）5'端的磷酸二酯鍵，使5'外顯子與3'外顯子連結(jié)起來，并釋放出內(nèi)含子II類內(nèi)含子（GroupIIintrons）:主要存于線粒體基因、葉綠體基因及細菌基因中，在體外條件下可自剪接，在體內(nèi)往往有蛋白質(zhì)參與剪接；剪接機制與核mRNA內(nèi)含子的有很大的相似性（形成套環(huán)中間

45、產(chǎn)物等）總體上，剪接過程與剪接體的很相似：內(nèi)含子本身的序列代替了U1、U2、U4、U5、U6實際上，核mRNA內(nèi)含子（包括參與剪接的snRNA）與II類內(nèi)含子是有進化關(guān)系的核tRNA內(nèi)含子的剪接核tRNA內(nèi)含子：內(nèi)含子較?。?0bp左右），且只有1個，一般在相應(yīng)于反密碼子的堿基附近（與反密碼子的3'端隔1個核甘酸）tRNA剪接（tRNAsplicing）：分2步進行，需要tRNA內(nèi)切酶及RNA連接酶的參與Step1:由剪接內(nèi)切酶把內(nèi)含子切除Step2：由RNA連接酶把兩個外顯子連接起來（2） 加帽與聚腺甘酸化（cappingandpolyadenylation）：真核生物mRNA特有力

46、口帽（capping）:帽子結(jié)構(gòu)：含7-甲基鳥音（m7G）,主要有3種形式第一種（Cap0）:只在一些病毒mRNA中存在，無2'-O-甲基核甘酸第二種（Cap1）:在真核細胞及病毒mRNA中存在，有1個2'-O-甲基核甘酸第三種（Cap2）：只在真核細胞中存在，有連續(xù)2個2'-O-甲基核甘酸帽子的合成：需要3種酶；核甘酸磷酸水解酶（nucleotidephosphohydrolase;又稱RNA三磷酸酯酶，RNAtriphosphatase）;鳥甘酸轉(zhuǎn)移酶（guanylyltransferase）;甲基轉(zhuǎn)移酶（methyltransferase）加上帽子的時間：在一些病

47、毒中，轉(zhuǎn)錄起始后就馬上加帽；有些病毒的轉(zhuǎn)錄與加帽并不偶聯(lián)；在真核細胞中，加帽在車t錄早期進行（在RNA前體的長度達到30個核甘酸之前）帽子的功能：保護mRNA：一般的RNase不能切割含有3個磷酸基的帽子；提高翻譯能力（效率）：通過與帽子結(jié)合蛋白結(jié)合，mRNA能更好地進入核糖體；有利于mRNA在細胞內(nèi)的運輸（運出細胞核）：若沒有帽子，則mRNA基本上留在細胞核；使mRNA前體的能正確剪接：第一個內(nèi)含子的剪接所需帽子對剪接的影響：缺乏帽子會抑制第一個內(nèi)含子的剪接，無甲基化的帽子（Gppp）對第一個內(nèi)含子的剪接也有負效應(yīng)原因是由于帽子結(jié)合復(fù)合體（cap-bindingcomplex,CBC）的作用

48、；CBC由2種帽子結(jié)合蛋白（cap-bindingproteins,CBPs）組成，若沒有帽子或只有無甲基化帽子，則mRNA不能與CBPs結(jié)合，導(dǎo)致第一個內(nèi)含子的剪接難以進行（剪接體難以形成）聚腺甘酸化（polyadenylation）:在mRNA（前體）3'端加上poly（A）;poly（A）的長度：平均為250nt;由poly（A）聚合酶poly（A）polymerase,PAP把AMP殘基逐個地加到mRNA前體白33'端；一般都是在剪接前發(fā)生poly（A）的功能：保護mRNA：延長其壽命（半衰期）；提高mRNA的翻譯能力：能與poly（A）結(jié)合蛋白poly（A）bindi

49、ngproteinI結(jié)合，促進翻譯，促進mRNA與核糖體結(jié)合poly（A）對剪接的影響：poly（A）能促進最后一個內(nèi)含子（與poly（A）最接近的內(nèi)含子）的剪接，而對其他內(nèi)含子的剪接無甚影響（3） rRNA與tRNA前體的加工（rRNAandtRNAprocessing）學(xué)習(xí)必備歡迎下載rRNA的加工：真核生物rRNA前體的加工：轉(zhuǎn)錄單位轉(zhuǎn)錄出來的rRNA前體，要在核仁中進行加工，參與加工的有內(nèi)切酶、外切酶、核仁小分子RNA（snoRNA）等原核生物rRNA前體的加工：與真核生物rRNA前體的加工有一定的相似性，不過原核rRNA基因一般以操縱子的形式存在，且整個基因組只有幾套（E.coli有

50、7套），參與加工的有RNaseIII、RNaseE等tRNA的加工真核生物：tRNA前體含單個tRNA分子，兩端有額外的序列，其加工是要除去這些額外的序列原核生物：tRNA前體含1至多個tRNA分子，或與rRNA前體混在一起，故加工首先要把含單個tRNA分子的片段切割出來（由RNaseIII負責(zé)），然后再除去5'及3'端額外的序列真核生物與原核生物tRNA5'端的加工成熟由RNaseP負責(zé)，一次切割即除去5'端的額外的序列RNaseP含有2個亞基，一個是RNA（M1RNA,125kD）,另一個是蛋白質(zhì)（14kD）,而起催化（酶切）作用的是RNA這個亞基有6種RN

51、ase參與：RNaseD、RNaseBN、RNaseT、RNasePH、RNaseII、PNPase（polynucleotidephosphorylase,多核甘酸磷酸化酶）；其中PNPaseRNasePH和RNaseT最為重要（4）反式剪接（trans-splicing）順式剪接：所有參與剪接的外顯子都在同一個基因中（同一個RNA分子中）反式剪接：參與剪接的外顯子并不在同一個基因中（即在不同的RNA分子中）；反式剪接只在某些生物中發(fā)現(xiàn)錐蟲中白成熟mRNA在錐蟲中，成熟mRNA的5'端都有一段35nt的序列（前導(dǎo)序列，splicedleader,SL）,而這一序列在相應(yīng)的mRNA基因

52、中是不存在的；該前導(dǎo)序列是由另一個基因編碼編碼前導(dǎo)序列加上含有5'端剪接信號（相當于內(nèi)含子5'端）的一段序列解釋錐蟲中把前導(dǎo)序列連接到各個mRNA5端的2種假說前導(dǎo)序列轉(zhuǎn)錄后作為引物用于其他mRNA基因的轉(zhuǎn)錄，形成連在一起的前體，然后剪接前導(dǎo)序列與其他mRNA分別轉(zhuǎn)錄，然后再通過反式剪接連在一起實際上是通過反式剪接把前導(dǎo)序列連接到各個mRNA的5'端（有Y形中間產(chǎn)物的存在）（5）RNA編輯（RNAediting）RNA編輯的發(fā)現(xiàn)：最初在錐蟲的動基體（kinetoplast,即其線粒體）中發(fā)現(xiàn)動基體DNA是由2550個相同的大環(huán)（maxicircle,2040kb）和約1

53、0,000個小環(huán)（minicircle,13kb）組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；大環(huán)含有線粒體基因，而小環(huán)對線粒體基因的表達有作用編輯的機制在轉(zhuǎn)錄后進行，沿3'5'方向進行，由gRNA（guideRNA,向?qū)NA）指導(dǎo)進行一些gRNA由大環(huán)的某些區(qū)域編碼，另一些gRNA由小環(huán)編碼大部分gRNA<80nt參與編輯的酶：核酸內(nèi)切酶、3'外切酶、末端尿背酰轉(zhuǎn)移酶（terminaluridylyltransferase,TUTase）、RNA連接酶等（6）轉(zhuǎn)錄后的基因沉默（RNA干涉）Posttranscriptionalgenesilencing（RNAinterference）雙

54、鏈RNA（dsRNA）與RNA干涉dsRNA導(dǎo)致相應(yīng)的mRNA降解，從而使RNA干涉發(fā)生；RNA干涉需要ATP學(xué)習(xí)必備歡迎下載RNA干涉的生物學(xué)意義：抑制RNA病毒的復(fù)制，抑制轉(zhuǎn)座RNA干涉的應(yīng)用：研究基因表達的調(diào)控，研究基因的功能(可代替基因剔除)4.翻譯(1)起始(initiation：原核生物模型：核糖體大小亞基解離-30S起始復(fù)合物的形成fMet-tRNA與30S起始復(fù)合物結(jié)合30S起始復(fù)合物加上核糖體大亞基(50S)70S起始復(fù)合物核糖體解離需要起始因子(initiationfactors,IF)的協(xié)助30S起始復(fù)合物由核糖體小亞基(30S)、mRNA、氨酰tRNA及起始因子等構(gòu)成m

55、RNA與核糖體小亞基的結(jié)合：在起始密碼子的上游(數(shù)個核甘酸)，有一共同序列AGGAGGU,與16SrRNA3端的序列(3'HAUUCCUCCAC5)互補配對，是核糖體的結(jié)合位點；這一序列又稱SD序列(Shine-Dalgarnosequence);mRNA與核糖體小亞基的結(jié)合還需要有起始因子的協(xié)助：IF-3最重要，IF-1和IF-2也起一定的作用甲酰甲硫氨酰tRNA(fMet-tRNA)與30S起始復(fù)合物的結(jié)合主要由IF-2負責(zé)，IF-1和IF-3輔助，此外還需要GTP(GTP的作用是使IF-2能順利地結(jié)合到核糖體小亞基上)70S起始復(fù)合物的形成過程中IF-1和IF-3先從復(fù)合物中解離

56、，接著IF-2解離，同時GTP水解成GDP和磷酸(促進IF-2解離)，IF-2的解離是形成具活性的70S復(fù)合物所必需的tRNA裝載(tRNAcharging)：在氨酰tRNA合成酶(aminoacyl-tRNAsynthetase)的作用下，使氨基酸連接到tRNA3'端的腺甘酸上，形成氨酰tRNA(aminoacyl-tRNA);氨酰tRNA合成酶的專一性很高，共有20種，每一種只用于單一種氨基酸與相應(yīng)tRNA的結(jié)合tRNA識別(第二遺傳密碼)：tRNA上的某些結(jié)構(gòu)特征能使它在氨酰tRNA合成酶的催化下，與特定的氨基酸結(jié)合；這些結(jié)構(gòu)特征就是第二遺傳密碼”(thesecondgeneti

57、ccode);第二遺傳密碼”常在tRNA的受體莖(acceptorstem)上，但在其他區(qū)域的也有不少；第二遺傳密碼”較復(fù)雜，且是非簡并的，但專一性同樣很強起始tRNA:攜帶甲酰甲硫氨酸的tRNA(tRNAMet),識別密碼子AUG、GUG和UUGtRNA，et與攜帶甲硫氨酸到蛋白質(zhì)鏈內(nèi)部的tRNA(tRNAMet)稍有不同，后者只識別AUGfm真核生物的翻譯起始與原核生物的翻譯起始的差異：起始氨基酸不是甲酰甲硫氨酸，而是甲硫氨酸；起始tRNA則為tRNAMeti真核mRNA不含SD序列，但有5'帽子，有助于起始復(fù)合體的形成通過掃描尋找起始密碼子掃描(scanning)：在大多數(shù)情況下，掃描遇到的第一個AUG就是翻譯的起始位點；在其周圍，往往有共同序列CCRCCAUGG在510%的情況下，第一個AUG并不是起始位點，因為其周圍的序列不太合適；在這種情況下，掃描繼續(xù)進行，直到找到合適的起始位點有時，第一個或上游的AUG周圍也有作為起始位點的合適序列，可進行翻譯起始，但還不是真正的起始位點，因為該AUG后很快就有一終止密碼子；因此翻譯終止后，掃描又繼續(xù)進行，直到找到下游的起始位點起始因子(eIF:eukaryoticinitiationfactors)：要比原核生物的復(fù)雜，但也有相應(yīng)的因子；主要的起始