BiochemistryBRNA的生物合成和加工

BiochemistryBRNA的生物合成和加工第1頁/共96頁一、在DNA指導(dǎo)下RNA的合成——轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄----生物體以DNA為模板合成RNA的過程，轉(zhuǎn)錄所需的酶叫RNA聚合酶（依賴DNA的RNA聚合酶）

相同點(diǎn)：1.都以DNA為模板

2.原料為核苷酸

3.合成方向均為5′→3′方向

4.都需要依賴DNA的聚合酶

5.遵守堿基互補(bǔ)配對規(guī)律

6.產(chǎn)物為多聚核苷酸鏈復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的異同點(diǎn)第2頁/共96頁不同點(diǎn)：復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板兩股鏈均作為模板模板鏈作為模板原料

dNTPNTP聚合酶

DNA聚合酶RNA聚合酶產(chǎn)物子代DNA雙鏈mRNA;tRNA;rRNA配對A-T；G-CA-U；T-A；G-C引物需RNA引物不需要引物

方式(特點(diǎn))

半保留復(fù)制不對稱轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄單位：RNA鏈的轉(zhuǎn)錄起始于DNA模板的一個特定位點(diǎn)（啟動子promoter），并在另一位點(diǎn)處終止（終止子terminator），此轉(zhuǎn)錄區(qū)域稱為轉(zhuǎn)錄單位。第3頁/共96頁（一）模板和酶1、轉(zhuǎn)錄模板兩股DNA單鏈中只有一股可轉(zhuǎn)錄，作為模板轉(zhuǎn)錄成RNA的一股稱為模板鏈（反義鏈）對應(yīng)的一股互補(bǔ)鏈稱為編碼鏈（有義鏈）能轉(zhuǎn)錄出mRNA然后指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的部分稱為結(jié)構(gòu)基因其余的DNA可能轉(zhuǎn)錄(rRNA,tRNA)，也可能不轉(zhuǎn)錄第4頁/共96頁（一）模板和酶不對稱轉(zhuǎn)錄:DNA分子上一股可轉(zhuǎn)錄,另一股不轉(zhuǎn)錄;

模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一單鏈上。DNARNA第5頁/共96頁反義鏈或負(fù)鏈有義鏈或正鏈第6頁/共96頁上游：Upstream下游：Downstream

初級轉(zhuǎn)錄本：Primarytranscript第7頁/共96頁2、RNA聚合酶

（1）原核生物的RNA聚合酶大腸桿菌分子量為480kD四個亞基α2ββ′σ組成全酶α2ββ′稱為核心酶(去掉σ亞基)全酶=核心酶+σ第8頁/共96頁（1）原核生物的RNA聚合酶大腸桿菌RNA聚合酶各亞基及其功能第9頁/共96頁三種RNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,它們專一地轉(zhuǎn)錄不同的基因其轉(zhuǎn)錄過程和產(chǎn)物已各不相同三種RNA聚合酶對鵝膏覃堿的敏感性反應(yīng)不同（2）真核生物的RNA聚合酶第10頁/共96頁（2）真核生物的RNA聚合酶第11頁/共96頁第12頁/共96頁3.RNA聚合酶與模板的辨認(rèn)結(jié)合原核生物的RNA聚合酶結(jié)合到DNA啟動區(qū)開始轉(zhuǎn)錄依靠σ亞基辨認(rèn)啟動區(qū)啟動區(qū)具有共有的序列稱為保守序列或一致性序列σ亞基：識別啟動子，識別不同啟動子的能力不同，導(dǎo)致不同基因具有不同的轉(zhuǎn)錄效率。核心酶：只能使已開始合成的RNA鏈延長第13頁/共96頁采用足跡法確定啟動子的位置和序列試驗(yàn)方法：使DNA與RNA聚合酶結(jié)合，再用核酸內(nèi)切酶處理（1）；未與RNA聚合酶結(jié)合的DNA，同相同的核酸內(nèi)切酶處理（2）；電泳，對比（1）和（2）電泳條帶；（2）條帶＞（1）條帶根據(jù)缺失條帶所處的位置，確定與RNA聚合酶結(jié)合的DNA片段第14頁/共96頁足跡法試驗(yàn)證明DNA模板對應(yīng)于RNA的第1個核苷酸為+1；注意，沒有0；其下游，即轉(zhuǎn)錄區(qū)記為正數(shù)；其上游，記為負(fù)數(shù)。+1+2+3+4+5+6-6-5-4-3-2-1第15頁/共96頁酶對啟動子的識別是轉(zhuǎn)錄的第一步大腸桿菌啟動子：在轉(zhuǎn)錄開始位置的上游10個和35個核苷酸位置有兩段DNA的序列比較保守，分別稱為－10序列（－10sequence）和－35序列（－35sequence）。1.Pribnowbox(-10box)5’TATAAT3’2.–35box５’TTGACA３’……T85T83G81A61C69

Ａ52………T89A89T50A65A100…第16頁/共96頁開始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35區(qū)(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10區(qū)1-30-5010-10-40-205335原核生物啟動序列中的保守序列RNA-pol辨認(rèn)位點(diǎn)(recognitionsite)利于DNA局部解鏈第17頁/共96頁-35區(qū)的序列與起始點(diǎn)辨認(rèn)有關(guān)，稱為辨認(rèn)位點(diǎn)-10區(qū)的序列稱為Pribnow盒(box)，結(jié)合位點(diǎn)第18頁/共96頁酶與模板的辨認(rèn)結(jié)合啟動區(qū)共有序列——保守序列或一致性序列第19頁/共96頁P(yáng)ribnow框盒（Pribnowbox）從起點(diǎn)上游約-10處找到6bp的保守序列TATAAT，稱為-10序列或Pribnow框（box），與真核細(xì)胞和古生菌中的TATABox功能相似。A.T較豐富，易于解鏈。功能:(1)RNApol(RNA聚合酶)緊密結(jié)合;(2)形成開放啟動復(fù)合體；(3)使RNApol定向轉(zhuǎn)錄。

第20頁/共96頁不同的σ因子識別特定的啟動序列信號序列并不一定是連續(xù)的，分開距離本身也是一種信號。-35和-10序列相距約20bp，即大致是雙螺旋繞兩圈的長度。這兩個結(jié)合區(qū)是在DNA分子的同一側(cè)面，酶是結(jié)合在雙螺旋的一面。第21頁/共96頁P(yáng)romoter(啟動序列或啟動子)：起始轉(zhuǎn)錄的一段必需的DNA序列，包括與RNA聚合酶結(jié)合區(qū)、轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)及其它各種可能與調(diào)控蛋白結(jié)合的區(qū)域，本身一般不被轉(zhuǎn)錄。第22頁/共96頁（二）轉(zhuǎn)錄過程RNA聚合酶催化的轉(zhuǎn)錄過程可分為三個步驟：起始延長終止第23頁/共96頁1、轉(zhuǎn)錄的起始（1）原核生物的轉(zhuǎn)錄起始RNA聚合酶與模板DNA的啟動子結(jié)合DNA雙鏈部分解開形成18bp轉(zhuǎn)錄空泡RNA聚合酶含有兩個結(jié)合NTP的部位起始部位：優(yōu)先結(jié)合嘌呤核苷酸ATP/GTP（A/G）延伸部位：NTP轉(zhuǎn)錄起始不需引物,

合成9-12個核苷酸殘基后,σ亞單位即脫落下來第24頁/共96頁轉(zhuǎn)錄起始需要RNA聚合酶全酶閉合啟動子復(fù)合物開放啟動子復(fù)合物3.DNA雙鏈解開形成開放轉(zhuǎn)錄復(fù)合體亞基辨認(rèn)起始點(diǎn)RNA聚合酶全酶(2)與模板結(jié)合，形成閉合啟動子復(fù)合物

第25頁/共96頁轉(zhuǎn)錄起始需要RNA聚合酶全酶4.RNA聚合酶催化發(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-OH35-pppG-OH+

NTP5-pppGpN

-OH3+ppi第26頁/共96頁RNA聚合酶含有兩個結(jié)合NTP的部位起始部位：優(yōu)先結(jié)合嘌呤核苷酸ATP/GTP延伸部位：第一個核苷酸結(jié)合在起始部位第二個核苷酸結(jié)合在延伸部位3‘氧對α-磷進(jìn)行親核攻擊形成磷酸酯鍵水解釋放能量第27頁/共96頁(2)真核生物的轉(zhuǎn)錄起始順式作用元件(cis-actingelement)-35區(qū)5′-TATAHogness盒TATA盒-40～-110區(qū)CAAT盒GC盒反式作用因子(trans-actingfactor)轉(zhuǎn)錄因子（ＴＦ）轉(zhuǎn)錄因子和真核生物的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物ＴＦⅡＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆ起始前復(fù)合物（ＰＩＣ）第28頁/共96頁

PIC起始前復(fù)合物（ＰＩＣ）第29頁/共96頁2、轉(zhuǎn)錄的延伸原核生物和真核生物基本相同σ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；RNA的5′端伸展在轉(zhuǎn)錄空泡之外模板為A，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物相應(yīng)為U原核生物的轉(zhuǎn)錄和翻譯同時進(jìn)行真核生物轉(zhuǎn)錄后進(jìn)行修飾和加工、運(yùn)輸，再翻譯第30頁/共96頁轉(zhuǎn)錄空泡(transcriptionbubble)：轉(zhuǎn)錄過程中，RNA聚合酶及其所覆蓋的DNA雙鏈以及合成的RNA共同構(gòu)成的復(fù)合物，又稱為轉(zhuǎn)錄復(fù)合物。RNA-pol（核心酶）

····DNA

····RNA第31頁/共96頁延伸的方向是5’→3‘RNA的5′端伸展在轉(zhuǎn)錄空泡之外第32頁/共96頁53DNA原核生物轉(zhuǎn)錄延長時蛋白質(zhì)的翻譯同時進(jìn)行核糖體RNARNA聚合酶第33頁/共96頁第34頁/共96頁人

45srRNA基因的轉(zhuǎn)錄第35頁/共96頁第36頁/共96頁3、轉(zhuǎn)錄的終止（1）原核生物轉(zhuǎn)錄終止的模式ρ依賴因子（弱終止子）：ρ因子能與RNA結(jié)合，具有ATP酶和解鏈酶的活性不依賴ρ因子（強(qiáng)終止子）：終止區(qū)的堿基可形成特殊的結(jié)構(gòu)RNA3′形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)和一串寡聚U第37頁/共96頁依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止（弱終止子）ρ因子是6聚體，具有依賴性RNA-DNA解旋酶和ATP酶活性ρ因子識別RNA轉(zhuǎn)錄物中富含C的識別位點(diǎn)ρ因子結(jié)合，快速沿5’→3‘方向移動，RNA聚合酶遇到終止子的發(fā)夾結(jié)構(gòu)，暫停轉(zhuǎn)錄；ρ因子快速追上RNA聚合酶ρ因子催化RNA轉(zhuǎn)錄物與模板鏈解旋RNA轉(zhuǎn)錄物釋放第38頁/共96頁第39頁/共96頁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)物形成特殊的莖環(huán)（stem-loop)或發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄。非依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止（強(qiáng)終止子）回文序列第40頁/共96頁莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理莖環(huán)結(jié)構(gòu)使RNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓；莖環(huán)結(jié)構(gòu)下游存在一串U序列，較弱的氫鍵利用轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解離，RNA產(chǎn)物釋放。5′pppG5335RNA-pol第41頁/共96頁DNA鏈的3′-端附近有回文結(jié)構(gòu)，富含G-C堿基，其后緊密相連A-T堿基以這段終止信號為模板轉(zhuǎn)錄出的RNA形成具有莖環(huán)的發(fā)夾形結(jié)構(gòu)，其3′-端含一串UUUU……尾巴發(fā)夾結(jié)構(gòu)阻礙了聚合酶進(jìn)一步延伸，RNA鏈的合成終止寡聚U可能提供信號使RNA聚合酶脫離模板第42頁/共96頁莖環(huán)(stem-loop)結(jié)構(gòu)終止轉(zhuǎn)錄第43頁/共96頁抗終止因子有些終止子的作用可被特異的因子所阻止，使RNA聚合酶得以越過終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，這種現(xiàn)象成為通讀(readthrough)；這類引起抗終止作用的蛋白質(zhì)稱為抗終止因子；第44頁/共96頁轉(zhuǎn)錄的過程第45頁/共96頁3、轉(zhuǎn)錄的終止（2）真核生物的轉(zhuǎn)錄終止編碼鏈上存在轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)AATAAA真核生物mRNA帶有polyA尾巴第46頁/共96頁RNA聚合酶催化的轉(zhuǎn)錄過程1.識別階段（1）RNA聚合酶在σ亞基引導(dǎo)下結(jié)合到啟動子上，形成起始復(fù)合物α2ββ′σ（-35區(qū)）（2）DNA雙鏈局部解開（-10區(qū)）2.起始階段：在模板鏈上，堿基配對合成最初的RNA鏈3.延伸階段：核心酶向前移動，RNA鏈不斷生長，延伸產(chǎn)生了約10bp后，σ亞基解離4.終止階段（1）RNA聚合酶到達(dá)基因轉(zhuǎn)錄終點(diǎn)，形成終止復(fù)合物α2ββ′NusA（2）RNA和RNA聚合酶從DNA上脫落第47頁/共96頁二、轉(zhuǎn)錄后加工（一）真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工1、首、尾的修飾

5′--端帽子結(jié)構(gòu)的形(m7GpppG)0型帽子Ⅰ型帽子

3′--端polyA尾巴的生成第48頁/共96頁第49頁/共96頁（一）真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工2、真核生物mRNA前體的剪接①hnRNA和snRNAhnRNA→mRNAsnRNAU族300個核苷酸組成與核內(nèi)蛋白質(zhì)組成snRNP與內(nèi)含子的剪切有關(guān)②斷裂基因(splitgene)

外顯子(exon)

內(nèi)含子(intron)二、轉(zhuǎn)錄后加工第50頁/共96頁③mRNA的剪接

套索剪切模式第51頁/共96頁第52頁/共96頁（二）真核生物tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工切除部分序列:

5′-端一段前導(dǎo)序列反密碼子環(huán)一段插入序列3′-端CCA-OH的生成tRNA核苷酸基轉(zhuǎn)移酶某些堿基的化學(xué)修飾:

甲基化還原反應(yīng)DHU脫氨反應(yīng)二、轉(zhuǎn)錄后加工第53頁/共96頁（三）真核生物rRNA轉(zhuǎn)錄后加工真核細(xì)胞的rRNA基因(rDNA)屬于稱為豐富基因族的DNA序列，也稱為高度重復(fù)序列。二、轉(zhuǎn)錄后加工第54頁/共96頁三、相關(guān)概念（一）啟動子和轉(zhuǎn)錄因子什么是啟動子？啟動子是指RNA聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA系列。什么是轉(zhuǎn)錄因子？RNA聚合酶在進(jìn)行轉(zhuǎn)錄時常需要一些輔助因子（蛋白質(zhì)）參與作用，稱之為轉(zhuǎn)錄因子。第55頁/共96頁三、相關(guān)概念（二）終止子和終止因子什么是終止子？提供轉(zhuǎn)錄停止信號的一段DNA系列，稱為終止子。什么是終止因子？協(xié)助RNA聚合酶識別終止信號的輔助因子（蛋白質(zhì)）則稱為終止因子。

有些終止子的作用可被特異的因子所阻止，使RNA聚合酶得以越過終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，這種現(xiàn)象成為通讀(readthrough)；這類引起抗終止作用的蛋白質(zhì)稱為抗終止因子。

所有原核生物的終止子在終止點(diǎn)之前均有一個回文結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄的RNA可形成“發(fā)夾結(jié)構(gòu)”。NusA識別終止子。第56頁/共96頁三、相關(guān)概念（三）核酶核酶（ribozyme）----具有催化活性的RNA1982T.R.Cech四膜蟲rRNA前體1983S.AltmanRNaseP對tRNA前體加工錘頭狀核酶，發(fā)夾狀核酶人工核酶(抗感染，抗腫瘤)第57頁/共96頁四、轉(zhuǎn)錄過程的調(diào)節(jié)控制時序調(diào)控和適應(yīng)調(diào)控遺傳信息的表達(dá)可按一定的時間程序發(fā)生變化，而且隨著細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境條件的改變而加以調(diào)整。轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控和翻譯水平的調(diào)控關(guān)鍵是轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控操縱子結(jié)構(gòu)模型所謂操縱子即是指細(xì)菌基因表達(dá)和調(diào)控的單位，它包括結(jié)構(gòu)基因、調(diào)節(jié)基因和由調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物所識別的控制系列，通常在功能上彼此有關(guān)的編碼基因串聯(lián)在一起，有共同的啟動子并受操縱基因的控制。。第58頁/共96頁轉(zhuǎn)錄起始的負(fù)調(diào)控第59頁/共96頁一.乳糖操縱子Lac操縱子由兩個轉(zhuǎn)錄單元組成P-O-lacZ-lacY-lacAPi-I第60頁/共96頁(一)乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)與功能1.調(diào)控元件:啟動基因P

操縱基因O

結(jié)構(gòu)基因:LacZ(β-半乳糖苷酶)LacY(β-半乳糖苷透性酶)

LacA(β-半乳糖苷乙酰轉(zhuǎn)移酶)調(diào)節(jié)序列結(jié)構(gòu)基因第61頁/共96頁(1)調(diào)節(jié)基因I編碼-------阻遏蛋白四聚體的阻遏蛋白(2)分解代謝物基因激活蛋白(CAP).

(cAMP受體蛋白)2.調(diào)節(jié)蛋白:第62頁/共96頁

啟動子（promoter）的結(jié)構(gòu)與功能（Prok.E.coli）

啟動子由兩個部分組成（1）上游部分—CAP-cAMP結(jié)合位點(diǎn)（正控制位點(diǎn)）

CAP（catabolitegeneActivatorProtein）

（2）下游部分—RNApol的進(jìn)入（結(jié)合）位點(diǎn)－35~－10

包括識別位點(diǎn)和結(jié)合位點(diǎn)（RB位點(diǎn)）第63頁/共96頁ZYAOPDNA乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)CAP位點(diǎn)δ因子識別結(jié)合序列調(diào)控序列第64頁/共96頁（二）乳糖操縱子調(diào)控機(jī)制１．阻遏蛋白的負(fù)調(diào)控機(jī)制誘導(dǎo)物:乳糖直接誘導(dǎo)物:半乳糖/異乳糖第65頁/共96頁調(diào)控基因mRNA阻遏蛋白IDNAzyaOPpol沒有乳糖存在時乳糖操縱子被阻遏蛋白封閉第66頁/共96頁mRNA阻遏蛋白有乳糖存在時IDNAzyaOPpol啟動轉(zhuǎn)錄mRNA乳糖半乳糖β-半乳糖苷酶乳糖操縱子被誘導(dǎo)物開放第67頁/共96頁別乳糖負(fù)調(diào)節(jié)：阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合關(guān)閉轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)負(fù)調(diào)節(jié)物：阻遏蛋白誘導(dǎo)物：與阻遏蛋白結(jié)合改變阻遏蛋白構(gòu)象，阻止其與操縱基因結(jié)合的物質(zhì)第68頁/共96頁誘導(dǎo)物乳糖的代謝產(chǎn)物1,6-別乳糖異丙基硫代半乳糖苷IPTG第69頁/共96頁第70頁/共96頁2.乳糖操縱子的正調(diào)控培養(yǎng)基中同時含有葡萄糖和乳糖，細(xì)菌先利用哪個生長？葡萄糖？乳糖？第71頁/共96頁分解代謝物抑制優(yōu)先利用葡萄糖Lac操縱子的表達(dá)被葡萄糖抑制第72頁/共96頁

啟動子（promoter）的結(jié)構(gòu)與功能（Prok.E.coli）

啟動子由兩個部分組成（1）上游部分—CAP-cAMP結(jié)合位點(diǎn)（正控制位點(diǎn)）分解代謝產(chǎn)物基因激活蛋白CAP（catabolitegeneActivatorProtein）

cAMP結(jié)合增強(qiáng)CAP對啟動子的親和性，cAMP受體蛋白（2）下游部分—RNApol的結(jié)合位點(diǎn)－35~－10

包括識別位點(diǎn)和結(jié)合位點(diǎn)（RB位點(diǎn)）第73頁/共96頁ZYAOPDNA乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)CAP位點(diǎn)δ因子識別結(jié)合序列調(diào)控序列第74頁/共96頁++++轉(zhuǎn)錄無葡萄糖，激活腺苷酸環(huán)化酶，細(xì)胞內(nèi)cAMP濃度高有葡萄糖，cAMP濃度低ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP乳糖操縱子的正性調(diào)節(jié)，CAP-cAMP結(jié)合增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄第75頁/共96頁葡萄糖分解產(chǎn)物ATPcAMPAMP腺苷酸環(huán)化酶－磷酸二酯酶＋細(xì)胞外排cAMP細(xì)胞內(nèi)cAMP下降有葡萄糖，cAMP濃度低第76頁/共96頁３．乳糖操縱子的協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)阻遏蛋白蛋白機(jī)制解除CAP正性調(diào)節(jié)存在第77頁/共96頁mRNA低半乳糖時高半乳糖時

葡萄糖低cAMP濃度高

葡萄糖高cAMP濃度低RNA-polOOOO在協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)下，lacoperon的強(qiáng)誘導(dǎo)作用發(fā)生在高乳糖、低葡萄糖的狀態(tài)。第78頁/共96頁二．色氨酸操縱子

(Operonoftryptophan)第79頁/共96頁（一）．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)１．調(diào)控元件：

啟動基因P

操縱基因O

前導(dǎo)序列L２．結(jié)構(gòu)基因：

E，D（鄰氨基苯甲酸合成酶）

A，B(色氨酸合成酶)

C(吲哚甘油磷酸合成酶)第80頁/共96頁３．調(diào)節(jié)蛋白:

調(diào)節(jié)基因R－－阻遏蛋白

trp阻遏蛋白為同源二聚體每個亞基結(jié)合一個trptrp是輔阻遏物４．調(diào)節(jié)機(jī)制（１）阻遏蛋白負(fù)調(diào)控（２）轉(zhuǎn)錄終止－－衰減作用第81頁/共96頁色氨酸操縱子結(jié)構(gòu)ABCDELOPAUG前導(dǎo)RNA高色氨酸抑制mRNA低色氨酸激活E，D（鄰氨基苯甲酸合成酶）A，B(色氨酸合成酶)C(吲哚甘油磷酸合成酶)P啟動基因O操縱基因L前導(dǎo)序列第82頁/共96頁TrpTrp高時Trp低時mRNAPO調(diào)節(jié)區(qū)trpR結(jié)構(gòu)基因RNA聚合酶RNA聚合酶Trp阻遏蛋白?阻遏蛋白調(diào)控機(jī)制色氨酸操縱子第83頁/共96頁現(xiàn)象→問題？現(xiàn)象：CharlesYanofsky等發(fā)現(xiàn)trp操縱子的trpO與trpE間一段序列缺失突變使trp操縱子的表達(dá)提高6倍，且與阻遏無關(guān)。問題：是否存在第二種調(diào)控機(jī)制？CharlesYanofsky提出弱化作用（attenuation）的調(diào)控機(jī)制，即在trp豐富時提前終止trp操縱子的轉(zhuǎn)錄。第84頁/共96頁UUUU……UUUU……調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)構(gòu)基因trpROP前導(dǎo)序列衰減子區(qū)域

UUUU……前導(dǎo)mRNA1234衰減子結(jié)構(gòu)

第10、11密碼子為trp密碼子終止密碼子14aa前導(dǎo)肽編碼區(qū):

包含序列1

形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)能力強(qiáng)弱：序列1/2>序列2/3>序列3/4

trp密碼子

UUUU……前導(dǎo)RNA的結(jié)構(gòu)第85頁/共96頁UUUU……34UUUU3’34核糖體

前導(dǎo)肽

前導(dǎo)mRNA1.當(dāng)色氨酸濃度高時，Trp-tRNATrp水平高轉(zhuǎn)錄衰減機(jī)制125’trp密碼子衰減子結(jié)構(gòu)就是終止子可使轉(zhuǎn)錄前導(dǎo)DNA

UUUU3’

RNA聚合酶

終止第86頁/共96頁UUUU……342423UUUU……核糖體

前導(dǎo)肽

前導(dǎo)mRNA

15’trp密碼子

結(jié)構(gòu)基因前導(dǎo)DNA

RNA聚合酶

2.當(dāng)色氨酸濃度低時，

Trp-tRNATrp水平低Trp合成酶系相關(guān)結(jié)構(gòu)基因被轉(zhuǎn)錄序列3、4不能形成衰減子結(jié)構(gòu)形成2-3抗終止子第87頁/共96頁四、在RNA指導(dǎo)下的RNA和DNA的合成（一）RNA的復(fù)制

以RNA為模板合成RNA

，是病毒RNA的特殊繁殖方式。有實(shí)驗(yàn)指出，當(dāng)病毒RNA侵入寄主細(xì)胞后，這些病毒在RNA復(fù)制酶催化下即可自行復(fù)制產(chǎn)生新的病毒RNA。復(fù)制酶不存在于正常大腸桿菌細(xì)胞中，只有受感染時，寄主細(xì)胞才產(chǎn)生復(fù)制酶。

RNA復(fù)制酶需要專一性的RNA模板，例如Qβ噬菌體的RNA復(fù)制酶只能用Qβ病毒RNA為模板，它不用寄主的RNA為模板。

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