RNA的生物合成(轉錄)ppt課件

1、RNA的生物合成轉錄 .ATGC.轉錄 生物體以DNA的一條鏈為模板，以NTP為原料合成RNA的過程轉錄RNADNA .復制和轉錄的區(qū)別 .第一節(jié)轉錄的模板和酶轉錄以在DNA的一條鏈為模板，另一條鏈為編碼鏈不轉錄，這樣模板鏈不總在同一條鏈上，這種轉錄方式稱為不對稱轉錄 DNA雙鏈中按堿基配對規(guī)律能指引轉錄生成RNA的一股單鏈，稱為模板鏈，也稱作有意義鏈或Watson鏈。相對的另一股單鏈是編碼鏈，也稱為反義鏈或Crick鏈.5GCAGTACATGTC 33 c g t g a t g t a c a g 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C編碼鏈模板鏈mRNA蛋白

2、質轉錄翻譯.5335模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈構造基因轉錄方向轉錄方向構造基因.RNA聚合酶一原核生物的RNA聚合酶.中心酶全酶轉錄起始轉錄延伸階段亞基零落.RNA聚合酶全酶在轉錄起始區(qū)的結合 .二真核生物的RNA聚合酶 .模板與酶的識別結合原核生物一個轉錄區(qū)段可視為一個轉錄單位，稱為支配子，包括假設干個構造基因及其上游的調控序列5335構造基因調控序列RNA-polRNA聚合酶結合模板DNA的部位，稱為啟動子.開場轉錄T T G A C AA A C T G T-35 區(qū)(Pribnow box)T A T A A T Pu A T A T T A Py-10 區(qū)1-30-5010-10-40

3、-205 3 3 5 原核生物啟動子保守序列RNA-pol識別位點55RNA聚合酶維護區(qū)構造基因33.第二節(jié)轉錄過程一、原核生物的轉錄過程一轉錄起始1. RNA聚合酶全酶(2)與模板結合-35區(qū)，酶移向10區(qū)，跨入轉錄起始點 2. DNA雙鏈解開，20bp以下，通常是171bp.轉錄起始過程3. 在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反響，構成轉錄起始復合物 5- 端GTP、ATPRNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3亞基零落，進入延伸階段轉錄起始復合物:5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + ppi.二轉錄延伸1. 亞基零落，RNApol聚合

4、酶中心酶變構，與模板結合松弛，沿著DNA模板前移； 2. 在中心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延伸。(NMP) n + NTP (NMP) n+1 + PPi 3. 轉錄空泡 DNA/DNADNA/RNA G-CA-TA-U.轉錄空泡：RNA-pol 中心酶 DNA RNADNA/DNADNA/RNAG-CA-TA-U.53DNA原核生物轉錄過程中的羽毛狀景象核糖體RNARNA聚合酶.依賴Rho ()因子的轉錄終止非依賴Rho因子的轉錄終止三轉錄終止指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進，轉錄產(chǎn)物RNA鏈從轉錄復合物上零落下來。 分類.A T P1. 依賴 Rho因子的轉錄終止.

5、2. 非依賴 Rho因子的轉錄終止DNA模板上接近終止處，有些特殊的堿基序列，轉錄出RNA后，RNA產(chǎn)物構成特殊的構造來終止轉錄。.5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3 5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3 RNA 5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT. 3 DNA UUUU. UUUU.5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGG

6、UGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3莖環(huán)/發(fā)夾構造.莖環(huán)構造使轉錄終止的機理 使RNA聚合酶變構，轉錄停頓； 使轉錄復合物趨于解離，RNA產(chǎn)物釋放。5pppG5 335RNA-pol.二、真核生物的轉錄過程一轉錄起始真核生物的轉錄起始上游區(qū)段比原核生物多樣化，轉錄起始時，RNA-pol不直接結合模板，其起始過程比原核生物復雜。.轉錄起始點TATA盒CAAT盒GC盒 加強子順式作用元件(cis-acting element)1. 轉錄起始前的上游區(qū)段 AATAAA切離加尾 轉錄終止點 修飾點 外顯子 翻譯起始點內含子 OCT-1 OCT-1：ATTTGCAT八聚體.2. 轉錄

7、因子 能直接、間接識別和結合轉錄上游區(qū)段DNA的蛋白質，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種，統(tǒng)稱為反式作用因子反式作用因子中，直接或間接結合RNA聚合酶的，那么稱為轉錄因子(TF).參與RNA-pol轉錄的TF .3. 轉錄起始前復合物(pre-initiation complex, PIC) 真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結合，而需依托眾多的轉錄因子。 .POL-TFFAB由RNA-Pol 催化轉錄的PIC POL-TFFHETBPTAFTFD-A-B-DNA復合物TATAABTBPTAFTATAHECTD-PPIC組裝完成，TFH使CTD磷酸化.4. 拼板實際(piecing theory) 一個真

8、核生物基因的轉錄需求3至5個轉錄因子。轉錄因子之間相互結合，生成有活性，有專注性的復合物，再與RNA聚合酶搭配而有針對性地結合、轉錄相應的基因。 .二轉錄延伸真核生物轉錄延伸過程與原核生物大致類似，但因有核膜相隔，沒有轉錄與翻譯同步的景象。 RNA-pol前移處處都遇上核小體。 轉錄延伸過程中可以察看到核小體移位和解聚景象。 .5-AAUAAA-5 -AAUAAA-核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTGTG轉錄終止的修飾點55333加尾AAAAAAA 3 mRNA三轉錄終止 和轉錄后修飾親密相關.一、真核生物mRNA的轉錄后加工一首、尾的修飾 5端構成 帽子構造(m7Gp

9、ppGp ) 3端加上多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)第三節(jié)真核生物的轉錄后修飾.5 pppGp5 GpppGppppG ppi鳥苷酸轉移酶5 m7GpppGp甲基化酶帽子構造的生成5 ppGp磷酸酶 Pi.帽子構造.二mRNA的剪接1. hnRNA 和 snRNA 核內的初級mRNA稱為雜化核RNA (hetero-nuclear RNA, hnRNA)snRNA (small nuclear RNA)核內的蛋白質小分子核糖核蛋白體snRNPRNA剪接場所snRNA.真核生物構造基因，由假設干個編碼區(qū)和非編碼區(qū)相互間隔開但又延續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再銜接后，可翻譯出由延續(xù)氨基酸組成

10、的完好蛋白質，這些基因稱為斷裂基因。 斷裂基因(splite gene)CABD編碼區(qū) A、B、C、D非編碼區(qū).2. 外顯子(exon)和內含子(intron) 外顯子在斷裂基因及其初級轉錄產(chǎn)物上出現(xiàn)，并表達為成熟RNA的核酸序列內含子隔斷基因的線性表達而在剪接過程中被除去的核酸序列.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錄、轉錄后修飾.雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNAmRNA.3. 內含子的分類 根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常把內含子分為4類 I：主要存在于線粒體、葉綠體及某些低等真核生物的rRNA基因；II：也發(fā)現(xiàn)于線粒體、葉綠體

11、，轉錄產(chǎn)物是mRNA； III：是常見的構成套索構造后剪接，大多數(shù)mRNA基因有此類內含子； IV：是tRNA基因及其初級轉錄產(chǎn)物中的內含子，剪接過程需酶及ATP。.4. mRNA的剪接 除去hnRNA中的內含子，將外顯子銜接。snRNP與hnRNA結合成為剪接體.UACUACA - AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA - AGUGU6E1E2U1、U4、U5.pG-OH(ppG-OH, pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次轉酯反響第二次轉酯反響UpAGpU外顯子1內含子外顯子2G-OHUpUpGpA剪接過程的二次轉酯反響 . RNA編輯作用闡明，基因的編碼序列經(jīng)過轉錄

12、后加工，是可有多用途分化的，因此也稱為分化加工5. mRNA的編輯(mRNA editing) 人類apo B基因 mRNA14500個核苷酸肝臟apo B100分子量為500 000腸道細胞apo B48分子量為240 000mRNA編輯.二、tRNA的轉錄后加工tRNA前體RNA pol TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA.RNaseP、內切酶.tRNA核苷酸轉移酶、銜接酶ATPADP.堿基修飾2復原反響 如：U DHU4脫氨反響 如：A I 如：A Am1甲基化11324 3核苷內的轉位反響 如：U .11OHOCH2OHOHNNOO.三、rRNA的轉錄后加工轉錄剪接18S - rRNA5.8S和28S-rRNArDNA內含子內含子28S5.8S18S45S - rRNA.四、核 酶具有酶促活性的RNA稱為核酶核酶(ribozyme).核酶作用的根底錘頭構造底物部分通