基礎(chǔ)分子生物學(xué)Chaer

Chapter9Transcription轉(zhuǎn)錄RNA聚合酶的作用是將雙鏈體DNA的一條鏈拷貝成RNA鏈.9.1Introduction引言一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位被轉(zhuǎn)錄為一條RNA鏈.9.2Transcriptionoccursbybasepairingina"bubble"ofunpairedDNA.

轉(zhuǎn)錄發(fā)生在沒有配對的DNA轉(zhuǎn)錄泡中,并根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則進(jìn)行.RNA聚合酶將兩條DNA鏈暫時(shí)分開,形成“轉(zhuǎn)錄泡”,接著使用其中的一條鏈作為模板,指導(dǎo)合成互補(bǔ)的RNA.“轉(zhuǎn)錄泡”的長度是12-14bp,其中RNA-DNA雜合鏈長度是8-9bp.DNA鏈分開形成轉(zhuǎn)錄泡.以DNA一條鏈為模板按堿基互補(bǔ)配對原則合成RNA.在轉(zhuǎn)錄中,細(xì)菌RNA聚合酶維持著轉(zhuǎn)錄泡的構(gòu)象,它使DNA解旋,又重新聚合,并維持著DNA模板鏈,伴隨鏈和合成的RNA鏈三者的狀態(tài).9.3Thetranscriptionreactionhasthreestages.

轉(zhuǎn)錄的三個(gè)階段.RNA聚合酶結(jié)合DNA啟動(dòng)子序列后,轉(zhuǎn)錄啟動(dòng).在延伸過程中,轉(zhuǎn)錄泡沿著DNA移動(dòng),RNA鏈從5′向3′方向增長.在終止子轉(zhuǎn)錄終止,DNA雙鏈重新聚合,RNA聚合酶從DNA鏈上解離下來.轉(zhuǎn)錄有4個(gè)階段,各階段RNA聚合酶和DNA發(fā)生不同的作用.酶先結(jié)合到啟動(dòng)子上,然后破壞DNA結(jié)構(gòu),在轉(zhuǎn)錄起始時(shí)酶保持固定,延伸時(shí)沿著DNA移動(dòng),并在終止處解離.9.4PhageT7RNApolymeraseisausefulmodelsystem.

T7噬菌體的RNA聚合酶---一個(gè)好的模型系統(tǒng).T3和T7噬菌體的RNA聚合酶由一條肽鏈構(gòu)成,僅能識別少數(shù)噬菌體的啟動(dòng)子序列.他們合成RNA的速度為約200核苷酸/秒,遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于細(xì)菌RNA聚合酶.9.6BacterialRNApolymeraseconsistsofmultiplesubunits.

細(xì)菌RNA聚合酶由多個(gè)亞基組成.細(xì)菌RNA聚合酶的核心酶是500kDa大小的多亞基復(fù)合物,一般結(jié)構(gòu)為2結(jié)構(gòu).DNA夾在一個(gè)通道中,和以及亞基接觸.9.7RNApolymeraseconsistsofthecoreenzymeandsigmafactor.RNA聚合酶包包括核心心酶和因子.細(xì)菌RNA聚合酶可可以分成成具有催催化轉(zhuǎn)錄錄活性的的2核心酶以以及僅在在起始轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄時(shí)所所需的亞基因子改變變了RNA聚合酶結(jié)結(jié)合DNA的性質(zhì),使得得它對一一般的DNA親和力降降低,而而對啟啟動(dòng)子的的親和力力增加核心酶均均等地結(jié)結(jié)合到任任意DNA序列上.因子降低低了這種種非序列列依賴性性結(jié)合,而增增加了與與啟動(dòng)子子序列的的特異性性結(jié)合.9.12Promoterrecognitiondependsonconsensussequences.啟動(dòng)子的的識別依依賴于一一些共有有序列.啟動(dòng)子是是一些特特定位點(diǎn)點(diǎn)的短保保守序列列.啟動(dòng)子的的保守序序列包括括起始點(diǎn)點(diǎn)處的一一個(gè)嘌呤呤,-10區(qū)的六聚聚體TATAAT以及-35區(qū)的另一一個(gè)六聚聚體.不同啟動(dòng)動(dòng)子之間間通常在在共有序序列的一一個(gè)或多多個(gè)位置置上存在在差別.典型的啟啟動(dòng)子包包括三個(gè)個(gè)元件,-35區(qū),-10區(qū)和和起始點(diǎn)點(diǎn)的保守守序列.印跡法通通過蛋白白質(zhì)保護(hù)護(hù)DNA不被核酸酸酶切割割來分析析蛋白質(zhì)質(zhì)新結(jié)合合的DNA位點(diǎn).9.16Substitutionofsigmafactorsmaycontrolinitiation.因子的替替換可以以控制啟啟動(dòng).大腸桿菌菌有多個(gè)個(gè)因子,每每一個(gè)個(gè)都能使使RNA聚合酶啟啟動(dòng)-35區(qū)到到-10區(qū)的特特殊啟動(dòng)動(dòng)子序列列.70是啟動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄的通通用因子子,其其他因子子只有在在特定條條件下才才能被激激活.因子與與核心酶酶的復(fù)合合物決定定了轉(zhuǎn)錄錄起始的的啟動(dòng)子子的選擇擇.除了70,大腸腸桿菌還還有其他他受特殊殊環(huán)境誘誘導(dǎo)的因子.在大腸桿桿菌中,不同同的因子識別別具有不不同共有有序列的的啟動(dòng)子子.RseA作為內(nèi)膜膜蛋白被被合成.它的的細(xì)胞質(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)域域結(jié)合E因子.RseA蛋白依次次在外周周間質(zhì)和和細(xì)胞質(zhì)質(zhì)中被切切割,而而細(xì)胞胞質(zhì)中的的切割釋釋放了E.9.18Sigmafactorsmaybeorganizedintocascades.因子可以以組成級級聯(lián)反應(yīng)應(yīng).當(dāng)需要一一個(gè)因子轉(zhuǎn)錄錄編碼下下一條因子的基基因時(shí),就形形成因子級聯(lián)聯(lián)反應(yīng).SPO1噬菌體的的早期基基因是由由宿主RNA聚合酶轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄的.一條編碼碼因子的早早期基因因促使RNA聚合酶轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄中期期基因.兩條編碼碼因子亞基基的中期期基因使使RNA聚合酶轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄晚期期基因.SPO1噬菌體的的基因轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄是由由兩個(gè)相相繼更迭迭的因子來控控制的,這種種更迭改改變了起起始的特特異性.9.19Sporulationiscontrolledbysigmafactors.芽孢形成成由因子控制制.芽孢形成成將細(xì)菌菌分裂成成一個(gè)將將被裂解解的母細(xì)細(xì)胞和一一個(gè)將被被釋放的的芽孢.每一個(gè)區(qū)域域化部位通通過合成新新因子取代原原先的因子,從從而進(jìn)入到到下一個(gè)發(fā)發(fā)育階段.兩個(gè)區(qū)域化化部位之間間的通訊調(diào)調(diào)控了因子替換的的時(shí)期.芽孢的形成成包括從營營養(yǎng)生長期期細(xì)菌分化化為將被裂裂解的母細(xì)細(xì)胞和將被被釋放的孢孢子.芽孢形成包包括控制RNA聚合酶起始始特異性的的幾種因子的依次次替換,在在前孢子子(右)和和母細(xì)胞(左)之間間的級聯(lián)反反應(yīng)由一些些穿過隔膜膜的信號相相聯(lián)系.9.20BacterialRNApolymeraseterminatesatdiscretesites.細(xì)菌RNA聚合酶的的終止發(fā)生生在不連續(xù)續(xù)的位點(diǎn).終止可能既既需要DNA上可識別的的終止序列列,也需需要RNA產(chǎn)物的發(fā)夾夾結(jié)構(gòu).終止需要的的DNA序列位于終終止子序列列之前.RNA發(fā)夾結(jié)構(gòu)的的形成也可可能是必須須的.9.21TherearetwotypesofterminatorsinE.coli.大腸桿菌的的兩種終止止子.內(nèi)源性終止止子包括RNA產(chǎn)物中一個(gè)個(gè)G-C含量較高的的發(fā)夾結(jié)構(gòu)構(gòu)以及在它它之后的富富含U的區(qū)域.這這一區(qū)域域也是終止止反應(yīng)發(fā)生生的位置.內(nèi)源性終止止子包括一一個(gè)回文序序列,形形成長度在在7-20bp之間的發(fā)夾夾結(jié)構(gòu).這這些莖環(huán)環(huán)結(jié)構(gòu)包括括一個(gè)G-C富集區(qū),隨隨后是一一些U殘基.9.22Howdoesrhofactorwork?.因子如何何工作?因子是一個(gè)個(gè)終止蛋白白,它結(jié)結(jié)合到新生生RNA上,再轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位到位于于真正的終終止位點(diǎn)之之前的富含含C缺少G殘基的序列列上.-依賴型型終止子在在真正的終終止序列之之前有一個(gè)個(gè)富含C和缺少G的序列.序序列按照照RNA的形式給出出,它代代表了RNA的3端.因子沿著著RNA鏈追趕RNA聚合酶,當(dāng)當(dāng)它在-依賴的的終止子上上追到聚合合酶時(shí),終終止發(fā)生生.9.23Antiterminationisaregulatoryevent.抗終止是一一個(gè)受調(diào)控控的過程.當(dāng)抗終止蛋蛋白作用于于RNA聚合酶,使使其越過過特殊的一一個(gè)或多個(gè)個(gè)終止子實(shí)實(shí)現(xiàn)通讀時(shí)時(shí),終止止被阻抑.噬菌體有兩兩種抗終止止蛋白pN和pQ,它們作作用于不同同的轉(zhuǎn)錄單單位.抗終止蛋白白可以作用用在RNA聚合酶上,使之越越過特定終終止子而通通讀.9.24Antiterminationrequiressitesthatareindependentoftheterminators.抗終止需需要和終終止子無無關(guān)的特特殊序列列.抗終止蛋蛋白在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄單位位上的作作用位點(diǎn)點(diǎn)位于終終止子上上游.在不同情情況下,抗終終止子的的位置可可以不同同,或或位于啟啟動(dòng)子序序列中,或位位于轉(zhuǎn)錄錄單位中中.宿主RNA聚合酶轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄噬菌體基基因,并并在t位點(diǎn)終止止.pN允許聚合合酶在L和R1轉(zhuǎn)錄單位位中通讀讀終止子子,pQ則允許通通讀R終止子.pN作用的位位點(diǎn)(nut)以及pQ作用的位位電(qut)位于各各自的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄單位位中相對對不同的的位置.當(dāng)RNA聚合酶結(jié)結(jié)合到nut位點(diǎn)時(shí),輔助助因子結(jié)結(jié)合上去去.它它們阻止止了聚合合酶到達(dá)