RNA的生物合成課件整理

第11章RNA的生物合成RNABiosynthesis(Transcription)第11章RNA的生物合成1在生物界，RNA合成有兩種方式：

一是DNA指導(dǎo)的RNA合成，也叫轉(zhuǎn)錄，此為生物體內(nèi)的主要合成方式，也是本章介紹的主要內(nèi)容。另一種是RNA指導(dǎo)的RNA合成(RNA-dependentRNAsynthesis)，也叫RNA復(fù)制(RNAreplication),由RNA依賴的RNA聚合酶(RNA-dependentRNApolymerase)催化，常見于病毒，是逆轉(zhuǎn)錄病毒以外的RNA病毒在宿主細(xì)胞以病毒的單鏈RNA為模板合成RNA的方式。在生物界，RNA合成有兩種方式：

一是DNA指導(dǎo)的RNA合成2轉(zhuǎn)錄(transcription)是生物體以DNA為模板合成RNA的過程。轉(zhuǎn)錄RNADNA

轉(zhuǎn)錄(transcription)是生物體以DNA為模板3轉(zhuǎn)錄的知識(shí)是理解許多生物學(xué)現(xiàn)象和醫(yī)學(xué)問題所必需的。對于RNA生物過程的調(diào)節(jié)可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成速率的改變，以及由此而引發(fā)的一系列代謝變化，因此，了解RNA代謝的基本原理就甚為重要。這些原理既關(guān)系到所有生物是如何適應(yīng)環(huán)境變化的，也關(guān)系到細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的分化機(jī)制。轉(zhuǎn)錄的知識(shí)是理解許多生物學(xué)現(xiàn)象和醫(yī)學(xué)問題所必需的。4復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別5參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)：原料:

NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:

DNA酶:

RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白質(zhì)因子參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)：原料:NTP(ATP,UTP,GT6原核生物轉(zhuǎn)錄的模板和酶Templates&EnzymesinProkaryoticTranscription第一節(jié)原核生物轉(zhuǎn)錄的模板和酶第一節(jié)7一、原核生物轉(zhuǎn)錄的模板DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因(structuralgene)。轉(zhuǎn)錄的這種選擇性稱為不對稱轉(zhuǎn)錄(asymmetrictranscription)，它有兩方面含義：在DNA分子雙鏈上，一股鏈用作模板指引轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄；其二是模板鏈并非總是在同一單鏈上。一、原核生物轉(zhuǎn)錄的模板DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)85′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C編碼鏈模板鏈mRNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯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(templatestrand)，也稱作有意義鏈或Watson鏈。相對的另一股單鏈?zhǔn)蔷幋a鏈(codingstrand)，也稱為反義鏈或Crick鏈。5′···GCAGTACATGTC···3′3′···c95335模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向不對稱轉(zhuǎn)錄53模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向不對10二、RNA合成由RNA聚合酶催化（一）RNA聚合酶能直接啟動(dòng)RNA鏈的合成DNA依賴的RNA聚合酶催化合成RNA；RNA合成的化學(xué)機(jī)制與DNA依賴的DNA聚合酶催化DNA合成相似。(NMP)n+NTP→(NMP)n+1+PPiRNA延長的RNA二、RNA合成由RNA聚合酶催化（一）RNA聚合酶能直接啟動(dòng)11DNA聚合酶在啟動(dòng)DNA鏈延長時(shí)需要引物存在，而RNA聚合酶不需要引物就能直接啟動(dòng)RNA鏈的延長。RNA聚合酶和DNA的特殊序列——啟動(dòng)子(promoter)結(jié)合后，就能啟動(dòng)RNA合成。DNA聚合酶在啟動(dòng)DNA鏈延長時(shí)需要引物存在，而RNA聚合酶12（二）RNA聚合酶由多個(gè)亞基組成（二）RNA聚合酶由多個(gè)亞基組成13核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)轉(zhuǎn)錄起始階段轉(zhuǎn)錄延長階段核心酶全酶轉(zhuǎn)錄起始階段轉(zhuǎn)錄延長階段14三、RNA聚合酶結(jié)合到DNA的啟動(dòng)子上起動(dòng)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄是不連續(xù)、分區(qū)段進(jìn)行的。每一轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子(operon)。操縱子包括若干個(gè)結(jié)構(gòu)基因及其上游(upstream)的調(diào)控序列。5335結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列RNA-pol三、RNA聚合酶結(jié)合到DNA的啟動(dòng)子上起動(dòng)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄是不連續(xù)、15調(diào)控序列中的啟動(dòng)子是RNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位，也是控制轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵部位。原核生物以RNA聚合酶全酶結(jié)合到DNA的啟動(dòng)子上而起動(dòng)轉(zhuǎn)錄，其中由σ亞基辨認(rèn)啟動(dòng)子，其他亞基相互配合。對啟動(dòng)子的研究，常采用一種巧妙的方法即RNA聚合酶保護(hù)法。調(diào)控序列中的啟動(dòng)子是RNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位，也是控16RNA聚合酶保護(hù)法RNA聚合酶保護(hù)法17開始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35區(qū)(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10區(qū)1-30-5010-10-40-205335RNA-pol辨認(rèn)位點(diǎn)(recognitionsite)55RNA聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因33用RNA聚合酶保護(hù)法研究轉(zhuǎn)錄起始區(qū)開始轉(zhuǎn)錄TTGACA-35區(qū)(Pribnowb18RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合:RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合:19RNA的生物合成課件整理20原核生物的轉(zhuǎn)錄過程TheProcessofTranscriptioninProkaryote第二節(jié)原核生物的轉(zhuǎn)錄過程第二節(jié)21RNA聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域。DNA雙鏈解開，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板。一、轉(zhuǎn)錄起始需要RNA聚合酶全酶轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問題：RNA聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域。一、轉(zhuǎn)錄起始22E.coli的轉(zhuǎn)錄起始和延長E.coli的轉(zhuǎn)錄起始和延長232.DNA雙鏈局部解開，形成開放轉(zhuǎn)錄復(fù)合體(opentranscriptioncomplex)；1.RNA聚合酶全酶(2)與模板結(jié)合，形成閉合轉(zhuǎn)錄復(fù)合體(closedtranscriptioncomplex)；3.在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反應(yīng)，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物：RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物:5-pppG-OH+

NTP5-pppGpN

-OH3+ppi轉(zhuǎn)錄起始過程：2.DNA雙鏈局部解開，形成開放轉(zhuǎn)錄復(fù)合體(opentr24第一個(gè)磷酸二酯鍵生成后，σ亞基即從轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物上脫落，核心酶連同四磷酸二核苷酸，繼續(xù)結(jié)合于DNA模板上，酶沿DNA鏈前移，進(jìn)入延長階段。第一個(gè)磷酸二酯鍵生成后，σ亞基即從轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物上脫落，核心25二、原核生物的轉(zhuǎn)錄延長時(shí)蛋白質(zhì)的翻譯也同時(shí)進(jìn)行1.亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，沿著DNA模板前移；

2.在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長。(NMP)n+NTP(NMP)n+1+PPi二、原核生物的轉(zhuǎn)錄延長時(shí)蛋白質(zhì)的翻譯也同時(shí)進(jìn)行1.亞基26轉(zhuǎn)錄空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol（核心酶）

····DNA

····RNA轉(zhuǎn)錄空泡(transcriptionbubble)：RNA27轉(zhuǎn)錄延長：轉(zhuǎn)錄延長：2853DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體RNARNA聚合酶在同一DNA模板上，有多個(gè)轉(zhuǎn)錄同時(shí)在進(jìn)行；轉(zhuǎn)錄尚未完成，翻譯已在進(jìn)行。這種形狀說明：53DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體RNARN29依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止三、原核生物轉(zhuǎn)錄終止分為依賴ρ(Rho)因子與非依賴ρ因子兩大類轉(zhuǎn)錄終止指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進(jìn)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來。依據(jù)是否需要蛋白質(zhì)因子的參與，原核生物轉(zhuǎn)錄終止分為：依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止三、原核生物轉(zhuǎn)錄終止分為依賴ρ(R30ρ因子是由相同亞基組成的六聚體蛋白質(zhì)，亞基分子量46kD。ρ因子能結(jié)合RNA，又以對polyC的結(jié)合力最強(qiáng)。ρ因子還有ATP酶活性和解螺旋酶(helicase)的活性。（一）依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止ρ因子：ρ因子是由相同亞基組成的六聚體蛋白質(zhì)，亞基分子量46kD。（31ρ因子的作用原理：ρ因子的作用原理：32RNA的生物合成課件整理33目前認(rèn)為，ρ因子終止轉(zhuǎn)錄的作用是：與RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物結(jié)合，結(jié)合后ρ因子和RNA聚合酶都可發(fā)生構(gòu)象變化，從而使RNA聚合酶停頓，解螺旋酶的活性使DNA/RNA雜化雙鏈拆離，利于產(chǎn)物從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中釋放。目前認(rèn)為，ρ因子終止轉(zhuǎn)錄的作用是：與RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物結(jié)合，結(jié)合34（二）非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，有些特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出RNA后，RNA產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄。（二）非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，355`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`近終止區(qū)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物形成發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)是非依賴ρ因子終止的普遍現(xiàn)象。5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGC36莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)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。5′pppG5335RNA-pol莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理：使RNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓；537RNA的生物合成課件整理38真核生物的轉(zhuǎn)錄過程TheProcessofTranscriptioninEukaryote第三節(jié)真核生物的轉(zhuǎn)錄過程第三節(jié)39真核生物的轉(zhuǎn)錄過程比原核復(fù)雜。二者的轉(zhuǎn)錄起始過程有較大區(qū)別，轉(zhuǎn)錄終止也不相同。真核生物的轉(zhuǎn)錄過程比原核復(fù)雜。二者的轉(zhuǎn)錄起始過程有較大區(qū)別，40一、真核生物有三種DNA依賴性RNA聚合酶真核生物具有3種不同的RNA聚合酶:RNA聚合酶Ⅰ（RNAPolⅠ）RNA聚合酶Ⅱ（RNAPolⅡ）RNA聚合酶Ⅲ（RNAPolⅢ）一、真核生物有三種DNA依賴性RNA聚合酶真核生物具有3種41真核生物的RNA聚合酶真核生物的RNA聚合酶42真核生物RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)比原核生物復(fù)雜，所有真核生物的RNA聚合酶都有兩個(gè)不同的大亞基和十幾個(gè)小亞基.RNA聚合酶Ⅱ由12個(gè)亞基組成，其最大的亞基稱為RBP1。RNA聚合酶Ⅱ最大亞基的羧基末端有一段共有序列(consensussequence)為Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser的重復(fù)序列片段，稱為羧基末端結(jié)構(gòu)域(carboxyl-terminaldomain,CTD)。CTD對于維持細(xì)胞的活性是必需的。真核生物RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)比原核生物復(fù)雜，所有真核生物的RN43二、轉(zhuǎn)錄起始需要啟動(dòng)子、RNA聚合酶和轉(zhuǎn)錄因子的參與（一）轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段具有啟動(dòng)子核心序列不同物種、不同細(xì)胞或不同的基因，轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游可以有不同的DNA序列，但這些序列都可統(tǒng)稱為順式作用元件(cis-actingelement)。二、轉(zhuǎn)錄起始需要啟動(dòng)子、RNA聚合酶和轉(zhuǎn)錄因子的參與（一）44一個(gè)典型的真核生物基因上游序列:5’3’調(diào)控序列TATA盒InrYYANYYTA-30+1TATAAA一個(gè)典型的真核生物基因上游序列:5’3’調(diào)控序列TATA盒I45順式作用元件包括啟動(dòng)子、啟動(dòng)子上游元件(upstreampromoterelements)或promoter-proximalelements)等近端調(diào)控元件和增強(qiáng)子(enhancer)等遠(yuǎn)隔序列。起始點(diǎn)上游多數(shù)有共同的TATA序列，稱為Hognest盒或TATA盒(TATAbox)。通常認(rèn)為這就是啟動(dòng)子的核心序列。順式作用元件包括啟動(dòng)子、啟動(dòng)子上游元件(upstreamp46許多RNA聚合酶II識(shí)別的啟動(dòng)子具有保守的共有序列：位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)附近的起始子(intiator，Inr)。啟動(dòng)子上游元件是位于TATA盒上游的DNA序列，多在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)約-40～-100nt的位置，比較常見的是GC盒和CAAT盒。增強(qiáng)子是能夠結(jié)合特異基因調(diào)節(jié)蛋白，促進(jìn)鄰近或遠(yuǎn)隔特定基因表達(dá)的DNA序列。許多RNA聚合酶II識(shí)別的啟動(dòng)子具有保守的共有序列：位于轉(zhuǎn)錄47轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒增強(qiáng)子順式作用元件(cis-actingelement)AATAAA切離加尾轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)修飾點(diǎn)外顯子翻譯起始點(diǎn)內(nèi)含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚體轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒增強(qiáng)子順式作用元件(ci48真核生物RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄的基因及其轉(zhuǎn)錄起始上游序列真核生物RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄的基因及其轉(zhuǎn)錄起始上游序列49（二）轉(zhuǎn)錄因子能直接、間接辨認(rèn)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(trans-actingfactors)。反式作用因子中，直接或間接結(jié)合RNA聚合酶的，則稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactors,TF)。（二）轉(zhuǎn)錄因子能直接、間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋50參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ51RNA聚合酶II與啟動(dòng)子的結(jié)合、啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄需要多種蛋白質(zhì)因子的協(xié)同作用。通常包括：可誘導(dǎo)因子或上游因子與增強(qiáng)子或啟動(dòng)子上游元件的結(jié)合；通用轉(zhuǎn)錄因子在啟動(dòng)子處的組裝；輔激活因子和/或中介子在通用轉(zhuǎn)錄因子/RNA聚合酶II復(fù)合物與可誘導(dǎo)因子、上游因子之間的輔助和中介作用。因子和因子之間互相辨認(rèn)、結(jié)合，以準(zhǔn)確地控制基因是否轉(zhuǎn)錄、何時(shí)轉(zhuǎn)錄。RNA聚合酶II與啟動(dòng)子的結(jié)合、啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄需要多種蛋白質(zhì)因子的52Ⅱ型基因中的四類轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子具體組分結(jié)合序列功能基本組分TBP,TFⅡA,B,E,G,F和HTBP結(jié)合TATA盒轉(zhuǎn)錄起始定位；轉(zhuǎn)錄起始和延長輔激活因子TAFs和中介子在可誘導(dǎo)因子和上游因子與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶結(jié)合中起聯(lián)結(jié)和中介作用上游因子SP1、ATF、CTF等啟動(dòng)子上游元件協(xié)助基本轉(zhuǎn)錄因子，提高轉(zhuǎn)錄效率和專一性可誘導(dǎo)因子如MyoD、HIF-1等增強(qiáng)子等遠(yuǎn)隔調(diào)控序列時(shí)間和空間（組織）特異性地調(diào)控轉(zhuǎn)錄Ⅱ型基因中的四類轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子具體組分結(jié)合序列功能53（三）轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物(pre-initiationcomplex,PIC)。（三）轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物真核生物RNA-pol不與DNA分子54PIC的形成PIC的形成55RNA的生物合成課件整理56（四）少數(shù)幾個(gè)反式作用因子的搭配啟動(dòng)特定基因的轉(zhuǎn)錄為了保證轉(zhuǎn)錄的準(zhǔn)確性，不同基因需不同轉(zhuǎn)錄因子。拼板理論(piecingtheory)

：少數(shù)幾個(gè)反式作用因子（主要是可誘導(dǎo)因子和上游因子）之間互相作用，再與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶搭配而有針對性地結(jié)合、轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的基因?？烧T導(dǎo)因子和上游因子常常通過輔激活因子或中介子與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶結(jié)合，但有時(shí)也可直接與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶結(jié)合。（四）少數(shù)幾個(gè)反式作用因子的搭配啟動(dòng)特定基因的轉(zhuǎn)錄為了保證轉(zhuǎn)57三、真核生物轉(zhuǎn)錄延長過程中沒有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象真核生物轉(zhuǎn)錄延長過程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象。RNA-pol前移處處都遇上核小體。轉(zhuǎn)錄延長過程中可以觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。三、真核生物轉(zhuǎn)錄延長過程中沒有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象真核生物58RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄延長中的核小體移位轉(zhuǎn)錄方向RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄延長中的59四、真核生物的轉(zhuǎn)錄終止和加尾修飾同時(shí)進(jìn)行真核生物的轉(zhuǎn)錄終止，是和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)的。真核生物mRNA有聚腺苷酸(polyA)尾巴結(jié)構(gòu)，是轉(zhuǎn)錄后才加進(jìn)去的。轉(zhuǎn)錄不是在polyA的位置上終止，而是超出數(shù)百個(gè)乃至上千個(gè)核苷酸后才停頓。已發(fā)現(xiàn)，在讀碼框架的下游，常有一組共同序列AATAAA，再下游還有相當(dāng)多的GT序列。這些序列稱為轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)。四、真核生物的轉(zhuǎn)錄終止和加尾修飾同時(shí)進(jìn)行真核生物的轉(zhuǎn)錄終止，60真核生物的轉(zhuǎn)錄終止及加尾修飾真核生物的轉(zhuǎn)錄終止及加尾修飾61真核生物RNA的加工Post-transcriptionalModificationofEukaryoticRNA第四節(jié)真核生物RNA的加工第四節(jié)62真核生物轉(zhuǎn)錄生成的RNA分子是初級RNA轉(zhuǎn)錄物(primaryRNAtranscript)，幾乎所有的初級RNA轉(zhuǎn)錄物都要經(jīng)過加工，才能成為具有功能的成熟的RNA。加工主要在細(xì)胞核中進(jìn)行。真核生物轉(zhuǎn)錄生成的RNA分子是初級RNA轉(zhuǎn)錄物(primar63幾種主要的修飾方式：1.剪接(splicing)2.剪切(cleavage)3.修飾(modification)4.添加(addition)幾種主要的修飾方式：1.剪接(splicing)2.剪切64一、真核生物mRNA的加工包括首、尾修飾和剪接（一）前體mRNA在5’-末端加入“帽”結(jié)構(gòu)大多數(shù)真核mRNA的5’-末端有7-甲基鳥嘌呤的帽結(jié)構(gòu)。這個(gè)真核mRNA加工過程的起始步驟由兩種酶，加帽酶(cappingenzyme)和甲基轉(zhuǎn)移酶(methyltransferase)催化完成。

一、真核生物mRNA的加工包括首、尾修飾和剪接（一）前體mR65帽子結(jié)構(gòu)：帽子結(jié)構(gòu)：665pppGp…5GpppGp…pppGppi鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶5

m7GpppGp…甲基轉(zhuǎn)移酶SAM帽子結(jié)構(gòu)的生成過程：5ppGp…磷酸酶Pi5pppGp…5GpppGp…pppGppi鳥苷酸67RNA的生物合成課件整理68帽子結(jié)構(gòu)的意義：可以使mRNA免遭核酸酶的攻擊；也能與帽結(jié)合蛋白質(zhì)復(fù)合體(cap-bindingcomplexofprotein)結(jié)合，并參與mRNA和核糖體的結(jié)合，啟動(dòng)蛋白質(zhì)的生物合成。帽子結(jié)構(gòu)的意義：可以使mRNA免遭核酸酶的攻擊；69（二）前體mRNA在3’端特異位點(diǎn)斷裂并加上多聚腺苷酸尾1.

hnRNA和snRNA核內(nèi)的初級mRNA稱為雜化核RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)snRNA(smallnuclearRNA)核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核酸蛋白體（并接體,splicesome）snRNA（二）前體mRNA在3’端特異位點(diǎn)斷裂并加上多聚腺苷酸尾170尾部修飾是和轉(zhuǎn)錄終止同時(shí)進(jìn)行的過程。polyA的有無與長短，是維持mRNA作為翻譯模板的活性，以及增加mRNA本身穩(wěn)定性的因素。一般真核生物在胞漿內(nèi)出現(xiàn)的mRNA，其polyA長度為100至200個(gè)核苷酸之間，也有少數(shù)例外。前體mRNA分子的斷裂和加多聚腺苷酸尾是多步驟過程。尾部修飾是和轉(zhuǎn)錄終止同時(shí)進(jìn)行的過程。71AAUAAAG/U5’3’Poly(A)信號Poly(A)位點(diǎn)mRNACPSFG/U5’3’CPSFCFI,CFII,CStFCPSFCStFCFICFIIPAPCPSFCStFCFICFIIPAPATPG/UPPPiCFIICFICStF慢速多腺苷酸化PABⅡCPSFAAAAAAAAAAOHPAPATPPPiPABⅡ快速多腺苷酸化CPSFAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAHOAAAAAAAAAAPAPCPSFAAAAAAAAAAOHPAPAAUAAAG/U5’3’Poly(A)信號Poly(A)位72真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個(gè)編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因。斷裂基因(splitegene)CABD編碼區(qū)A、B、C、D非編碼區(qū)真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個(gè)編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)732.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(dá)為成熟RNA的核酸序列。內(nèi)含子：隔斷基因的線性表達(dá)而在剪接過程中被除去的核酸序列。2.外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)外顯子：在74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基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟的mRN75雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNAmRNA雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNAmRNA763.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，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是mRNA；III：是常見的形成套索結(jié)構(gòu)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。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774.mRNA的剪接——除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子連接。snRNP與hnRNA結(jié)合成為并接體①4.mRNA的剪接——除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子78②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U279pG-OH(ppG-OH,pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)第二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)UpAGpU外顯子1內(nèi)含子外顯子2G-OHUpUpGpA剪接過程的二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)(twicetransesterification)

pG-OHU-OHGpUpGpA第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)第二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)80?RNA編輯作用說明，基因的編碼序列經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后加工，是可有多用途分化的，因此也稱為分化加工(differentialRNAprocessing)。5.mRNA的編輯(mRNAediting)人類apoB基因mRNA（14500個(gè)核苷酸）肝臟apoB100（分子量為500000）腸道細(xì)胞apoB48（分子量為240000）mRNA編輯?RNA編輯作用說明，基因的編碼序列經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后加工，是可有81二、tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工tRNA前體RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA二、tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工tRNA前體RNApolⅢTGG82RNAaseP、內(nèi)切酶RNAaseP、內(nèi)切酶83tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶、連接酶ATPADPtRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶、連接酶ATPADP84堿基修飾（2）還原反應(yīng)如：UDHU（3）核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)如：Uψ（4）脫氨反應(yīng)如：AI如：AAm（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）堿基修飾（2）還原反應(yīng)如：UDHU（3）核苷內(nèi)的85三、rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄45S-rRNA剪接18S-rRNA5.8S和28S-rRNArDNA內(nèi)含子內(nèi)含子28S5.8S18S三、rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄45S-rRNA剪接18S86四、核酶具有酶促活性的RNA稱為核酶。核酶(ribozyme)四、核酶具有酶促活性的RNA稱為核酶。核酶(riboz87四膜蟲rRNA內(nèi)含子的二級結(jié)構(gòu)四膜蟲rRNA的剪接采用自我剪接方式5′-端核苷酸序列四膜蟲rRNA內(nèi)含子的二級結(jié)構(gòu)四膜蟲rRNA的剪接采用自我剪88最簡單的核酶二級結(jié)構(gòu)——槌頭狀結(jié)構(gòu)(hammerheadstructure)底物部分通常為60個(gè)核苷酸左右同一分子上包括有催化部份和底物部份催化部份和底物部份組成錘頭結(jié)構(gòu)除rRNA外，tRNA、mRNA的加工也可采用自我剪接方式。最簡單的核酶二級結(jié)構(gòu)——槌頭狀結(jié)構(gòu)底物部分通常為60個(gè)核苷酸89核酶研究的意義核酶的發(fā)現(xiàn)，對中心法則作了重要補(bǔ)充；核酶的發(fā)現(xiàn)是對傳統(tǒng)酶學(xué)的挑戰(zhàn)；利用核酶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成人工核酶。核酶研究的意義核酶的發(fā)現(xiàn)，對中心法則作了重要補(bǔ)充；90人工設(shè)計(jì)的核酶粗線表示合成的核酸分子細(xì)線表示天然的核酸分子X表示一致性序列箭頭表示切斷點(diǎn)人工設(shè)計(jì)的核酶粗線表示合成的核酸分子91第11章RNA的生物合成RNABiosynthesis(Transcription)第11章RNA的生物合成92在生物界，RNA合成有兩種方式：

一是DNA指導(dǎo)的RNA合成，也叫轉(zhuǎn)錄，此為生物體內(nèi)的主要合成方式，也是本章介紹的主要內(nèi)容。另一種是RNA指導(dǎo)的RNA合成(RNA-dependentRNAsynthesis)，也叫RNA復(fù)制(RNAreplication),由RNA依賴的RNA聚合酶(RNA-dependentRNApolymerase)催化，常見于病毒，是逆轉(zhuǎn)錄病毒以外的RNA病毒在宿主細(xì)胞以病毒的單鏈RNA為模板合成RNA的方式。在生物界，RNA合成有兩種方式：

一是DNA指導(dǎo)的RNA合成93轉(zhuǎn)錄(transcription)是生物體以DNA為模板合成RNA的過程。轉(zhuǎn)錄RNADNA

轉(zhuǎn)錄(transcription)是生物體以DNA為模板94轉(zhuǎn)錄的知識(shí)是理解許多生物學(xué)現(xiàn)象和醫(yī)學(xué)問題所必需的。對于RNA生物過程的調(diào)節(jié)可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成速率的改變，以及由此而引發(fā)的一系列代謝變化，因此，了解RNA代謝的基本原理就甚為重要。這些原理既關(guān)系到所有生物是如何適應(yīng)環(huán)境變化的，也關(guān)系到細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的分化機(jī)制。轉(zhuǎn)錄的知識(shí)是理解許多生物學(xué)現(xiàn)象和醫(yī)學(xué)問題所必需的。95復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別96參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)：原料:

NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:

DNA酶:

RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白質(zhì)因子參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)：原料:NTP(ATP,UTP,GT97原核生物轉(zhuǎn)錄的模板和酶Templates&EnzymesinProkaryoticTranscription第一節(jié)原核生物轉(zhuǎn)錄的模板和酶第一節(jié)98一、原核生物轉(zhuǎn)錄的模板DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因(structuralgene)。轉(zhuǎn)錄的這種選擇性稱為不對稱轉(zhuǎn)錄(asymmetrictranscription)，它有兩方面含義：在DNA分子雙鏈上，一股鏈用作模板指引轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄；其二是模板鏈并非總是在同一單鏈上。一、原核生物轉(zhuǎn)錄的模板DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)995′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C編碼鏈模板鏈mRNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯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(templatestrand)，也稱作有意義鏈或Watson鏈。相對的另一股單鏈?zhǔn)蔷幋a鏈(codingstrand)，也稱為反義鏈或Crick鏈。5′···GCAGTACATGTC···3′3′···c1005335模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向不對稱轉(zhuǎn)錄53模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向不對101二、RNA合成由RNA聚合酶催化（一）RNA聚合酶能直接啟動(dòng)RNA鏈的合成DNA依賴的RNA聚合酶催化合成RNA；RNA合成的化學(xué)機(jī)制與DNA依賴的DNA聚合酶催化DNA合成相似。(NMP)n+NTP→(NMP)n+1+PPiRNA延長的RNA二、RNA合成由RNA聚合酶催化（一）RNA聚合酶能直接啟動(dòng)102DNA聚合酶在啟動(dòng)DNA鏈延長時(shí)需要引物存在，而RNA聚合酶不需要引物就能直接啟動(dòng)RNA鏈的延長。RNA聚合酶和DNA的特殊序列——啟動(dòng)子(promoter)結(jié)合后，就能啟動(dòng)RNA合成。DNA聚合酶在啟動(dòng)DNA鏈延長時(shí)需要引物存在，而RNA聚合酶103（二）RNA聚合酶由多個(gè)亞基組成（二）RNA聚合酶由多個(gè)亞基組成104核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)轉(zhuǎn)錄起始階段轉(zhuǎn)錄延長階段核心酶全酶轉(zhuǎn)錄起始階段轉(zhuǎn)錄延長階段105三、RNA聚合酶結(jié)合到DNA的啟動(dòng)子上起動(dòng)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄是不連續(xù)、分區(qū)段進(jìn)行的。每一轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子(operon)。操縱子包括若干個(gè)結(jié)構(gòu)基因及其上游(upstream)的調(diào)控序列。5335結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列RNA-pol三、RNA聚合酶結(jié)合到DNA的啟動(dòng)子上起動(dòng)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄是不連續(xù)、106調(diào)控序列中的啟動(dòng)子是RNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位，也是控制轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵部位。原核生物以RNA聚合酶全酶結(jié)合到DNA的啟動(dòng)子上而起動(dòng)轉(zhuǎn)錄，其中由σ亞基辨認(rèn)啟動(dòng)子，其他亞基相互配合。對啟動(dòng)子的研究，常采用一種巧妙的方法即RNA聚合酶保護(hù)法。調(diào)控序列中的啟動(dòng)子是RNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位，也是控107RNA聚合酶保護(hù)法RNA聚合酶保護(hù)法108開始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35區(qū)(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10區(qū)1-30-5010-10-40-205335RNA-pol辨認(rèn)位點(diǎn)(recognitionsite)55RNA聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因33用RNA聚合酶保護(hù)法研究轉(zhuǎn)錄起始區(qū)開始轉(zhuǎn)錄TTGACA-35區(qū)(Pribnowb109RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合:RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合:110RNA的生物合成課件整理111原核生物的轉(zhuǎn)錄過程TheProcessofTranscriptioninProkaryote第二節(jié)原核生物的轉(zhuǎn)錄過程第二節(jié)112RNA聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域。DNA雙鏈解開，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板。一、轉(zhuǎn)錄起始需要RNA聚合酶全酶轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問題：RNA聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域。一、轉(zhuǎn)錄起始113E.coli的轉(zhuǎn)錄起始和延長E.coli的轉(zhuǎn)錄起始和延長1142.DNA雙鏈局部解開，形成開放轉(zhuǎn)錄復(fù)合體(opentranscriptioncomplex)；1.RNA聚合酶全酶(2)與模板結(jié)合，形成閉合轉(zhuǎn)錄復(fù)合體(closedtranscriptioncomplex)；3.在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反應(yīng)，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物：RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物:5-pppG-OH+

NTP5-pppGpN

-OH3+ppi轉(zhuǎn)錄起始過程：2.DNA雙鏈局部解開，形成開放轉(zhuǎn)錄復(fù)合體(opentr115第一個(gè)磷酸二酯鍵生成后，σ亞基即從轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物上脫落，核心酶連同四磷酸二核苷酸，繼續(xù)結(jié)合于DNA模板上，酶沿DNA鏈前移，進(jìn)入延長階段。第一個(gè)磷酸二酯鍵生成后，σ亞基即從轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物上脫落，核心116二、原核生物的轉(zhuǎn)錄延長時(shí)蛋白質(zhì)的翻譯也同時(shí)進(jìn)行1.亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，沿著DNA模板前移；

2.在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長。(NMP)n+NTP(NMP)n+1+PPi二、原核生物的轉(zhuǎn)錄延長時(shí)蛋白質(zhì)的翻譯也同時(shí)進(jìn)行1.亞基117轉(zhuǎn)錄空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol（核心酶）

····DNA

····RNA轉(zhuǎn)錄空泡(transcriptionbubble)：RNA118轉(zhuǎn)錄延長：轉(zhuǎn)錄延長：11953DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體RNARNA聚合酶在同一DNA模板上，有多個(gè)轉(zhuǎn)錄同時(shí)在進(jìn)行；轉(zhuǎn)錄尚未完成，翻譯已在進(jìn)行。這種形狀說明：53DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體RNARN120依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止三、原核生物轉(zhuǎn)錄終止分為依賴ρ(Rho)因子與非依賴ρ因子兩大類轉(zhuǎn)錄終止指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進(jìn)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來。依據(jù)是否需要蛋白質(zhì)因子的參與，原核生物轉(zhuǎn)錄終止分為：依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止三、原核生物轉(zhuǎn)錄終止分為依賴ρ(R121ρ因子是由相同亞基組成的六聚體蛋白質(zhì)，亞基分子量46kD。ρ因子能結(jié)合RNA，又以對polyC的結(jié)合力最強(qiáng)。ρ因子還有ATP酶活性和解螺旋酶(helicase)的活性。（一）依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止ρ因子：ρ因子是由相同亞基組成的六聚體蛋白質(zhì)，亞基分子量46kD。（122ρ因子的作用原理：ρ因子的作用原理：123RNA的生物合成課件整理124目前認(rèn)為，ρ因子終止轉(zhuǎn)錄的作用是：與RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物結(jié)合，結(jié)合后ρ因子和RNA聚合酶都可發(fā)生構(gòu)象變化，從而使RNA聚合酶停頓，解螺旋酶的活性使DNA/RNA雜化雙鏈拆離，利于產(chǎn)物從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中釋放。目前認(rèn)為，ρ因子終止轉(zhuǎn)錄的作用是：與RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物結(jié)合，結(jié)合125（二）非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，有些特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出RNA后，RNA產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄。（二）非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，1265`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`近終止區(qū)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物形成發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)是非依賴ρ因子終止的普遍現(xiàn)象。5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGC127莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)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。5′pppG5335RNA-pol莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理：使RNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓；5128RNA的生物合成課件整理129真核生物的轉(zhuǎn)錄過程TheProcessofTranscriptioninEukaryote第三節(jié)真核生物的轉(zhuǎn)錄過程第三節(jié)130真核生物的轉(zhuǎn)錄過程比原核復(fù)雜。二者的轉(zhuǎn)錄起始過程有較大區(qū)別，轉(zhuǎn)錄終止也不相同。真核生物的轉(zhuǎn)錄過程比原核復(fù)雜。二者的轉(zhuǎn)錄起始過程有較大區(qū)別，131一、真核生物有三種DNA依賴性RNA聚合酶真核生物具有3種不同的RNA聚合酶:RNA聚合酶Ⅰ（RNAPolⅠ）RNA聚合酶Ⅱ（RNAPolⅡ）RNA聚合酶Ⅲ（RNAPolⅢ）一、真核生物有三種DNA依賴性RNA聚合酶真核生物具有3種132真核生物的RNA聚合酶真核生物的RNA聚合酶133真核生物RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)比原核生物復(fù)雜，所有真核生物的RNA聚合酶都有兩個(gè)不同的大亞基和十幾個(gè)小亞基.RNA聚合酶Ⅱ由12個(gè)亞基組成，其最大的亞基稱為RBP1。RNA聚合酶Ⅱ最大亞基的羧基末端有一段共有序列(consensussequence)為Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser的重復(fù)序列片段，稱為羧基末端結(jié)構(gòu)域(carboxyl-terminaldomain,CTD)。CTD對于維持細(xì)胞的活性是必需的。真核生物RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)比原核生物復(fù)雜，所有真核生物的RN134二、轉(zhuǎn)錄起始需要啟動(dòng)子、RNA聚合酶和轉(zhuǎn)錄因子的參與（一）轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段具有啟動(dòng)子核心序列不同物種、不同細(xì)胞或不同的基因，轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游可以有不同的DNA序列，但這些序列都可統(tǒng)稱為順式作用元件(cis-actingelement)。二、轉(zhuǎn)錄起始需要啟動(dòng)子、RNA聚合酶和轉(zhuǎn)錄因子的參與（一）135一個(gè)典型的真核生物基因上游序列:5’3’調(diào)控序列TATA盒InrYYANYYTA-30+1TATAAA一個(gè)典型的真核生物基因上游序列:5’3’調(diào)控序列TATA盒I136順式作用元件包括啟動(dòng)子、啟動(dòng)子上游元件(upstreampromoterelements)或promoter-proximalelements)等近端調(diào)控元件和增強(qiáng)子(enhancer)等遠(yuǎn)隔序列。起始點(diǎn)上游多數(shù)有共同的TATA序列，稱為Hognest盒或TATA盒(TATAbox)。通常認(rèn)為這就是啟動(dòng)子的核心序列。順式作用元件包括啟動(dòng)子、啟動(dòng)子上游元件(upstreamp137許多RNA聚合酶II識(shí)別的啟動(dòng)子具有保守的共有序列：位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)附近的起始子(intiator，Inr)。啟動(dòng)子上游元件是位于TATA盒上游的DNA序列，多在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)約-40～-100nt的位置，比較常見的是GC盒和CAAT盒。增強(qiáng)子是能夠結(jié)合特異基因調(diào)節(jié)蛋白，促進(jìn)鄰近或遠(yuǎn)隔特定基因表達(dá)的DNA序列。許多RNA聚合酶II識(shí)別的啟動(dòng)子具有保守的共有序列：位于轉(zhuǎn)錄138轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒增強(qiáng)子順式作用元件(cis-actingelement)AATAAA切離加尾轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)修飾點(diǎn)外顯子翻譯起始點(diǎn)內(nèi)含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚體轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒增強(qiáng)子順式作用元件(ci139真核生物RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄的基因及其轉(zhuǎn)錄起始上游序列真核生物RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄的基因及其轉(zhuǎn)錄起始上游序列140（二）轉(zhuǎn)錄因子能直接、間接辨認(rèn)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(trans-actingfactors)。反式作用因子中，直接或間接結(jié)合RNA聚合酶的，則稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactors,TF)。（二）轉(zhuǎn)錄因子能直接、間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋141參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ142RNA聚合酶II與啟動(dòng)子的結(jié)合、啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄需要多種蛋白質(zhì)因子的協(xié)同作用。通常包括：可誘導(dǎo)因子或上游因子與增強(qiáng)子或啟動(dòng)子上游元件的結(jié)合；通用轉(zhuǎn)錄因子在啟動(dòng)子處的組裝；輔激活因子和/或中介子在通用轉(zhuǎn)錄因子/RNA聚合酶II復(fù)合物與可誘導(dǎo)因子、上游因子之間的輔助和中介作用。因子和因子之間互相辨認(rèn)、結(jié)合，以準(zhǔn)確地控制基因是否轉(zhuǎn)錄、何時(shí)轉(zhuǎn)錄。RNA聚合酶II與啟動(dòng)子的結(jié)合、啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄需要多種蛋白質(zhì)因子的143Ⅱ型基因中的四類轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子具體組分結(jié)合序列功能基本組分TBP,TFⅡA,B,E,G,F和HTBP結(jié)合TATA盒轉(zhuǎn)錄起始定位；轉(zhuǎn)錄起始和延長輔激活因子TAFs和中介子在可誘導(dǎo)因子和上游因子與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶結(jié)合中起聯(lián)結(jié)和中介作用上游因子SP1、ATF、CTF等啟動(dòng)子上游元件協(xié)助基本轉(zhuǎn)錄因子，提高轉(zhuǎn)錄效率和專一性可誘導(dǎo)因子如MyoD、HIF-1等增強(qiáng)子等遠(yuǎn)隔調(diào)控序列時(shí)間和空間（組織）特異性地調(diào)控轉(zhuǎn)錄Ⅱ型基因中的四類轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子具體組分結(jié)合序列功能144（三）轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物(pre-initiationcomplex,PIC)。（三）轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物真核生物RNA-pol不與DNA分子145PIC的形成PIC的形成146RNA的生物合成課件整理147（四）少數(shù)幾個(gè)反式作用因子的搭配啟動(dòng)特定基因的轉(zhuǎn)錄為了保證轉(zhuǎn)錄的準(zhǔn)確性，不同基因需不同轉(zhuǎn)錄因子。拼板理論(piecingtheory)

：少數(shù)幾個(gè)反式作用因子（主要是可誘導(dǎo)因子和上游因子）之間互相作用，再與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶搭配而有針對性地結(jié)合、轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的基因?？烧T導(dǎo)因子和上游因子常常通過輔激活因子或中介子與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶結(jié)合，但有時(shí)也可直接與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶結(jié)合。（四）少數(shù)幾個(gè)反式作用因子的搭配啟動(dòng)特定基因的轉(zhuǎn)錄為了保證轉(zhuǎn)148三、真核生物轉(zhuǎn)錄延長過程中沒有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象真核生物轉(zhuǎn)錄延長過程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象。RNA-pol前移處處都遇上核小體。轉(zhuǎn)錄延長過程中可以觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。三、真核生物轉(zhuǎn)錄延長過程中沒有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象真核生物149RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄延長中的核小體移位轉(zhuǎn)錄方向RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄延長中的150四、真核生物的轉(zhuǎn)錄終止和加尾修飾同時(shí)進(jìn)行真核生物的轉(zhuǎn)錄終止，是和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)的。真核生物mRNA有聚腺苷酸(polyA)尾巴結(jié)構(gòu)，是轉(zhuǎn)錄后才加進(jìn)去的。轉(zhuǎn)錄不是在polyA的位置上終止，而是超出數(shù)百個(gè)乃至上千個(gè)核苷酸后才停頓。已發(fā)現(xiàn)，在讀碼框架的下游，常有一組共同序列AATAAA，再下游還有相當(dāng)多的GT序列。這些序列稱為轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)。四、真核生物的轉(zhuǎn)錄終止和加尾修飾同時(shí)進(jìn)行真核生物的轉(zhuǎn)錄終止，151真核生物的轉(zhuǎn)錄終止及加尾修飾真核生物的轉(zhuǎn)錄終止及加尾修飾152真核生物RNA的加工Post-transcriptionalModificationofEukaryoticRNA第四節(jié)真核生物RNA的加工第四節(jié)153真核生物轉(zhuǎn)錄生成的RNA分子是初級RNA轉(zhuǎn)錄物(primaryRNAtranscript)，幾乎所有的初級RNA轉(zhuǎn)錄物都要經(jīng)過加工，才能成為具有功能的成熟的RNA。加工主要在細(xì)胞核中進(jìn)行。真核生物轉(zhuǎn)錄生成的RNA分子是初級RNA轉(zhuǎn)錄物(primar154幾種主要的修飾方式：1.剪接(splicing)2.剪切(cleavage)3.修飾(modification)4.添加(addition)幾種主要的修飾方式：1.剪接(splicing)2.剪切155一、真核生物mRNA的加工包括首、尾修飾和剪接（一）前體mRNA在5’-末端加入“帽”結(jié)構(gòu)大多數(shù)真核mRNA的5’-末端有7-甲基鳥嘌呤的帽結(jié)構(gòu)。這個(gè)真核mRNA加工過程的起始步驟由兩種酶，加帽酶(cappingenzyme)和甲基轉(zhuǎn)移酶(methyltransferase)催化完成。

一、真核生物mRNA的加工包括首、尾修飾和剪接（一）前體mR156帽子結(jié)構(gòu)：帽子結(jié)構(gòu)：1575pppGp…5GpppGp…pppGppi鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶5

m7GpppGp…甲基轉(zhuǎn)移酶SAM帽子結(jié)構(gòu)的生成過程：5ppGp…磷酸酶Pi5pppGp…5GpppGp…pppGppi鳥苷酸158RNA的生物合成課件整理159帽子結(jié)構(gòu)的意義：可以使mRNA免遭核酸酶的攻擊；也能與帽結(jié)合蛋白質(zhì)復(fù)合體(cap-bindingcomplexofprotein)結(jié)合，并參與mRNA和核糖體的結(jié)合，啟動(dòng)蛋白質(zhì)的生物合成。帽子結(jié)構(gòu)的意義：可以使mRNA免遭核酸酶的攻擊；160（二）前體mRNA在3’端特異位點(diǎn)斷裂并加上多聚腺苷酸尾1.

hnRNA和snRNA核內(nèi)的初級mRNA稱為雜化核RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)snRNA(smallnuclearRNA)核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核酸蛋白體（并接體,splicesome）snRNA（二）前體mRNA在3’端特異位點(diǎn)斷裂并加上多聚腺苷酸尾1161尾部修飾是和轉(zhuǎn)錄終止同時(shí)進(jìn)行的過程。polyA的有無與長短，是維持mRNA作為翻譯模板的活性，以及增加mRNA本身穩(wěn)定性的因素。一般真核生物在胞漿內(nèi)出現(xiàn)的mRNA，其polyA長度為100至200個(gè)核苷酸之間，也有少數(shù)例外。前體mRNA分子的斷裂和加多聚腺苷酸尾是多步驟過程。尾部修飾是和轉(zhuǎn)錄終止同時(shí)進(jìn)行的過程。162AAUAAAG/U5’3’Poly(A)信號Poly(A)位點(diǎn)mRNACPSFG/U5’3’CPSFCFI,CFII,CStFCPSFCStFCFICFIIPAPCPSFCStFCFICFIIPAPATPG/UPPPiCFIICFICStF慢速多腺苷酸化PABⅡCPSFAAAAAAAAAAOHPAPATPPPiPABⅡ快速多腺苷酸化CPSFAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAHOAAAAAAAAAAPAP