分子生物學(xué)課件 RNA的生物合成

§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,它們在序列上與真核生物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，其余部位水解成長短不同的片段，經(jīng)凝膠電泳即可測出酶所結(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的長度大腸桿菌RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄起始階段縮短覆蓋DNA的長度啟動(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,它們在序列上與真核生物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，其余部位水解成長短不同的片段，經(jīng)凝膠電泳即可測出酶所結(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的長度大腸桿菌RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄起始階段縮短覆蓋DNA的長度啟動(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?，其轉(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)