RNA的生物合成(轉(zhuǎn)錄)ppt課件

1、RNA的生物合成轉(zhuǎn)錄 .ATGC.轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄RNADNA .復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別 .第一節(jié)轉(zhuǎn)錄的模板和酶轉(zhuǎn)錄以在DNA的一條鏈為模板，另一條鏈為編碼鏈不轉(zhuǎn)錄，這樣模板鏈不總在同一條鏈上，這種轉(zhuǎn)錄方式稱為不對稱轉(zhuǎn)錄 DNA雙鏈中按堿基配對規(guī)律能指引轉(zhuǎn)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(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯.5335模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈構(gòu)造基因轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向構(gòu)造基因.RNA聚合酶一原核生物的RNA聚合酶.中心酶全酶轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄延伸階段亞基零落.RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合 .二真核生物的RNA聚合酶 .模板與酶的識別結(jié)合原核生物一個轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個轉(zhuǎn)錄單位，稱為支配子，包括假設(shè)干個構(gòu)造基因及其上游的調(diào)控序列5335構(gòu)造基因調(diào)控序列RNA-polRNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位，稱為啟動子.開場轉(zhuǎn)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(gòu)造基因33.第二節(jié)轉(zhuǎn)錄過程一、原核生物的轉(zhuǎn)錄過程一轉(zhuǎn)錄起始1. RNA聚合酶全酶(2)與模板結(jié)合-35區(qū)，酶移向10區(qū)，跨入轉(zhuǎn)錄起始點 2. DNA雙鏈解開，20bp以下，通常是171bp.轉(zhuǎn)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(gòu)成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物 5- 端GTP、ATPRNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3亞基零落，進入延伸階段轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物:5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + ppi.二轉(zhuǎn)錄延伸1. 亞基零落，RNApol聚合

4、酶中心酶變構(gòu)，與模板結(jié)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(zhuǎn)錄空泡 DNA/DNADNA/RNA G-CA-TA-U.轉(zhuǎn)錄空泡：RNA-pol 中心酶 DNA RNADNA/DNADNA/RNAG-CA-TA-U.53DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀景象核糖體RNARNA聚合酶.依賴Rho ()因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止三轉(zhuǎn)錄終止指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上零落下來。 分類.A T P1. 依賴 Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止.

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

6、UGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3莖環(huán)/發(fā)夾構(gòu)造.莖環(huán)構(gòu)造使轉(zhuǎn)錄終止的機理 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。5pppG5 335RNA-pol.二、真核生物的轉(zhuǎn)錄過程一轉(zhuǎn)錄起始真核生物的轉(zhuǎn)錄起始上游區(qū)段比原核生物多樣化，轉(zhuǎn)錄起始時，RNA-pol不直接結(jié)合模板，其起始過程比原核生物復(fù)雜。.轉(zhuǎn)錄起始點TATA盒CAAT盒GC盒 加強子順式作用元件(cis-acting element)1. 轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段 AATAAA切離加尾 轉(zhuǎn)錄終止點 修飾點 外顯子 翻譯起始點內(nèi)含子 OCT-1 OCT-1：ATTTGCAT八聚體.2. 轉(zhuǎn)錄

7、因子 能直接、間接識別和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋白質(zhì)，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(jié)合RNA聚合酶的，那么稱為轉(zhuǎn)錄因子(TF).參與RNA-pol轉(zhuǎn)錄的TF .3. 轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物(pre-initiation complex, PIC) 真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結(jié)合，而需依托眾多的轉(zhuǎn)錄因子。 .POL-TFFAB由RNA-Pol 催化轉(zhuǎn)錄的PIC POL-TFFHETBPTAFTFD-A-B-DNA復(fù)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(zhuǎn)錄需求3至5個轉(zhuǎn)錄因子。轉(zhuǎn)錄因子之間相互結(jié)合，生成有活性，有專注性的復(fù)合物，再與RNA聚合酶搭配而有針對性地結(jié)合、轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的基因。 .二轉(zhuǎn)錄延伸真核生物轉(zhuǎn)錄延伸過程與原核生物大致類似，但因有核膜相隔，沒有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的景象。 RNA-pol前移處處都遇上核小體。 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄終止的修飾點55333加尾AAAAAAA 3 mRNA三轉(zhuǎn)錄終止 和轉(zhuǎn)錄后修飾親密相關(guān).一、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工一首、尾的修飾 5端構(gòu)成 帽子構(gòu)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(zhuǎn)錄后修飾.5 pppGp5 GpppGppppG ppi鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶5 m7GpppGp甲基化酶帽子構(gòu)造的生成5 ppGp磷酸酶 Pi.帽子構(gòu)造.二mRNA的剪接1. hnRNA 和 snRNA 核內(nèi)的初級mRNA稱為雜化核RNA (hetero-nuclear RNA, hnRNA)snRNA (small nuclear RNA)核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核蛋白體snRNPRNA剪接場所snRNA.真核生物構(gòu)造基因，由假設(shè)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(zhì)，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(nèi)含子(intron) 外顯子在斷裂基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn)，并表達為成熟RNA的核酸序列內(nèi)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(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾.雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNAmRNA.3. 內(nèi)含子的分類 根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常把內(nèi)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(zhuǎn)錄產(chǎn)物是mRNA； III：是常見的構(gòu)成套索構(gòu)造后剪接，大多數(shù)mRNA基因有此類內(nèi)含子； IV：是tRNA基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中的內(nèi)含子，剪接過程需酶及ATP。.4. mRNA的剪接 除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子銜接。snRNP與hnRNA結(jié)合成為剪接體.UACUACA - AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA - AGUGU6E1E2U1、U4、U5.pG-OH(ppG-OH, pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次轉(zhuǎn)酯反響第二次轉(zhuǎn)酯反響UpAGpU外顯子1內(nèi)含子外顯子2G-OHUpUpGpA剪接過程的二次轉(zhuǎn)酯反響 . RNA編輯作用闡明，基因的編碼序列經(jīng)過轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄后加工tRNA前體RNA pol TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA.RNaseP、內(nèi)切酶.tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶、銜接酶ATPADP.堿基修飾2復(fù)原反響 如：U DHU4脫氨反響 如：A I 如：A Am1甲基化11324 3核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反響 如：U .11OHOCH2OHOHNNOO.三、rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄剪接18S - rRNA5.8S和28S-rRNArDNA內(nèi)含子內(nèi)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(gòu)造底物部分通