分子生物學(xué)課件 RNA的生物合成_第1頁
分子生物學(xué)課件 RNA的生物合成_第2頁
分子生物學(xué)課件 RNA的生物合成_第3頁
分子生物學(xué)課件 RNA的生物合成_第4頁
分子生物學(xué)課件 RNA的生物合成_第5頁
已閱讀5頁,還剩141頁未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

§4-1概述§4-2RNA聚合酶§4-3啟動(dòng)子§4-4終止子和終止因子§4-5RNA合成的調(diào)控§4-6轉(zhuǎn)錄后的加工第四章RNA的生物合成§4-1概述第四章RNA的生物合成§4-1概述在由DNA→RNA→蛋白質(zhì)的信息流中,RNA是中心環(huán)節(jié)。

RNA是已知的兼具遺傳信息和催化兩種功能的大分子。一、DNA與RNA分子的異同點(diǎn)(1)RNA核糖2'位置有羥基,且以尿嘧啶代替胸腺嘧啶;(2)大部分RNA分子是單鏈的,這些RNA往返折疊使RNA具有比DNA更多結(jié)構(gòu)上的多樣性,使RNA具有各種不同的生物功能。§4-1概述在由DNA→RNA→蛋白質(zhì)的信息流中,R二、DNA復(fù)制與RNA合成的異同點(diǎn)相同點(diǎn):(1)除了某些病毒RNA基因組外,所有RNA分子都是以DNA為模板(模板使用)。

(2)合成方向也是由5'→3'方向(極性)。(3)合成的化學(xué)機(jī)制基本相同,根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)。(4)都有起始、延伸、終止三個(gè)階段。二、DNA復(fù)制與RNA合成的異同點(diǎn)相同點(diǎn):(1)除了某些病毒不同點(diǎn):(1)轉(zhuǎn)錄不需要引物。(2)轉(zhuǎn)錄一般只涉及一個(gè)短的DNA序列片段;編碼鏈(即非模板鏈、正鏈、有意義鏈),模板鏈(即負(fù)鏈、無意義鏈)

(3)轉(zhuǎn)錄是由RNA聚合酶催化,與DNA上的特異序列——啟動(dòng)子結(jié)合并開始轉(zhuǎn)錄(復(fù)制是由DNA聚合酶開始,從復(fù)制起始點(diǎn)開始)。(4)RNA合成不象DNA有校對(duì)機(jī)制(Proofreading)。(5)

轉(zhuǎn)錄時(shí),DNA雙螺旋一段短距離范圍解螺旋形成轉(zhuǎn)錄泡(Bubble),RNA在形成后不久被剝離模板。CodingstrandofDNAhasthesamesequenceasmRNA.TranscriptioniscatalyzedbyRNApolymerase不同點(diǎn):(1)轉(zhuǎn)錄不需要引物。(2)轉(zhuǎn)錄一般只涉及一個(gè)短的§4-2RNA聚合酶一、RNA聚合酶催化反應(yīng)RNA聚合酶是轉(zhuǎn)錄過程中的關(guān)鍵酶,原核和真核生物的RNA聚合酶雖然都能催化RNA的合成,但在其分子組成、種類和生化特性上各有特色。激活RNA聚合酶的活性需要DNA,它以雙鏈DNA為模板時(shí)活性最強(qiáng)!

4種NTPDNA指導(dǎo)的RNA聚合酶DNA,Mg+或Mn+

RNA+ppiTranscriptioniscatalyzedbyRNApolymerase§4-2RNA聚合酶一、RNA聚合酶催化反應(yīng)RN分子生物學(xué)課件RNA的生物合成二、原核生物的RNA聚合酶加上σ亞基后則成為聚合酶全酶(holoenzyme)相對(duì)分子量為4.65×105。

E.coli的RNA聚合酶由五種亞基組成α、β、β’、ω、σ。α2ββ’ω亞基組成核心酶;(一)組成:二、原核生物的RNA聚合酶加上σ亞基后則成為聚合酶全酶(hoβ亞基能與模板DNA、新生RNA鏈及核苷酸底物相結(jié)合,催化磷酸二酯鍵形成。(β'亞基為堿性蛋白質(zhì),與酸性DNA之間可借靜電引力相結(jié)合;β亞基也可借疏水相互作用與DNA結(jié)合,它們?cè)谛蛄猩吓c真核生物RNA聚合酶的兩個(gè)大亞基有同源性)β、β':由β和β'亞基組成了聚合酶的催化中心。α亞基:與核心酶的組裝及啟動(dòng)子的識(shí)別有關(guān),并參與RNA聚合酶和部分調(diào)節(jié)因子的相互作用。ω亞基:功能還不清楚。(二)功能:β亞基能與模板DNA、新生RNA鏈及核苷酸底物相結(jié)合,催化磷它是酶的別構(gòu)效應(yīng)物,使酶專一性識(shí)別模板上的啟動(dòng)子。σ亞基:σ因子可以極大地提高RNA聚合酶對(duì)啟動(dòng)區(qū)DNA序列的親和力,其作用是負(fù)責(zé)模板鏈的選擇和轉(zhuǎn)錄的起始。σ因子可使酶與底物結(jié)合常數(shù)提高103倍,時(shí)間可達(dá)數(shù)小時(shí),還可以使酶與模板DNA上的非特異性位點(diǎn)的結(jié)合常數(shù)降低104倍,使酶底物復(fù)合無的半衰期小于1s。E.coli中RNA聚合酶50bp/s(37℃);每個(gè)E.coli:細(xì)胞中約7000個(gè)酶分子;細(xì)菌的mRNA、rRNA、tRNA、由同一種RNA聚合酶所轉(zhuǎn)錄。在某些細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)含有能識(shí)別不同啟動(dòng)子的σ因子,以適應(yīng)不同生長(zhǎng)發(fā)育階段的要求,調(diào)控不同基因轉(zhuǎn)錄的起始。在E.coli中最常見的調(diào)控因子是σ70,而σ32是與熱休克啟動(dòng)子所控制的基因轉(zhuǎn)錄密切相關(guān),σ54則參與細(xì)胞的N代謝。SigmafactoristhesubunitofbacterialRNApolymeraseneededforinitiation;isthemajorinfluenceonselectionofbindingsites(promoters).它是酶的別構(gòu)效應(yīng)物,使酶專一性識(shí)別模板上的啟動(dòng)子。σ亞基:σ分子生物學(xué)課件RNA的生物合成(三)過程:(三)過程:分子生物學(xué)課件RNA的生物合成三、真核生物的RNA聚合酶真核生物的基因組遠(yuǎn)比原核生物大,它們的RNA聚合酶也要復(fù)雜。真核生物的RNA聚合酶有三類,相對(duì)分子量都在5×105左右,通常有8-14個(gè)亞基,并含有Zn2+。Alpha-amanitin(雙環(huán)八肽)isolatedfromAmanitaphalloides三、真核生物的RNA聚合酶真核生物的基因組遠(yuǎn)比原核生物大,它(一)分類:RNA聚合酶Ⅰ:對(duì)α-鵝膏蕈堿(α-amanitine)不敏感;轉(zhuǎn)錄45srRNA前體。RNA聚合酶Ⅱ:可被低濃度α-鵝膏蕈堿(10-9-10-8mol/L)所抑制;轉(zhuǎn)錄所有編碼蛋白質(zhì)的基因和大多數(shù)核內(nèi)小RNA(snRNA)。RNA聚合酶Ⅲ:只被高濃度α-鵝膏蕈堿(10-5-10-4mol/L)所抑制;轉(zhuǎn)錄小的RNA基因,tRNA、5SrRNA、U6snRNA、scRNA。(一)分類:RNA聚合酶Ⅰ:對(duì)α-鵝膏蕈堿(α-aman(二)組成:

將提純的酵母RNA聚合酶Ⅱ進(jìn)行凝膠電泳可分出10條明顯的條帶。最大的3個(gè)亞基分別相當(dāng)于細(xì)菌RNA聚合酶α、β、β’的同源物,化學(xué)計(jì)量測(cè)定它們之間的比例為2:1:1,它們擔(dān)負(fù)著RNA聚合酶的基本功能。

*真核生物RNA聚合酶中沒有細(xì)菌σ因子的對(duì)應(yīng)物,因此必須借助各種轉(zhuǎn)錄因子才能選擇和結(jié)合到啟動(dòng)子上。(二)組成:將提純的酵母RNA聚合酶Ⅱ進(jìn)行凝膠

轉(zhuǎn)錄過程與細(xì)菌不同的是真核生物RNA聚合酶自身不能識(shí)別和結(jié)合到啟動(dòng)子上,而需要在啟動(dòng)子上由轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶裝配成活性轉(zhuǎn)錄復(fù)合物才能起始轉(zhuǎn)錄。

(三)過程:真核生物的轉(zhuǎn)錄過程分為裝配、起始、延伸和終止4個(gè)階段,其間各種因子的作用比細(xì)菌的復(fù)雜得多。轉(zhuǎn)錄過程與細(xì)菌不同的是真核生物RNA聚合酶自身不能識(shí)別§4-3啟動(dòng)子(promoter)一、啟動(dòng)子的基本結(jié)構(gòu)啟動(dòng)子:是指RNA聚合酶識(shí)別,結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。轉(zhuǎn)錄單元(transcriotionunit):是一段從啟動(dòng)子開始至終止子(terminator)結(jié)束的DNA序列。轉(zhuǎn)錄起點(diǎn):是指新生RNA鏈第一個(gè)核苷酸相對(duì)應(yīng)的DNA鏈上的堿基,研究證實(shí)通常為一個(gè)嘌呤。PromoterisaregionofDNAinvolvedinbindingofRNApolymerasetoinitiatetranscription.§4-3啟動(dòng)子(promoter)一、啟動(dòng)子的基本結(jié)構(gòu)啟轉(zhuǎn)錄上游(upstream):常指起點(diǎn)前面5’末端的序列;(用-1,-2,-3……表示)轉(zhuǎn)錄下游(downstream):常指起點(diǎn)后面3’末端的序列;(用+1,+2,+3……表示)換句話講,從轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)沿RNA聚合酶運(yùn)動(dòng)方向稱為下游,而反方向?yàn)樯嫌危诿枋鰤A基的位置時(shí),一般用數(shù)字表示,起點(diǎn)為+1,下游方向依次為+2、+3

…,上游方向依次為-1、-2、-3

轉(zhuǎn)錄上游(upstream):常指起點(diǎn)前面5’末端的序列;二、原核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)足跡分析法(footprint)足跡分析法是pribnow設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)與DNA測(cè)序技術(shù)相結(jié)合。是確定啟動(dòng)子的序列結(jié)構(gòu)的方法。

所謂足跡法既是將DNA起始轉(zhuǎn)錄的限制片段分離出來。加RNA聚合酶使之結(jié)合。再用DNA酶部分水解。與酶結(jié)合的部位被保護(hù)而不水解,其余部位水解成長(zhǎng)短不同的片段,經(jīng)凝膠電泳即可測(cè)出酶所結(jié)合的部位。二、原核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)足跡分析法(footprint)大腸桿菌RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄起始階段縮短覆蓋DNA的長(zhǎng)度大腸桿菌RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄起始階段縮短覆蓋DNA的長(zhǎng)度啟動(dòng)子共有序列的功能啟動(dòng)子共有序列的功能上游區(qū)有兩個(gè)共有序列:Pribnow區(qū):又稱-10區(qū)(TATAAT),有助于DNA局部雙鏈解開。–35序列:又稱識(shí)別區(qū)(TTGACA),提供了RNA聚合酶識(shí)別信號(hào)。啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)是不對(duì)稱的,它決定了轉(zhuǎn)錄的方向。上游區(qū)有兩個(gè)共有序列:Pribnow區(qū):又稱-10區(qū)(TAT三、真核生物啟動(dòng)子(一)分類:1.RNA聚合酶Ⅰ的啟動(dòng)子:核心啟動(dòng)子(-45~+20);上游控制元件(UCE,-180~-107

)真核生物的啟動(dòng)子由轉(zhuǎn)錄因子識(shí)別,而不是RNA聚合酶所識(shí)別,多種轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶在起點(diǎn)上形成前起始復(fù)合物(preintiationcomplex)而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。三、真核生物啟動(dòng)子(一)分類:1.RNA聚合酶Ⅰ的啟動(dòng)子:2.RNA聚合酶Ⅲ的啟動(dòng)子:

5SrRNA和tRNA以及胞質(zhì)小RNA(scRNA)基因的啟動(dòng)子位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)下游,即基因內(nèi)部。核內(nèi)小RNA基因啟動(dòng)子在轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游。2.RNA聚合酶Ⅲ的啟動(dòng)子:5SrRNA和tRNA以3.RNA聚合酶Ⅱ的啟動(dòng)子classⅡ啟動(dòng)子涉及眾多編碼蛋白質(zhì)的基因表達(dá)控制。包括以下幾類控制元件:ModuleConsnesusDNAboundFactorTATAboxTATAAAA~10bpTBPCAATboxGGCCAATCT~22bpCTF/NF1GCboxGGGCGG~20bpSP1OctamerATTTGCAT~20bpOct-1OctamerATTTGCAT~23bpOct-2kBGGGACTTTCC~10bpNFkBATFGTGACGT~20bpATFTATAboxCAATboxGCboxOctInrGoldberg-Hegness3.RNA聚合酶Ⅱ的啟動(dòng)子classⅡ啟動(dòng)子涉及眾多編碼Inr:位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的起始子(initiator,Inr),可用同式Py2ANPy5表示之。TATA區(qū):位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-25~-30bp處的共有序列TATAAA,也稱為TATA區(qū)。CAAT區(qū):起始點(diǎn)上游-70~-78bp處另一段共有序列GGCCAATCT,稱為CAAT區(qū)。GC區(qū):起始點(diǎn)上游-80~-110bp處含有GCCACACCC或GGGCGGG序列,稱為GC區(qū)。增強(qiáng)子:起始點(diǎn)上游-100bp以上處含有72bp長(zhǎng)的重復(fù)序列,稱為增強(qiáng)子(enhancer)。Inr:位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的起始子(initiator,Inr)RNA聚合酶Ⅱ和轉(zhuǎn)錄因子在啟動(dòng)子上的裝配RNA聚合酶Ⅱ和轉(zhuǎn)錄因子在啟動(dòng)子上的裝配§4-4終止子和終止因子一、基本概念終止子(terminator):模板DNA上存在終止轉(zhuǎn)錄的特殊信號(hào)終止因子(terminationfactor):協(xié)助RNA聚合酶識(shí)別終止信號(hào)的輔助因子(蛋白質(zhì)),稱為終止因子。

通讀(readthrough):有些終止子的作用可被特異的因子所阻止,使酶得以越過終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄,稱通讀??菇K止因子(antiterminationfactor):這種引起抗終止作用的蛋白質(zhì)稱為抗終止因子。TerminatorisasequenceofDNA,representedattheendofthetranscript,thatcausesRNApolymerasetoterminatetranscription.§4-4終止子和終止因子一、基本概念終止子(termin分子生物學(xué)課件RNA的生物合成二、終止子的種類所有原核生物的終止子在終止點(diǎn)之前均有一個(gè)回文結(jié)構(gòu),其產(chǎn)生的RNA可形成有莖、環(huán)構(gòu)成的發(fā)夾結(jié)構(gòu)。

(一)簡(jiǎn)單終止子(即不依賴于ρ因子的終止子)

1.終止子上游一般存在一個(gè)富含GC堿基的二重對(duì)稱區(qū),由這段DNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA容易形成發(fā)卡結(jié)構(gòu);2.在終止位點(diǎn)前面有一段由4-8個(gè)A組成的序列,所以轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的3'端為寡聚U,可能提供信號(hào)使RNA聚合酶脫離模板。二、終止子的種類所有原核生物的終止子在終止點(diǎn)之前均有一個(gè)回文終止子效率與二重對(duì)稱序列和寡聚U的長(zhǎng)短有關(guān),隨著發(fā)卡結(jié)構(gòu)(至少6bp)和寡聚U序列(至少4個(gè)U)長(zhǎng)度的增加,終止效率逐步提高。終止子效率與二重對(duì)稱序列和寡聚U的長(zhǎng)短有關(guān),隨著發(fā)卡結(jié)構(gòu)(至(二)依賴于ρ因子的終止子

依賴于ρ因子的終止子必需在ρ因子存在時(shí)才發(fā)生終止作用。1.依賴于ρ因子的終止子其回文結(jié)構(gòu)中不富含GC區(qū);2.回文結(jié)構(gòu)之后也無寡聚U序列.依賴于ρ因子的終止子在細(xì)菌染色體中少見,而在噬菌體中廣泛存在。(二)依賴于ρ因子的終止子依賴于ρ因子的終止子必需在ρ因子分子生物學(xué)課件RNA的生物合成三、終止因子

1.ρ因子:它通過催化NTP的水解使新生RNA鏈從三元轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中解離出來,從而終止轉(zhuǎn)錄。三、終止因子1.ρ因子:它通過催化NTP的水解使新生RN2.NusA蛋白NusA蛋白是一種可以與RNA聚合酶結(jié)合的識(shí)別終止子的特殊輔助因子。(nus位點(diǎn)包括NusANusBNusG等)NusA因子可以提高終止效率,可能是由于它能促進(jìn)RNA聚合酶在終止位置上的停頓。NusA蛋白可以與RNA聚合酶的核心酶結(jié)合,形成α2ββ'NusA復(fù)合物。轉(zhuǎn)錄終止后,RNA聚合酶脫離模板,NusA又被σ因子所取代。2.NusA蛋白NusA蛋白是一種可以與RNA聚合酶結(jié)合的分子生物學(xué)課件RNA的生物合成四、抗終止抗終止作用主要見于某些噬菌體的時(shí)序控制。前早期基因N蛋白晚早期基因表達(dá)抗終止表達(dá)Q蛋白抗終止晚期基因表達(dá)由于不同生理要求,在轉(zhuǎn)錄過程中有時(shí)即使遇到終止信號(hào),仍然需要繼續(xù)轉(zhuǎn)錄,即為抗終止作用。(一)抗終止過程(通讀)四、抗終止抗終止作用主要見于某些噬菌體的時(shí)序控制。前早期基因(二)抗終止作用主要有兩種方式:1.破壞終止位點(diǎn)RNA的莖環(huán)結(jié)構(gòu)

例如某些控制氨基酸的操縱子基因的轉(zhuǎn)錄受氨基酸濃度的高低控制。當(dāng)濃度低時(shí),破壞終止位點(diǎn)RNA的莖環(huán)結(jié)構(gòu),抗終止;當(dāng)濃度正常時(shí),mRNA形成正常的二級(jí)結(jié)構(gòu),其中包括末端的莖環(huán)結(jié)構(gòu),RNA正常轉(zhuǎn)錄。2.依賴于蛋白質(zhì)因子的抗終止作用例如λ噬菌體中由N基因編碼產(chǎn)生的N蛋白具有抗轉(zhuǎn)錄終止的作用。其功能的發(fā)揮依賴于寄主所產(chǎn)生的NusA、NusB、S10等幾種蛋白質(zhì)。

NusA因子由N蛋白的研究而得名,其為酸性多肽,可以與N蛋白結(jié)合,也可與RNA聚合酶結(jié)合,改變其構(gòu)象,使之對(duì)終止子不敏感。(二)抗終止作用主要有兩種方式:1.破壞終止位點(diǎn)RNA的莖環(huán)可見NusA對(duì)RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄速度和終止都有肯定的作用,說明它在調(diào)解因子之間起中介作用??梢奛usA對(duì)RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄速度和終止都有肯定的作用,說五、真核生物的轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)RNA聚合酶Ⅱ的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是在3’末端切斷,然后腺苷酸化,并無明顯的終止作用。

RNA聚合酶Ⅰ、Ⅲ,轉(zhuǎn)錄末端有一段連續(xù)的U,但不足以成為終止信號(hào)。很可能是與U前后的富含G、C序列及polyT是真核生物RNA聚合酶Ⅲ的轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)。五、真核生物的轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)RNA聚合酶Ⅱ的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是§4-5轉(zhuǎn)錄后的加工一、原核生物中RNA轉(zhuǎn)錄后的加工(post-transcriptionalprocessing)

在原核生物中,rRNA、tRNA(部分)組成混合操縱子,某些tRNA簇與編碼蛋白質(zhì)的基因組成操縱子.它們形成的多順反子轉(zhuǎn)錄物,經(jīng)斷裂形成rRNA和tRNA的前體,然后進(jìn)一步加工成熟。§4-5轉(zhuǎn)錄后的加工一、原核生物中RNA轉(zhuǎn)錄后的加工(p(一)原核生物中rRNA轉(zhuǎn)錄后的加工RNaseIIIRNaseE(一)原核生物中rRNA轉(zhuǎn)錄后的加工RNaseIIIRNaRNaseIII是一種負(fù)責(zé)RNA加工的核酸內(nèi)切酶,它的識(shí)別部位RNA為特定的RNA雙螺旋區(qū),切割產(chǎn)生16SrRNA、23SrRNA前體。5SrRNA在RNaseE作用下產(chǎn)生.原核生物rRNA含有多個(gè)甲基修飾成分,包括甲基堿基和甲基核糖.兩端的多余附加序列需要進(jìn)一步由核苷酸酶切除。RNaseIII是一種負(fù)責(zé)RNA加工的核酸內(nèi)切酶,它的識(shí)別(二)原核生物中tRNA轉(zhuǎn)錄后的加工(二)原核生物中tRNA轉(zhuǎn)錄后的加工

1.由核酸內(nèi)切酶在tRNA兩端切斷:RNaseP切5’端,RNaseF切3’端。(二)原核生物中tRNA轉(zhuǎn)錄后的加工2.由核酸外切酶進(jìn)一步進(jìn)行修剪,從前體3’端逐個(gè)切附加序列,直到tRNA3’端。3.在tRNA3’端加上CCA-OH,此反應(yīng)是由tRNA核苷酰轉(zhuǎn)移酶催化進(jìn)行,由CTP和ATP提供胞苷酸和腺苷酸。

4.核苷酸的修飾及異構(gòu)化,包括甲基化和假尿嘧啶核苷。1.由核酸內(nèi)切酶在tRNA兩端切斷:RtRNA+S-腺苷蛋氨酸(SAM)→甲基-tRNA+S-腺苷高半光氨酸

RNaseP是一種很特殊的酶,含有蛋白質(zhì)和RNA兩部分,在某些條件下,RNaseP中的RNA(M1RNA)單獨(dú)也能切斷tRNA前體的5'端序列。tRNA+S-腺苷蛋氨酸(SAM)→甲基-tRNA二真核生物中RNA轉(zhuǎn)錄后的加工hnRNA鏈長(zhǎng)約是mRNA的4~5倍。

)含有內(nèi)含子序列的最初轉(zhuǎn)錄物,即mRNA前體,在核內(nèi)加工過程中形成分子大小不等的中間物,被稱為核內(nèi)不均一RNA(heterogeneousnuclearRNA,hnRNA).(一)hnRNA的加工1.hnRNA對(duì)哺乳動(dòng)物來說大約有25%的hnRNA經(jīng)加工轉(zhuǎn)變成mRNA。

二真核生物中RNA轉(zhuǎn)錄后的加工hnRNA鏈長(zhǎng)約是mRNA2.hnRNA的加工過程(1)5’端形成特殊的帽子結(jié)構(gòu)(m7G5’pppNmpNp_)(2)3’端的產(chǎn)生和多聚腺苷酸化(3)mRNA的內(nèi)部甲基化(4)通過拼接出去內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄序列2.hnRNA的加工過程(1)5’端形成特殊的帽子結(jié)構(gòu)((1)5’端形成特殊的帽子結(jié)構(gòu)(m7G5’pppNmpNp_)pppN1pN2p–RNARNA三磷酸酶ppN1pN2p–RNA+pippN1pN2p–RNAmRNA鳥苷酰轉(zhuǎn)移酶+ppiG5'pppN1pN2p–RNA+GTPG5pppN1pN2p–RNA+SAMm7G5'pppN1pN2p–RNAmRNA甲基轉(zhuǎn)移酶+S-腺苷高半光氨酸m7G5'pppN1pN2p–RNA+SAM甲基轉(zhuǎn)移酶m7G5'pppNmpN2p-RNA+S-腺苷高半光氨酸(1)5’端形成特殊的帽子結(jié)構(gòu)(m7G5’pppNmpNp(2)3’端的產(chǎn)生和多聚腺苷酸化高等真核生物細(xì)胞和病毒mRNA在靠近3'端都有一段保守序列AAUAAA,這一段序列為鏈的切斷和多聚腺苷酸化提供了某種信號(hào)。PolyA由多聚腺苷酸聚合酶所催化。RNA為受體,ATP為供體,需要Mg2+或Mn2+及蛋白質(zhì)參與作用。PolyA尾巴可能起到緩沖作用,防止核酸外切酶對(duì)hnRNA信息序列的降解作用。(2)3’端的產(chǎn)生和多聚腺苷酸化高等真核生物細(xì)胞和病毒mRN(3)mRNA的內(nèi)部甲基化主要m6A(N6-甲基腺嘌呤),它可能對(duì)mRNA前體的加工起識(shí)別作用。

(4)通過拼接出去內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄序列大多數(shù)真核基因?yàn)閿嗔鸦颍滢D(zhuǎn)錄產(chǎn)物需要拼接,去內(nèi)含子序列,使編碼區(qū)成為連續(xù)序列。(3)mRNA的內(nèi)部甲基化主要m6A(N6-甲基腺嘌呤),它三、RNA的拼接(splicing)(一)RNA拼接的4種方式(分子內(nèi))類型I的自我拼接(groupIself-splicing)類型II的自我拼接(groupIIself-splicing)hnRNA的拼接tRNA的拼接三、RNA的拼接(splicing)(一)RNA拼接的4種分子生物學(xué)課件RNA的生物合成1.類型I的自我拼接(groupIself-splicing)

1981年,Cech在研究四膜蟲rRNA前體拼接過程中發(fā)現(xiàn)的。它可以自我催化完成。此拼接只需1+、2+陽離子以及鳥苷酸(或鳥苷)存在即可自發(fā)進(jìn)行,無需能量及蛋白酶的催化,實(shí)際是磷酸酯的轉(zhuǎn)移反應(yīng)。類型I的自我拼接的內(nèi)含子分布廣泛,出現(xiàn)在線粒體、葉綠體編碼的rRNA、tRNA、mRNA的基因中;低等真核生物的rRNA基因。

1.類型I的自我拼接(groupIself-splici分子生物學(xué)課件RNA的生物合成2.類型II的自我拼接(groupIIself-splicing)類型II內(nèi)含子本身也具有催化功能,能夠自我完成拼接。經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)酯,內(nèi)含子成為套索(lariat)結(jié)構(gòu)被切除,兩個(gè)外顯子可以連接在一起。轉(zhuǎn)酯反應(yīng)無需游離的鳥苷酸發(fā)動(dòng),而是由內(nèi)含子靠3'末端的腺苷酸2'-OH攻擊5'端磷酸基引發(fā)的。

類型II內(nèi)含子只見于某些真菌線粒體和植物葉綠體中。

2.類型II的自我拼接(groupIIself-spli分子生物學(xué)課件RNA的生物合成3.核mRNA的(hnRNA)拼接體的拼接(nuclearmRNAspliceosomal)真核生物的mRNA初始轉(zhuǎn)錄物中發(fā)現(xiàn)的第三類內(nèi)含子也是最大的一類的內(nèi)含子。通過同樣的套索機(jī)制進(jìn)行剪接,剪接需要特殊的RNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物的作用。GT-AG規(guī)則:這類內(nèi)含子的左端(5'端)均為GT,右端(3'端)均為AG(對(duì)應(yīng)于RNA為GU-AG).拼接體(spliceosome):在被拼接的RNA上,由上述5種U系列snRNA(U1、U2、U4、U5、U6)和約50種蛋白質(zhì)所組成的復(fù)合物(50~60S),呈有突起的橢球體。3.核mRNA的(hnRNA)拼接體的拼接(nuclear分子生物學(xué)課件RNA的生物合成4.核內(nèi)tRNA前體的酶促拼接酵母tRNA前體的拼接需要ATP和一個(gè)內(nèi)切核酸酶。

反應(yīng)分為兩步進(jìn)行:(1)由一個(gè)特殊的核酸內(nèi)切酶斷裂磷酸二酯鍵,切除插入序列,反應(yīng)不需要ATP。(2)由RNA連接酶催化使切開的tRNA兩部分共價(jià)連接。反應(yīng)需要ATP(植物、酵母類)。4.核內(nèi)tRNA前體的酶促拼接酵母tRNA前體的拼接需要A分子生物學(xué)課件RNA的生物合成生物體存在分子間的拼接,即反式拼接。(二)反式拼接與選擇拼接(trans-splicingandalternative-splicing)

1.反式拼接(trans-splicing)

如果一個(gè)分子具有5’拼接點(diǎn),另一個(gè)分子具有3’拼接點(diǎn),它們又靠得很近,就可以發(fā)生反式拼接(如錐蟲的眾多mRNA)。生物體存在分子間的拼接,即反式拼接。(二)反式拼接與選擇拼接分子生物學(xué)課件RNA的生物合成

一個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄物在不同的發(fā)育階段,分化細(xì)胞和生理狀態(tài)下,通過不同的拼接方式,可以得到不同的mRNA和翻譯產(chǎn)物,稱為選擇性拼接。所產(chǎn)生的多種蛋白質(zhì)即為同源體(isoform)。2.選擇拼接(alternativesplicing)現(xiàn)以降鈣素的mRNA前體為例,說明選擇拼接的機(jī)制。一個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄物在不同的發(fā)育階段,分化細(xì)胞和生理分子生物學(xué)課件RNA的生物合成(三)RNA拼接的生物學(xué)意義1.RNA拼接是生物機(jī)體的進(jìn)化歷史形成的,是進(jìn)化的結(jié)果。3.從內(nèi)含子的拼接方式和分布可以大致推測(cè)其起源時(shí)間。2.RNA拼接是基因表達(dá)調(diào)控的重要環(huán)節(jié)。4.拼接促進(jìn)有益重組,對(duì)生物機(jī)體進(jìn)化十分重要。5.內(nèi)含子和外顯子是相對(duì)的,有些內(nèi)含子可以編碼序列,能夠產(chǎn)生蛋白質(zhì)或功能RNA,不能將內(nèi)含子看成是無用序列,因此,拼接過程是必要的。(三)RNA拼接的生物學(xué)意義1.RNA拼接是生物機(jī)體的進(jìn)化

四、RNA的編輯(RNAediting)是mRNA的一種加工方式,它導(dǎo)致了DNA所編碼的遺傳信息的改變,這種改變mRNA編碼序列的方式,叫RNA的編輯。經(jīng)過編輯的mRNA序列發(fā)生了不同于模板DNA的變化。

(一)定義四、RNA的編輯(RNAediting)是mRNA的一種mRNA的順序GAUUGUAUA

****錐蟲線粒體細(xì)胞色素氧化酶亞基II(coII)基因:與酵母或人的相應(yīng)基因?qū)Ρ仍谝粋€(gè)-1的移碼突變,然而酶的功能又是正常的。DNA正鏈的順序GAGAA對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)序列AspCysIleBenne等人的工作之后,又有一些試驗(yàn)陸續(xù)在多種生物中發(fā)現(xiàn)RNA的編輯,其中包括U的插入和刪除,C、A和G的插入,C被U取代或U被C取代,A轉(zhuǎn)變?yōu)镮等方式。mRNA的順序GAUUGUAUA錐蟲線粒體ApoB100(肝中)ApoB48(小腸中)(Mr512000)(Mr241000)CAAC脫氨U即Gln哺乳動(dòng)物的載脂蛋白B(ApolipoproteinBApoB)是同一基因產(chǎn)物UAAUAA(終止子)編輯作用是沿著編輯前的mRNA3'→5'方向進(jìn)行,RNA編輯所需的遺傳信息來自于指導(dǎo)RNA(guideRNA,gRNA),或者來自被編輯RNA自身。(二)插入U(xiǎn)的機(jī)制ApoB100(肝中)ApoB48(小腸分子生物學(xué)課件RNA的生物合成1.首先,從錐蟲線粒體mRNA編輯和其他的例子可以看出,RNA編輯可以消除移碼突變的危害。(三)RNA編輯的生物學(xué)意義:2.RNA編輯還和生物發(fā)育與分化有關(guān),是基因調(diào)控的一種重要方式。3.RNA編輯增加了基因產(chǎn)物的多樣性,由同一基因轉(zhuǎn)錄物經(jīng)編輯可以表達(dá)出多種同源體蛋白質(zhì)。4.RNA編輯還可以使基因產(chǎn)物獲得新的結(jié)構(gòu)和功能,有利于生物進(jìn)化。5.RNA編輯還可能與學(xué)習(xí)和記憶有關(guān)。1.首先,從錐蟲線粒體mRNA編輯和其他的例子可以看出,RN五、RNA的再編碼(recoding)定義:編碼在mRNA上的遺傳信息在某種情況下可以用不同的方式譯碼,即改變了原來編碼的含義,稱再編碼。校正tRNA:通常是一種變異的tRNA,它們或是反密碼子環(huán)堿基發(fā)生改變,或是決定tRNA特異性即個(gè)性的堿基發(fā)生改變,從而改變了譯碼規(guī)則,故而使錯(cuò)誤的譯碼信息受到矯正。五、RNA的再編碼(recoding)定義:編碼在mRNA上六、RNA生物功能的多樣性1.RNA在遺傳信息的翻譯中起著決定性的作用(三種RNA);2.RNA具有重要的催化功能和其他持家功能;3.RNA轉(zhuǎn)錄后加工和修飾依賴于各類小RNA和其他蛋白質(zhì)復(fù)合物;4.RNA對(duì)基因表達(dá)和細(xì)胞功能具有重要的調(diào)節(jié)作用;5.RNA在生物進(jìn)化中起重要的作用。六、RNA生物功能的多樣性1.RNA在遺傳信息的翻譯中起著§4-1概述§4-2RNA聚合酶§4-3啟動(dòng)子§4-4終止子和終止因子§4-5RNA合成的調(diào)控§4-6轉(zhuǎn)錄后的加工第四章RNA的生物合成§4-1概述第四章RNA的生物合成§4-1概述在由DNA→RNA→蛋白質(zhì)的信息流中,RNA是中心環(huán)節(jié)。

RNA是已知的兼具遺傳信息和催化兩種功能的大分子。一、DNA與RNA分子的異同點(diǎn)(1)RNA核糖2'位置有羥基,且以尿嘧啶代替胸腺嘧啶;(2)大部分RNA分子是單鏈的,這些RNA往返折疊使RNA具有比DNA更多結(jié)構(gòu)上的多樣性,使RNA具有各種不同的生物功能?!?-1概述在由DNA→RNA→蛋白質(zhì)的信息流中,R二、DNA復(fù)制與RNA合成的異同點(diǎn)相同點(diǎn):(1)除了某些病毒RNA基因組外,所有RNA分子都是以DNA為模板(模板使用)。

(2)合成方向也是由5'→3'方向(極性)。(3)合成的化學(xué)機(jī)制基本相同,根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)。(4)都有起始、延伸、終止三個(gè)階段。二、DNA復(fù)制與RNA合成的異同點(diǎn)相同點(diǎn):(1)除了某些病毒不同點(diǎn):(1)轉(zhuǎn)錄不需要引物。(2)轉(zhuǎn)錄一般只涉及一個(gè)短的DNA序列片段;編碼鏈(即非模板鏈、正鏈、有意義鏈),模板鏈(即負(fù)鏈、無意義鏈)

(3)轉(zhuǎn)錄是由RNA聚合酶催化,與DNA上的特異序列——啟動(dòng)子結(jié)合并開始轉(zhuǎn)錄(復(fù)制是由DNA聚合酶開始,從復(fù)制起始點(diǎn)開始)。(4)RNA合成不象DNA有校對(duì)機(jī)制(Proofreading)。(5)

轉(zhuǎn)錄時(shí),DNA雙螺旋一段短距離范圍解螺旋形成轉(zhuǎn)錄泡(Bubble),RNA在形成后不久被剝離模板。CodingstrandofDNAhasthesamesequenceasmRNA.TranscriptioniscatalyzedbyRNApolymerase不同點(diǎn):(1)轉(zhuǎn)錄不需要引物。(2)轉(zhuǎn)錄一般只涉及一個(gè)短的§4-2RNA聚合酶一、RNA聚合酶催化反應(yīng)RNA聚合酶是轉(zhuǎn)錄過程中的關(guān)鍵酶,原核和真核生物的RNA聚合酶雖然都能催化RNA的合成,但在其分子組成、種類和生化特性上各有特色。激活RNA聚合酶的活性需要DNA,它以雙鏈DNA為模板時(shí)活性最強(qiáng)!

4種NTPDNA指導(dǎo)的RNA聚合酶DNA,Mg+或Mn+

RNA+ppiTranscriptioniscatalyzedbyRNApolymerase§4-2RNA聚合酶一、RNA聚合酶催化反應(yīng)RN分子生物學(xué)課件RNA的生物合成二、原核生物的RNA聚合酶加上σ亞基后則成為聚合酶全酶(holoenzyme)相對(duì)分子量為4.65×105。

E.coli的RNA聚合酶由五種亞基組成α、β、β’、ω、σ。α2ββ’ω亞基組成核心酶;(一)組成:二、原核生物的RNA聚合酶加上σ亞基后則成為聚合酶全酶(hoβ亞基能與模板DNA、新生RNA鏈及核苷酸底物相結(jié)合,催化磷酸二酯鍵形成。(β'亞基為堿性蛋白質(zhì),與酸性DNA之間可借靜電引力相結(jié)合;β亞基也可借疏水相互作用與DNA結(jié)合,它們?cè)谛蛄猩吓c真核生物RNA聚合酶的兩個(gè)大亞基有同源性)β、β':由β和β'亞基組成了聚合酶的催化中心。α亞基:與核心酶的組裝及啟動(dòng)子的識(shí)別有關(guān),并參與RNA聚合酶和部分調(diào)節(jié)因子的相互作用。ω亞基:功能還不清楚。(二)功能:β亞基能與模板DNA、新生RNA鏈及核苷酸底物相結(jié)合,催化磷它是酶的別構(gòu)效應(yīng)物,使酶專一性識(shí)別模板上的啟動(dòng)子。σ亞基:σ因子可以極大地提高RNA聚合酶對(duì)啟動(dòng)區(qū)DNA序列的親和力,其作用是負(fù)責(zé)模板鏈的選擇和轉(zhuǎn)錄的起始。σ因子可使酶與底物結(jié)合常數(shù)提高103倍,時(shí)間可達(dá)數(shù)小時(shí),還可以使酶與模板DNA上的非特異性位點(diǎn)的結(jié)合常數(shù)降低104倍,使酶底物復(fù)合無的半衰期小于1s。E.coli中RNA聚合酶50bp/s(37℃);每個(gè)E.coli:細(xì)胞中約7000個(gè)酶分子;細(xì)菌的mRNA、rRNA、tRNA、由同一種RNA聚合酶所轉(zhuǎn)錄。在某些細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)含有能識(shí)別不同啟動(dòng)子的σ因子,以適應(yīng)不同生長(zhǎng)發(fā)育階段的要求,調(diào)控不同基因轉(zhuǎn)錄的起始。在E.coli中最常見的調(diào)控因子是σ70,而σ32是與熱休克啟動(dòng)子所控制的基因轉(zhuǎn)錄密切相關(guān),σ54則參與細(xì)胞的N代謝。SigmafactoristhesubunitofbacterialRNApolymeraseneededforinitiation;isthemajorinfluenceonselectionofbindingsites(promoters).它是酶的別構(gòu)效應(yīng)物,使酶專一性識(shí)別模板上的啟動(dòng)子。σ亞基:σ分子生物學(xué)課件RNA的生物合成(三)過程:(三)過程:分子生物學(xué)課件RNA的生物合成三、真核生物的RNA聚合酶真核生物的基因組遠(yuǎn)比原核生物大,它們的RNA聚合酶也要復(fù)雜。真核生物的RNA聚合酶有三類,相對(duì)分子量都在5×105左右,通常有8-14個(gè)亞基,并含有Zn2+。Alpha-amanitin(雙環(huán)八肽)isolatedfromAmanitaphalloides三、真核生物的RNA聚合酶真核生物的基因組遠(yuǎn)比原核生物大,它(一)分類:RNA聚合酶Ⅰ:對(duì)α-鵝膏蕈堿(α-amanitine)不敏感;轉(zhuǎn)錄45srRNA前體。RNA聚合酶Ⅱ:可被低濃度α-鵝膏蕈堿(10-9-10-8mol/L)所抑制;轉(zhuǎn)錄所有編碼蛋白質(zhì)的基因和大多數(shù)核內(nèi)小RNA(snRNA)。RNA聚合酶Ⅲ:只被高濃度α-鵝膏蕈堿(10-5-10-4mol/L)所抑制;轉(zhuǎn)錄小的RNA基因,tRNA、5SrRNA、U6snRNA、scRNA。(一)分類:RNA聚合酶Ⅰ:對(duì)α-鵝膏蕈堿(α-aman(二)組成:

將提純的酵母RNA聚合酶Ⅱ進(jìn)行凝膠電泳可分出10條明顯的條帶。最大的3個(gè)亞基分別相當(dāng)于細(xì)菌RNA聚合酶α、β、β’的同源物,化學(xué)計(jì)量測(cè)定它們之間的比例為2:1:1,它們擔(dān)負(fù)著RNA聚合酶的基本功能。

*真核生物RNA聚合酶中沒有細(xì)菌σ因子的對(duì)應(yīng)物,因此必須借助各種轉(zhuǎn)錄因子才能選擇和結(jié)合到啟動(dòng)子上。(二)組成:將提純的酵母RNA聚合酶Ⅱ進(jìn)行凝膠

轉(zhuǎn)錄過程與細(xì)菌不同的是真核生物RNA聚合酶自身不能識(shí)別和結(jié)合到啟動(dòng)子上,而需要在啟動(dòng)子上由轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶裝配成活性轉(zhuǎn)錄復(fù)合物才能起始轉(zhuǎn)錄。

(三)過程:真核生物的轉(zhuǎn)錄過程分為裝配、起始、延伸和終止4個(gè)階段,其間各種因子的作用比細(xì)菌的復(fù)雜得多。轉(zhuǎn)錄過程與細(xì)菌不同的是真核生物RNA聚合酶自身不能識(shí)別§4-3啟動(dòng)子(promoter)一、啟動(dòng)子的基本結(jié)構(gòu)啟動(dòng)子:是指RNA聚合酶識(shí)別,結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。轉(zhuǎn)錄單元(transcriotionunit):是一段從啟動(dòng)子開始至終止子(terminator)結(jié)束的DNA序列。轉(zhuǎn)錄起點(diǎn):是指新生RNA鏈第一個(gè)核苷酸相對(duì)應(yīng)的DNA鏈上的堿基,研究證實(shí)通常為一個(gè)嘌呤。PromoterisaregionofDNAinvolvedinbindingofRNApolymerasetoinitiatetranscription.§4-3啟動(dòng)子(promoter)一、啟動(dòng)子的基本結(jié)構(gòu)啟轉(zhuǎn)錄上游(upstream):常指起點(diǎn)前面5’末端的序列;(用-1,-2,-3……表示)轉(zhuǎn)錄下游(downstream):常指起點(diǎn)后面3’末端的序列;(用+1,+2,+3……表示)換句話講,從轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)沿RNA聚合酶運(yùn)動(dòng)方向稱為下游,而反方向?yàn)樯嫌?,在描述堿基的位置時(shí),一般用數(shù)字表示,起點(diǎn)為+1,下游方向依次為+2、+3

…,上游方向依次為-1、-2、-3

轉(zhuǎn)錄上游(upstream):常指起點(diǎn)前面5’末端的序列;二、原核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)足跡分析法(footprint)足跡分析法是pribnow設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)與DNA測(cè)序技術(shù)相結(jié)合。是確定啟動(dòng)子的序列結(jié)構(gòu)的方法。

所謂足跡法既是將DNA起始轉(zhuǎn)錄的限制片段分離出來。加RNA聚合酶使之結(jié)合。再用DNA酶部分水解。與酶結(jié)合的部位被保護(hù)而不水解,其余部位水解成長(zhǎng)短不同的片段,經(jīng)凝膠電泳即可測(cè)出酶所結(jié)合的部位。二、原核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)足跡分析法(footprint)大腸桿菌RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄起始階段縮短覆蓋DNA的長(zhǎng)度大腸桿菌RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄起始階段縮短覆蓋DNA的長(zhǎng)度啟動(dòng)子共有序列的功能啟動(dòng)子共有序列的功能上游區(qū)有兩個(gè)共有序列:Pribnow區(qū):又稱-10區(qū)(TATAAT),有助于DNA局部雙鏈解開。–35序列:又稱識(shí)別區(qū)(TTGACA),提供了RNA聚合酶識(shí)別信號(hào)。啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)是不對(duì)稱的,它決定了轉(zhuǎn)錄的方向。上游區(qū)有兩個(gè)共有序列:Pribnow區(qū):又稱-10區(qū)(TAT三、真核生物啟動(dòng)子(一)分類:1.RNA聚合酶Ⅰ的啟動(dòng)子:核心啟動(dòng)子(-45~+20);上游控制元件(UCE,-180~-107

)真核生物的啟動(dòng)子由轉(zhuǎn)錄因子識(shí)別,而不是RNA聚合酶所識(shí)別,多種轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶在起點(diǎn)上形成前起始復(fù)合物(preintiationcomplex)而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。三、真核生物啟動(dòng)子(一)分類:1.RNA聚合酶Ⅰ的啟動(dòng)子:2.RNA聚合酶Ⅲ的啟動(dòng)子:

5SrRNA和tRNA以及胞質(zhì)小RNA(scRNA)基因的啟動(dòng)子位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)下游,即基因內(nèi)部。核內(nèi)小RNA基因啟動(dòng)子在轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游。2.RNA聚合酶Ⅲ的啟動(dòng)子:5SrRNA和tRNA以3.RNA聚合酶Ⅱ的啟動(dòng)子classⅡ啟動(dòng)子涉及眾多編碼蛋白質(zhì)的基因表達(dá)控制。包括以下幾類控制元件:ModuleConsnesusDNAboundFactorTATAboxTATAAAA~10bpTBPCAATboxGGCCAATCT~22bpCTF/NF1GCboxGGGCGG~20bpSP1OctamerATTTGCAT~20bpOct-1OctamerATTTGCAT~23bpOct-2kBGGGACTTTCC~10bpNFkBATFGTGACGT~20bpATFTATAboxCAATboxGCboxOctInrGoldberg-Hegness3.RNA聚合酶Ⅱ的啟動(dòng)子classⅡ啟動(dòng)子涉及眾多編碼Inr:位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的起始子(initiator,Inr),可用同式Py2ANPy5表示之。TATA區(qū):位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-25~-30bp處的共有序列TATAAA,也稱為TATA區(qū)。CAAT區(qū):起始點(diǎn)上游-70~-78bp處另一段共有序列GGCCAATCT,稱為CAAT區(qū)。GC區(qū):起始點(diǎn)上游-80~-110bp處含有GCCACACCC或GGGCGGG序列,稱為GC區(qū)。增強(qiáng)子:起始點(diǎn)上游-100bp以上處含有72bp長(zhǎng)的重復(fù)序列,稱為增強(qiáng)子(enhancer)。Inr:位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的起始子(initiator,Inr)RNA聚合酶Ⅱ和轉(zhuǎn)錄因子在啟動(dòng)子上的裝配RNA聚合酶Ⅱ和轉(zhuǎn)錄因子在啟動(dòng)子上的裝配§4-4終止子和終止因子一、基本概念終止子(terminator):模板DNA上存在終止轉(zhuǎn)錄的特殊信號(hào)終止因子(terminationfactor):協(xié)助RNA聚合酶識(shí)別終止信號(hào)的輔助因子(蛋白質(zhì)),稱為終止因子。

通讀(readthrough):有些終止子的作用可被特異的因子所阻止,使酶得以越過終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄,稱通讀。抗終止因子(antiterminationfactor):這種引起抗終止作用的蛋白質(zhì)稱為抗終止因子。TerminatorisasequenceofDNA,representedattheendofthetranscript,thatcausesRNApolymerasetoterminatetranscription.§4-4終止子和終止因子一、基本概念終止子(termin分子生物學(xué)課件RNA的生物合成二、終止子的種類所有原核生物的終止子在終止點(diǎn)之前均有一個(gè)回文結(jié)構(gòu),其產(chǎn)生的RNA可形成有莖、環(huán)構(gòu)成的發(fā)夾結(jié)構(gòu)。

(一)簡(jiǎn)單終止子(即不依賴于ρ因子的終止子)

1.終止子上游一般存在一個(gè)富含GC堿基的二重對(duì)稱區(qū),由這段DNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA容易形成發(fā)卡結(jié)構(gòu);2.在終止位點(diǎn)前面有一段由4-8個(gè)A組成的序列,所以轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的3'端為寡聚U,可能提供信號(hào)使RNA聚合酶脫離模板。二、終止子的種類所有原核生物的終止子在終止點(diǎn)之前均有一個(gè)回文終止子效率與二重對(duì)稱序列和寡聚U的長(zhǎng)短有關(guān),隨著發(fā)卡結(jié)構(gòu)(至少6bp)和寡聚U序列(至少4個(gè)U)長(zhǎng)度的增加,終止效率逐步提高。終止子效率與二重對(duì)稱序列和寡聚U的長(zhǎng)短有關(guān),隨著發(fā)卡結(jié)構(gòu)(至(二)依賴于ρ因子的終止子

依賴于ρ因子的終止子必需在ρ因子存在時(shí)才發(fā)生終止作用。1.依賴于ρ因子的終止子其回文結(jié)構(gòu)中不富含GC區(qū);2.回文結(jié)構(gòu)之后也無寡聚U序列.依賴于ρ因子的終止子在細(xì)菌染色體中少見,而在噬菌體中廣泛存在。(二)依賴于ρ因子的終止子依賴于ρ因子的終止子必需在ρ因子分子生物學(xué)課件RNA的生物合成三、終止因子

1.ρ因子:它通過催化NTP的水解使新生RNA鏈從三元轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中解離出來,從而終止轉(zhuǎn)錄。三、終止因子1.ρ因子:它通過催化NTP的水解使新生RN2.NusA蛋白NusA蛋白是一種可以與RNA聚合酶結(jié)合的識(shí)別終止子的特殊輔助因子。(nus位點(diǎn)包括NusANusBNusG等)NusA因子可以提高終止效率,可能是由于它能促進(jìn)RNA聚合酶在終止位置上的停頓。NusA蛋白可以與RNA聚合酶的核心酶結(jié)合,形成α2ββ'NusA復(fù)合物。轉(zhuǎn)錄終止后,RNA聚合酶脫離模板,NusA又被σ因子所取代。2.NusA蛋白NusA蛋白是一種可以與RNA聚合酶結(jié)合的分子生物學(xué)課件RNA的生物合成四、抗終止抗終止作用主要見于某些噬菌體的時(shí)序控制。前早期基因N蛋白晚早期基因表達(dá)抗終止表達(dá)Q蛋白抗終止晚期基因表達(dá)由于不同生理要求,在轉(zhuǎn)錄過程中有時(shí)即使遇到終止信號(hào),仍然需要繼續(xù)轉(zhuǎn)錄,即為抗終止作用。(一)抗終止過程(通讀)四、抗終止抗終止作用主要見于某些噬菌體的時(shí)序控制。前早期基因(二)抗終止作用主要有兩種方式:1.破壞終止位點(diǎn)RNA的莖環(huán)結(jié)構(gòu)

例如某些控制氨基酸的操縱子基因的轉(zhuǎn)錄受氨基酸濃度的高低控制。當(dāng)濃度低時(shí),破壞終止位點(diǎn)RNA的莖環(huán)結(jié)構(gòu),抗終止;當(dāng)濃度正常時(shí),mRNA形成正常的二級(jí)結(jié)構(gòu),其中包括末端的莖環(huán)結(jié)構(gòu),RNA正常轉(zhuǎn)錄。2.依賴于蛋白質(zhì)因子的抗終止作用例如λ噬菌體中由N基因編碼產(chǎn)生的N蛋白具有抗轉(zhuǎn)錄終止的作用。其功能的發(fā)揮依賴于寄主所產(chǎn)生的NusA、NusB、S10等幾種蛋白質(zhì)。

NusA因子由N蛋白的研究而得名,其為酸性多肽,可以與N蛋白結(jié)合,也可與RNA聚合酶結(jié)合,改變其構(gòu)象,使之對(duì)終止子不敏感。(二)抗終止作用主要有兩種方式:1.破壞終止位點(diǎn)RNA的莖環(huán)可見NusA對(duì)RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄速度和終止都有肯定的作用,說明它在調(diào)解因子之間起中介作用??梢奛usA對(duì)RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄速度和終止都有肯定的作用,說五、真核生物的轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)RNA聚合酶Ⅱ的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是在3’末端切斷,然后腺苷酸化,并無明顯的終止作用。

RNA聚合酶Ⅰ、Ⅲ,轉(zhuǎn)錄末端有一段連續(xù)的U,但不足以成為終止信號(hào)。很可能是與U前后的富含G、C序列及polyT是真核生物RNA聚合酶Ⅲ的轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)。五、真核生物的轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)RNA聚合酶Ⅱ的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是§4-5轉(zhuǎn)錄后的加工一、原核生物中RNA轉(zhuǎn)錄后的加工(post-transcriptionalprocessing)

在原核生物中,rRNA、tRNA(部分)組成混合操縱子,某些tRNA簇與編碼蛋白質(zhì)的基因組成操縱子.它們形成的多順反子轉(zhuǎn)錄物,經(jīng)斷裂形成rRNA和tRNA的前體,然后進(jìn)一步加工成熟?!?-5轉(zhuǎn)錄后的加工一、原核生物中RNA轉(zhuǎn)錄后的加工(p(一)原核生物中rRNA轉(zhuǎn)錄后的加工RNaseIIIRNaseE(一)原核生物中rRNA轉(zhuǎn)錄后的加工RNaseIIIRNaRNaseIII是一種負(fù)責(zé)RNA加工的核酸內(nèi)切酶,它的識(shí)別部位RNA為特定的RNA雙螺旋區(qū),切割產(chǎn)生16SrRNA、23SrRNA前體。5SrRNA在RNaseE作用下產(chǎn)生.原核生物rRNA含有多個(gè)甲基修飾成分,包括甲基堿基和甲基核糖.兩端的多余附加序列需要進(jìn)一步由核苷酸酶切除。RNaseIII是一種負(fù)責(zé)RNA加工的核酸內(nèi)切酶,它的識(shí)別(二)原核生物中tRNA轉(zhuǎn)錄后的加工(二)原核生物中tRNA轉(zhuǎn)錄后的加工

1.由核酸內(nèi)切酶在tRNA兩端切斷:RNaseP切5’端,RNaseF切3’端。(二)原核生物中tRNA轉(zhuǎn)錄后的加工2.由核酸外切酶進(jìn)一步進(jìn)行修剪,從前體3’端逐個(gè)切附加序列,直到tRNA3’端。3.在tRNA3’端加上CCA-OH,此反應(yīng)是由tRNA核苷酰轉(zhuǎn)移酶催化進(jìn)行,由CTP和ATP提供胞苷酸和腺苷酸。

4.核苷酸的修飾及異構(gòu)化,包括甲基化和假尿嘧啶核苷。1.由核酸內(nèi)切酶在tRNA兩端切斷:RtRNA+S-腺苷蛋氨酸(SAM)→甲基-tRNA+S-腺苷高半光氨酸

RNaseP是一種很特殊的酶,含有蛋白質(zhì)和RNA兩部分,在某些條件下,RNaseP中的RNA(M1RNA)單獨(dú)也能切斷tRNA前體的5'端序列。tRNA+S-腺苷蛋氨酸(SAM)→甲基-tRNA二真核生物中RNA轉(zhuǎn)錄后的加工hnRNA鏈長(zhǎng)約是mRNA的4~5倍。

)含有內(nèi)含子序列的最初轉(zhuǎn)錄物,即mRNA前體,在核內(nèi)加工過程中形成分子大小不等的中間物,被稱為核內(nèi)不均一RNA(heterogeneousnuclearRNA,hnRNA).(一)hnRNA的加工1.hnRNA對(duì)哺乳動(dòng)物來說大約有25%的hnRNA經(jīng)加工轉(zhuǎn)變成mRNA。

二真核生物中RNA轉(zhuǎn)錄后的加工hnRNA鏈長(zhǎng)約是mRNA2.hnRNA的加工過程(1)5’端形成特殊的帽子結(jié)構(gòu)(m7G5’pppNmpNp_)(2)3’端的產(chǎn)生和多聚腺苷酸化(3)mRNA的內(nèi)部甲基化(4)通過拼接出去內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄序列2.hnRNA的加工過程(1)5’端形成特殊的帽子結(jié)構(gòu)((1)5’端形成特殊的帽子結(jié)構(gòu)(m7G5’pppNmpNp_)pppN1pN2p–RNARNA三磷酸酶ppN1pN2p–RNA+pippN1pN2p–RNAmRNA鳥苷酰轉(zhuǎn)移酶+ppiG5'pppN1pN2p–RNA+GTPG5pppN1pN2p–RNA+SAMm7G5'pppN1pN2p–RNAmRNA甲基轉(zhuǎn)移酶+S-腺苷高半光氨酸m7G5'pppN1pN2p–RNA+SAM甲基轉(zhuǎn)移酶m7G5'pppNmpN2p-RNA+S-腺苷高半光氨酸(1)5’端形成特殊的帽子結(jié)構(gòu)(m7G5’pppNmpNp(2)3’端的產(chǎn)生和多聚腺苷酸化高等真核生物細(xì)胞和病毒mRNA在靠近3'端都有一段保守序列AAUAAA,這一段序列為鏈的切斷和多聚腺苷酸化提供了某種信號(hào)。PolyA由多聚腺苷酸聚合酶所催化。RNA為受體,ATP為供體,需要Mg2+或Mn2+及蛋白質(zhì)參與作用。PolyA尾巴可能起到緩沖作用,防止核酸外切酶對(duì)hnRNA信息序列的降解作用。(2)3’端的產(chǎn)生和多聚腺苷酸化高等真核生物細(xì)胞和病毒mRN(3)mRNA的內(nèi)部甲基化主要m6A(N6-甲基腺嘌呤),它可能對(duì)mRNA前體的加工起識(shí)別作用。

(4)通過拼接出去內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄序列大多數(shù)真核基因?yàn)閿嗔鸦颍滢D(zhuǎn)錄產(chǎn)物需要拼接,去內(nèi)含子序列,使編碼區(qū)成為連續(xù)序列。(3)mRNA的內(nèi)部甲基化主要m6A(N6-甲基腺嘌呤),它三、RNA的拼接(splicing)(一)RNA拼接的4種方式(分子內(nèi))類型I的自我拼接(groupIself-splicing)類型II的自我拼接(groupIIself-splicing)hnRNA的拼接tRNA的拼接三、RNA的拼接(splicing)(一)RNA拼接的4種分子生物學(xué)課件RNA的生物合成1.類型I的自我拼接(groupIself-splicing)

1981年,Cech在研究四膜蟲rRNA前體拼接過程中發(fā)現(xiàn)的。它可以自我催化完成。此拼接只需1+、2+陽離子以及鳥苷酸(或鳥苷)存在即可自發(fā)進(jìn)行,無需能量及蛋白酶的催化,實(shí)際是磷酸酯的轉(zhuǎn)移反應(yīng)。類型I的自我拼接的內(nèi)含子分布廣泛,出現(xiàn)在線粒體、葉綠體編碼的rRNA、tRNA、mRNA的基因中;低等真核生物的rRNA基因。

1.類型I的自我拼接(groupIself-splici分子生物學(xué)課件RNA的生物合成2.類型II的自我拼接(groupIIself-splicing)類型II內(nèi)含子本身也具有催化功能,能夠自我完成拼接。經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)酯,內(nèi)含子成為套索(lariat)結(jié)構(gòu)被切除,兩個(gè)外顯子可以連接在一起。轉(zhuǎn)酯反應(yīng)無需游離的鳥苷酸發(fā)動(dòng),而是由內(nèi)含子靠3'末端的腺苷酸2'-OH攻擊5'端磷酸基引發(fā)的。

類型II內(nèi)含子只見于某些真菌線粒體和植物葉綠體中。

2.類型II的自我拼接(groupIIself-spli分子生物學(xué)課件RNA的生物合成3.核mRNA的(hnRNA)拼接體的拼接(nuclearmRNAspliceosomal)真核生物的mRNA初始轉(zhuǎn)錄物中發(fā)

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論