分子遺傳課件071110第五章 轉錄

第五章轉錄轉錄transcription

是指以DNA為模板,在依賴于DNA的RNA聚合酶的催化下,以ATP、GTP、CTP和TTP4種核苷三磷酸為原料合成RNA的過程。除了某些RNA病毒采用復制的方式復制RNA外，所有生物的RNA都經轉錄產生。轉錄產生3種RNA

轉錄產生攜帶蛋白質合成信息的信使RNA(mRNA)、特異的氨基酸轉運RNA(tRNA)和形成蛋白質合成場所的核糖體RNA(rRNA)。除了這3種主要的RNA形式以外，轉錄產物還包括一些其他的RNA分子。這些RNA分子往往具有結構功能或催化功能。轉錄過程中兩條DNA鏈的不同作用轉錄過程中，DNA雙鏈中的一條鏈為模板，稱為模板鏈templatestrand。與模板鏈互補的DNA鏈為編碼鏈codingstrand或信息鏈sensestrand。信息鏈的序列和轉錄產物的序列相同。第五章轉錄轉錄過程中兩條DNA鏈的不同作用轉錄過程中，DNA雙鏈中的一條鏈為模板，稱為模板鏈templatestrand。與模板鏈互補的DNA鏈為編碼鏈codingstrand或信息鏈sensestrand。信息鏈的序列和轉錄產物的序列相同。轉錄單位DNA上轉錄起始區(qū)稱為啟動子promoter。轉錄起始的第一個堿基稱為轉錄起始點startpoint。轉錄起始于啟動子，至終止子終止。由啟動子到終止子的序列稱為轉錄單位transcriptionunit。第五章轉錄轉錄過程中兩條DNA鏈的不同作用轉錄過程中，DNA雙鏈中的一條鏈為模板，稱為模板鏈templatestrand。與模板鏈互補的DNA鏈為編碼鏈codingstrand或信息鏈sensestrand。信息鏈的序列和轉錄產物的序列相同。轉錄單位DNA上轉錄起始區(qū)稱為啟動子promoter。轉錄起始的第一個堿基稱為轉錄起始點startpoint。轉錄起始于啟動子，至終止子終止。由啟動子到終止子的序列稱為轉錄單位transcriptionunit。信息鏈的上游和下游RNA聚合酶合成RNA的方向為5’→3’,從轉錄起點沿RNA聚合酶運動的方向稱為下游downstream，轉錄起始點編號為+1,下游依次為+2,+3…。轉錄起始點沿RNA聚合酶運動方向相反的方向為上游upstream，上游的第一個核苷酸為-1。第五章轉錄第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子一、原核生物的RNA聚合酶真細菌RNA聚合酶大小與形狀真細菌只有一種RNA聚合酶，負責三種RNA的轉錄。分子量480kDa，大小9.5nm×9.5nm×16nm。該酶表面，形成一條約2.5nm寬的通道(或稱為溝)，是容納DNA分子的場所。數(shù)量和轉錄速度一個大腸桿菌細胞內，大約有7000個RNA聚合酶分子，其中有2000～5000個酶分子在參與RNA的合成。37℃時，合成RNA的速度為40nt/s。第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子一、原核生物的RNA聚合酶1.大腸桿菌RNA聚合酶亞基組成和全酶組裝由α(37kDa)、β(151kDa)、β′(156kDa)和σ(70kDa)4種亞基組成，全酶(holoenzyme)共5個亞基，為α2ββ′σ。其中的α2ββ′為核心酶(coreenzyme)。全酶的組裝過程為α2+β+β′+σ。

各亞基的功能

β亞基可能具有與底物(NTP及新生RNA鏈)結合的能力利福霉素通過與β亞基結合，可阻斷新生的RNA鏈轉移至RNA聚合酶的結合位點，阻斷新生RNA鏈的第三或第四個核苷酸的添加，從而阻斷轉錄的起始。鏈霉溶菌素可通過與β亞基的結合抑制延伸反應。第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子一、原核生物的RNA聚合酶1.大腸桿菌RNA聚合酶

各亞基的功能

β亞基可能具有與底物(NTP及新生RNA鏈)結合的能力利福霉素通過與β亞基結合，可阻斷新生的RNA鏈轉移至RNA聚合酶的結合位點，阻斷新生RNA鏈的第三或第四個核苷酸的添加，從而阻斷轉錄的起始。鏈霉溶菌素可通過與β亞基的結合抑制延伸反應。β′亞基可能與模板結合肝素通過與β′結合，并與β′亞基競爭DNA的結合位點而抑制轉錄。第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子一、原核生物的RNA聚合酶1.大腸桿菌RNA聚合酶

各亞基的功能

β亞基可能具有與底物(NTP及新生RNA鏈)結合的能力利福霉素通過與β亞基結合，可阻斷新生的RNA鏈轉移至RNA聚合酶的結合位點，阻斷新生RNA鏈的第三或第四個核苷酸的添加，從而阻斷轉錄的起始。鏈霉溶菌素可通過與β亞基的結合抑制延伸反應。β′亞基可能與模板結合肝素通過與β′結合，并與β′亞基競爭DNA的結合位點而抑制轉錄。

β和β′亞基提供RNA聚合酶活性中心，一級結構與真核生物RNA聚合酶大亞基有同源性第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子一、原核生物的RNA聚合酶1.大腸桿菌RNA聚合酶

各亞基的功能

β亞基可能具有與底物(NTP及新生RNA鏈)結合的能力β′亞基可能與模板結合

β和β′亞基提供RNA聚合酶活性中心，一級結構與真核生物RNA聚合酶大亞基有同源性α亞基可能參與全酶的組裝及全酶識別啟動子，還參與RNA聚合酶與一些調控因子間的作用第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子一、原核生物的RNA聚合酶1.大腸桿菌RNA聚合酶

各亞基的功能

β亞基可能具有與底物(NTP及新生RNA鏈)結合的能力β′亞基可能與模板結合

β和β′亞基提供RNA聚合酶活性中心，一級結構與真核生物RNA聚合酶大亞基有同源性α亞基可能參與全酶的組裝及全酶識別啟動子，還參與RNA聚合酶與一些調控因子間的作用σ亞基使全酶識別啟動子，并與啟動子結合σ亞基的功能σ亞基使全酶識別啟動子，并與啟動子結合沒有σ亞基時

核心酶具有與DNA非特異結合的能力，稱為松馳型結合。結合常數(shù)為1011L/mol，半衰期為60分鐘。結合力是DNA的磷酸基團與蛋白質的堿性基團間的非特異性吸附作用。有σ亞基時全酶與DNA的非特異結合下降。結合常數(shù)為107L/mol，半衰期在1秒以下。而與啟動子的特異結合能力大大提高，結合常數(shù)達1014L/mol，半衰期長達數(shù)小時。且全酶與不同啟動子間的結合力不同，相差可達近百倍。T4和T7噬菌體RNA聚合酶與大腸桿菌RNA聚合酶的比較分子組成

T4和T71條多肽鏈,分子量100kDa；

大腸桿菌

5條多肽鏈,分子量480kDa。合成速度T4和T7200nt/s大腸桿菌40nt/s功能復雜性T4和T7簡單,只識別DNA的少數(shù)幾個啟動子。大腸桿菌復雜，能識別1000個以上轉錄單位的啟動子，有些轉錄單位可被直接轉錄，有些需要蛋白質輔助因子的參與。有些輔助因子只參與一種轉錄單位的轉錄，有些輔助因子則參與多種轉錄單位的轉錄。第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子一、原核生物的RNA聚合酶1.大腸桿菌RNA聚合酶2.σ因子種類和命名

目前至少發(fā)現(xiàn)了5種σ因子，均根據其分子量命名，如70kDa命名為σ70、32kDa命名為σ32。第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子一、原核生物的RNA聚合酶1.大腸桿菌RNA聚合酶2.σ因子種類和命名

目前至少發(fā)現(xiàn)了5種σ因子，均根據其分子量命名，如70kDa命名為σ70、32kDa命名為σ32?？莶輻U菌B.Subtilis的σ因子枯草桿菌的RNA聚合酶與大腸桿菌結構相同，也是α2ββ′σ，有10種左右的σ因子。有些σ因子存在于生長期細胞，負責生長期基因的轉錄，如σABCDHL。有些σ因子只出現(xiàn)在噬菌體感染或由正常生長狀態(tài)轉變?yōu)檠挎郀顟B(tài)等特殊情況下，如σEFGK負責孢子形成期基因的轉錄。正常生長狀態(tài)下的σA因子分子量為43kDa,故也稱為σ43。σ70的結構與識別的啟動子σ70的結構與識別的啟動子σ70的結構

從N端到C端有4個保守區(qū)，這些區(qū)在其他σ因子中也存在；

2區(qū)與4區(qū)的氨基酸殘基分別和啟動子-10區(qū)和-35區(qū)的核苷酸殘基相接觸，2區(qū)的另一部分氨基酸殘基是DNA解鏈所必需的；

N端的1區(qū)則阻止2區(qū)和4區(qū)在沒有RNA聚合酶的核心酶存在時結合于DNA；

位于1區(qū)和2區(qū)之間的氨基酸殘基（361-390)和核心酶相互作用。σ70的結構與識別的啟動子σ70的結構

σ70識別的啟動子σ70因子識別的啟動子有強弱之分，即不同的啟動子轉錄合成RNA的頻率有高有低。

啟動子的強弱很大程度上取決于啟動子的序列和RNA聚合酶之間的親和力。

E.coli的乳糖操縱子比較弱，而編碼rRNA的6個rrn操縱子就屬于強者。盡管有其他因素影響RNA聚合酶起始轉錄的快慢，但絕大多數(shù)強啟動子序列和-35及-10區(qū)共有序列非常一致。如乳糖操縱子啟動子的-10區(qū)為TATGTT和共有序列TATAAT相比兩個堿基不同，如果將其突變，使之和共有序列相同，乳糖操縱子的表達將增加。第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子一、原核生物的RNA聚合酶1.大腸桿菌RNA聚合酶2.σ因子種類和命名

枯草桿菌B.Subtilis的σ因子σ70的結構與識別的啟動子σ54識別的啟動子

σ54識別的啟動子序列和其他的σ因子有明顯的區(qū)別，一個保守序列位于-10區(qū)，另一個位于-20區(qū)。在沒有核心酶的情況下，σ54因子就能與啟動子結合

。

第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子一、原核生物的RNA聚合酶1.大腸桿菌RNA聚合酶2.σ因子3.σ因子的更替對轉錄起始的調控3.σ因子的更替對轉錄起始的調控在細菌受到外界環(huán)境的急劇影響或芽胞菌生活方式改變時，會產生σ因子更替的現(xiàn)象

環(huán)境溫度升高引起σ因子的更替

溫度升高時，正常狀態(tài)下表達的基因會關閉或表達水平下降，rpoH表達σ32，σ32識別熱激基因(heatshockgene)的啟動子，使其表達。溫度升高，細胞內會有一些蛋白質發(fā)生變性，為σ32的表達提供信號。溫度變化劇烈，細胞周質或膜的變性蛋白提供信號，表達σE。

熱激蛋白能提高菌體對高溫的抵抗能力，其中有些蛋白質屬于分子伴侶(chaperons)。氮缺乏引起σ因子的更替銨缺乏，表達σ54，使與氮代謝有關的基因表達。3.σ因子的更替對轉錄起始的調控在細菌受到外界環(huán)境的急劇影響或芽胞菌生活方式改變時，會產生σ因子更替的現(xiàn)象

環(huán)境溫度升高引起σ因子的更替

氮缺乏引起σ因子的更替銨缺乏，表達σ54，使與氮代謝有關的基因表達。σE(枯草桿菌中的σD)因子的更替可引起與化學趨向性和鞭毛結構有關基因表達3.σ因子的更替對轉錄起始的調控在細菌受到外界環(huán)境的急劇影響或芽胞菌生活方式改變時，會產生σ因子更替的現(xiàn)象

環(huán)境溫度升高引起σ因子的更替

氮缺乏引起σ因子的更替σE(枯草桿菌中的σD)因子的更替可引起與化學趨向性和鞭毛結構有關基因表達SPO1噬菌體σ因子的更替對早中晚期三個階段基因表達的調控早期基因表達中，使用宿主的聚合酶α2ββ′σ34。早期基因宿主基因啟動子相同。在早期還表達用于中期基因表達的σ因子(gp28)。中期基因表達(早期表達4-5分鐘后),用gp28作為σ因子。中期表達用于晚期基因表達的σ因子(gp33和gp34)。

晚期基因表達(8-12分鐘后),使用gp33和gp34作為σ因子。第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子一、原核生物的RNA聚合酶二、真核生物的RNA聚合酶真核生物RNA聚合酶的種類分三類，RNA聚合酶Ⅰ對鵝膏蕈堿(α-amanitine)不敏感、RNA聚合Ⅱ對鵝膏蕈堿敏感，動物細胞RNA聚合酶Ⅲ對高濃度鵝膏蕈堿敏感。酵母和昆蟲的RNA聚合酶Ⅲ不受抑制。第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子一、原核生物的RNA聚合酶二、真核生物的RNA聚合酶種類分三類，RNA聚合酶Ⅰ對鵝膏蕈堿(α-amanitine)不敏感、RNA聚合Ⅱ鵝膏蕈堿敏感，動物細胞RNA聚合酶Ⅲ對高濃度鵝膏蕈堿敏感。酵母和昆蟲的RNA聚合酶Ⅲ不受抑制。功能

RNA聚合酶Ⅰ位于核仁，活性所占比例最大，負責rRNA(5.8S、18S和28S)的轉錄。

RNA聚合酶Ⅱ位于核質，主要負責不均一核RNA(heterogeneousnuclearRNA,hnRNA)和mRNA的轉錄。

RNA聚合酶Ⅲ位于核質，活性所占比例最小，負責tRNA、5SRNA、Alu序列和其他小RNA的轉錄。第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子一、原核生物的RNA聚合酶二、真核生物的RNA聚合酶結構

分子量為500kDa或更大。由8至14個亞基組成。釀酒酵母RNA聚合酶Ⅱ由10多個亞基組成，其中最大的三個亞基與細菌的RNA聚合酶有同源性。種類功能

RNA聚合酶Ⅰ位于核仁，活性所占比例最大，負責rRNA(5.8S、18S和28S)的轉錄。

RNA聚合酶Ⅱ位于核質，主要負責不均一核RNA(heterogeneousnuclearRNA,hnRNA)和mRNA的轉錄。

RNA聚合酶Ⅲ位于核質，活性所占例最小，負責tRNA、5SRNA、Alu序列和其他小RNA的轉錄。第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子一、原核生物的RNA聚合酶二、真核生物的RNA聚合酶結構

分子量為500kDa或更大。由8至14個亞基組成。釀酒酵母RNA聚合酶Ⅱ由10多個亞基組成，其中最大的三個亞基與細菌的RNA聚合酶有同源性。種類功能

有一個C末端結構域(carboxyterminaldomain,CTD)，保守序列為Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser，稱為C端重復七肽，只出現(xiàn)于RNA聚合酶Ⅱ中，酵母中有26個重復，哺乳動物有50個。第五章轉錄第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子第二節(jié)啟動子啟動子promoter能夠與RNA聚合酶全酶結合并準確有效地起始轉錄的特異DNA序列稱為啟動子。除了RNA聚合酶結合位點外，啟動子中還有一些調節(jié)蛋白因子的結合位點。啟動子的強弱決定著某一基因的表達強度

與RNA聚合酶親和力高的啟動子，起始頻率和效率高。第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子啟動子中含有可與RNA聚合酶結合的序列

原核生物的基因組中，能被RNA聚合酶識別的最小長度為12bp。這12bp的長度不一定是連續(xù)排列的，可以被其他的序列隔開。間隔序列的長度本身就可以提供部分信息。比較不同啟動子序列，得到了啟動子中同源性強的保守序列

同源性強的序列是啟動子的功能所必需的，保守序列并不是在任何的啟動子中均是相同的，存在著一定的靈活性，但一個啟動子與保守序列的差別不應超過1～2個堿基。對大腸桿菌100多個啟動子序列比較發(fā)現(xiàn)，啟動子缺乏超過60bp的廣泛的保守序列第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子1.原核生物啟動子的結構(1)轉錄起始點多數(shù)情況下（>90%)為嘌呤，常見序列為CAT,也有的是CGT，A（G）是轉錄起始點。(2)-10區(qū)結構：轉錄起點上游的6bp保守序列，TATAAT。中心在轉錄起點上游-10bp處，范圍為-18～-9bp。100個啟動子中頻率為T80A95T45A60A50T96或T80A95t45A60a50T96(小寫字母示頻率低于54的堿基)。功能：-10區(qū)保守序列又稱Pribnow框。是RNA聚合酶的牢固結合位點，

故又稱為結合位點。富含AT對，易于形成開放轉錄復合物。(3)-35區(qū)結構：保守序列為TTGACA,又稱Sextama框,位于轉錄起點上游-35bp處。頻率為T82T84G78A65C54A45。功能：σ因子識別位點,故稱識別位點。RNA聚合酶識別此區(qū)并與之結合，然后再與結合位點結合。本區(qū)是啟動子強弱決定因素。第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子1.原核生物啟動子的結構(1)轉錄起始點(2)-10區(qū)(3)-35區(qū)結構：保守序列為TTGACA,又稱Sextama框,位于轉錄起點上游-35bp處。頻率為T82T84G78A65C54A45。功能：σ因子識別位點,故稱識別位點。RNA聚合酶識別此區(qū)并與之結合，然后再與結合位點結合。本區(qū)是啟動子強弱決定因素。(4)-10區(qū)和-35區(qū)間的距離90%的原核生物為16～18bp。適宜的距離可以為RNA聚合酶提供合適的空間結構，便于轉錄的起始。第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子1.原核生物啟動子的結構(1)轉錄起始點(2)-10區(qū)(3)-35區(qū)結構：保守序列為TTGACA,又稱Sextama框,位于轉錄起點上游-35bp處。頻率為T82T84G78A65C54A45。功能：σ因子識別位點,故稱識別位點。RNA聚合酶識別此區(qū)并與之結合，然后再與結合位點結合。本區(qū)是啟動子強弱決定因素。(4)-10區(qū)和-35區(qū)間的距離90%的原核生物為16～18bp。適宜的距離可以為RNA聚合酶提供合適的空間結構，便于轉錄的起始。典型的原核生物啟動子-10區(qū)和-35區(qū)間的距離為17bp，-10區(qū)與轉錄起點的距離為7bp。第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子1.原核生物啟動子的結構(1)轉錄起始點(2)-10區(qū)(3)-35區(qū)(4)-10區(qū)和-35區(qū)間的距離TTGACA16～18bpTATAAT5～8bpCTG

-35區(qū)-10區(qū)+1第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子1.原核生物啟動子的結構2.啟動子功能的研究方法研究啟動子功能的主要方法是啟動子的突變使啟動子的堿基序列發(fā)生變化，可以改變啟動子的強弱，從而增強或減弱該啟動子所控制的結構基因的轉錄。下降突變

使啟動子功能減弱或消失的突變。大多數(shù)突變都是下降突變。上升突變使啟動子功能增強的突變。影響啟動子功能的點突變都發(fā)生在兩個保守區(qū)內

-10區(qū)和-35區(qū)。改變兩個保守區(qū)(-10區(qū)和-35區(qū))間的距離也改變啟動子的強弱第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子1.原核生物啟動子的結構2.啟動子功能的研究方法3.RNA聚合酶與啟動子的結合采用足跡法(footprinting)研究RNA聚合酶對啟動子的識別與結合足跡法原理：將DNA聚合酶與標記的DNA結合，然后進行內切酶酶解，酶解片段進行電泳，放射自顯影觀察受足跡法保護的序列。

實驗結論：RNA聚合酶與啟動子結合的區(qū)域為+20至-50；兩條鏈受RNA聚合酶的保護程度不同，表明RNA聚合酶與兩條鏈的結合是不對稱的，說明轉錄只需一條模板鏈。采用修飾堿基的方法研究RNA聚合酶緊密結合位點第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子1.原核生物啟動子的結構2.啟動子功能的研究方法3.RNA聚合酶與啟動子的結合采用足跡法(footprinting)研究RNA聚合酶對啟動子的識別與結合采用修飾堿基的方法研究RNA聚合酶緊密結合位點實驗方法

先用堿基修飾試劑對DNA和RNA聚合酶的復合物進行修飾，未與RNA聚合酶結合的DNA，相應的堿基被修飾，而結合部分的堿基則不被修飾。分析未被修飾的堿基，即為與RNA聚合酶結合的部位?；蚴窍葘NA修飾，然后再與RNA聚合酶結合，分析那些不能與RNA聚合酶結合的片段。這些分析方法可以確定與RNA聚合酶緊密結合的位點。第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子1.原核生物啟動子的結構2.啟動子功能的研究方法3.RNA聚合酶與啟動子的結合采用足跡法(footprinting)研究RNA聚合酶對啟動子的識別與結合采用修飾堿基的方法研究RNA聚合酶緊密結合位點

RNA聚合酶緊密結合位點集中在啟動子的-35區(qū)至-10區(qū)。結合突變研究結論確定，緊密結合區(qū)域長12-15bp。采用修飾堿基法確定啟動子中處于熔解狀態(tài)的部分有些修飾試劑不能修飾處于雙鏈狀態(tài)的堿基，但可修飾處于單鏈狀態(tài)的堿基。結論：-9至+3處于單鏈狀態(tài)。第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子1.原核生物啟動子的結構2.啟動子功能的研究方法3.RNA聚合酶與啟動子的結合DNA兩條鏈上的緊密結合位點不對稱在-10區(qū)上游的所有緊密結合位點均位于一條DNA鏈上，在雙鏈DNA中，這些緊密結合位點處于DNA的一側。這可使RNA聚合酶從DNA的一個側面接近并識別啟動子并與之結合。另外，大部分的緊密結合位點位于編碼鏈上，少數(shù)位于模板鏈上，且都處于-10區(qū)的下游?？赡苁荄NA雙鏈熔解后，使RNA聚合酶得以識別模板鏈上的位點并與其結合。第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子二、真核生物的啟動子

真核生物有三種RNA聚合酶(Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ)催化,在三種啟動子控制下的對三類基因(Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類)進行三種方式的轉錄。第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子二、真核生物的啟動子1.RNA聚合酶Ⅰ的啟動子的結構RNA聚合酶Ⅰ轉錄的基因一種基因,三種rRNA(5.8S、18S和28S)的基因(rDNA)成簇存在，共同轉錄在一個轉錄產物上，然后經加工成為三種rRNA。RNA聚合酶Ⅰ識別的啟動子由轉錄起始點上游兩部分序列組成。與一般啟動子不同,富含G、C對,兩部分同源性85%。

核心啟動子corepromoter

位于-45～+20bp，此序列足以使轉錄起始。

上游調控元件upstreamcontrolelement,UCE

位于-180～-107bp,可以大大提高核心啟動子的轉錄起始效率。第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子二、真核生物的啟動子1.RNA聚合酶Ⅰ的啟動子的結構2.RNA聚合酶Ⅱ的啟動子的結構RNA聚合酶Ⅱ轉錄的基因

蛋白質基因(mRNA)和部分核小RNA(smallnuclearRNA,snRNA)，啟動子最復雜。該酶單獨不能起始轉錄，必須和其他的輔助因子共同作用才能起始轉錄。RNA聚合酶Ⅱ識別的啟動子位于轉錄起始點上游，由多個短序列元件組成，屬于通用型啟動子，沒有組織特異性。第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子二、真核生物的啟動子1.RNA聚合酶Ⅰ的啟動子的結構2.RNA聚合酶Ⅱ的啟動子的結構(1)加帽位點capsite又稱轉錄起始點(+1),A占50%,G占25%,C和T共占25%。-1常為C。沒有TATA框的啟動子此區(qū)域為起始子(initiator,Inr)。Inr共有序列為PyPyAN(T/A)PyPy(其中有下畫線的堿基為十1位，Py為嘧啶)。(2)TATA框TATAbox又稱Golderg-Hogness框，位于-25～-35bp(-30bp)處。共有序列7bp,TATA(A/T)A(A/T)。比CAAT框和GC框轉錄起始效率低，具有定位起錄起始點的功能。第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子二、真核生物的啟動子1.RNA聚合酶Ⅰ的啟動子的結構2.RNA聚合酶Ⅱ的啟動子的結構(1)加帽位點capsite(2)TATA框TATAbox又稱Golderg-Hogness框，位于-25～-35bp(-30bp)處。共有序列7bp,TATA(A/T)A(A/T)。比CAAT框和GC框轉錄起始效率低，具有定位起錄起始點的功能。(3)CAAT框CAATbox位于-75bp(-70～-80bp)處。共有序列GG(C/T)CAATCT。離轉錄起點距離長短對其作用影響不大,正反方向排列均能起作用。決定啟動子轉錄的效率及頻率。第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子二、真核生物的啟動子1.RNA聚合酶Ⅰ的啟動子的結構2.RNA聚合酶Ⅱ的啟動子的結構(1)加帽位點capsite(2)TATA框TATAbox(3)CAAT框CAATbox位于-75bp(-70～-80bp)處。共有序列GG(C/T)CAATCT。離轉錄起點距離長短對其作用影響不大,正反方向排列均能起作用。決定啟動子轉錄的效率及頻率。(4)GC框GCboxGC框位于-90bp附近,核心序列為GGGCGG。(5)八聚體核苷酸元件octamerelementATTTGCAT。(6)κB元件共有序列：GGGACTTTCC。第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子二、真核生物的啟動子1.RNA聚合酶Ⅰ的啟動子的結構2.RNA聚合酶Ⅱ的啟動子的結構(1)加帽位點capsite(2)TATA框TATAbox(3)CAAT框CAATbox(4)GC框GCboxGC框位于-90bp附近,核心序列為GGGCGG。(5)八聚體核苷酸元件octamerelementATTTGCAT。(6)κB元件共有序列：GGGACTTTCC。(7)ATF元件共有序列：GTGACGT。第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子二、真核生物的啟動子1.RNA聚合酶Ⅰ的啟動子的結構2.RNA聚合酶Ⅱ的啟動子的結構啟動子元件元件的距離各元件間的距離對啟動子的功能沒有太大影響。但如果距離太近(<10bp)或太遠(>30bp)，就會影響啟動子的功能。啟動子元件的組合不同的啟動子中，啟動子元件的數(shù)目、位置和排列方式不同。1個八聚體元件,2個GC框,1個CAAT框,1個TATA框6個GC框2個八聚體元件,2個CAAT框,1個TATA框第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子二、真核生物的啟動子1.RNA聚合酶Ⅰ的啟動子的結構2.RNA聚合酶Ⅱ的啟動子的結構3.RNA聚合酶Ⅲ的啟動子的結構3.RNA聚合酶Ⅲ的啟動子的結構轉錄的基因

轉錄5SrRNA、tRNA和部分snRNA(U6)的基因。這三種基因的啟動子的結構是不同的，因此RNA聚合酶Ⅲ要想識別不同的啟動子，必須和其他的輔助因子共同作用。內部啟動子

5SrRNA和tRNA基因的啟動子位于轉錄起點下游,+55至+80bp處,為內部啟動子。內部啟動子可分為兩類。第一類內部啟動子含A框(boxA)和C框(boxC)，兩個保守區(qū)域間由其他序列隔開。第二類內部啟動子含A框(boxA)和B框(boxB)。RMA聚合酶Ⅲ識別的位于轉錄起始點上游的啟動子含三個短序列元件，分別為TATA框、近端序列元件(proximalsequenceelement,PSE)和八聚體核苷酸元件。RNA聚合酶只需要轉錄起始點加上一段含TATA框的短序列就能起始轉錄。PSE和OCT元件能大大提高其轉錄效率。內部啟動子

5SrRNA和tRNA基因的啟動子位于轉錄起點下游,+55至+80bp處,為內部啟動子。內部啟動子可分為兩類。第一類內部啟動子

含A框(boxA)和C框(boxC)，兩個保守區(qū)域間由其他序列隔開。第二類內部啟動子

含A框(boxA)和B框(boxB)。間隔序列長短差異很大，但如果間隔序列過短，會影響啟動子的功能。轉錄起始點也可影響轉錄起始的效率，緊接轉錄起始點的上游序列的突變會影響轉錄的起始。第三類啟動子-位于轉錄起始點上游的啟動子

含三個短序列元件，分別為TATA框、近端序列元件(proximalsequenceelement,PSE)和八聚體核苷酸元件。RNA聚合酶只需要轉錄起始點加上一段含TATA框的短序列就能起始轉錄。PSE和OCT元件能大大提高其轉錄效率。第二節(jié)啟動子一、原核生物的啟動子二、真核生物的啟動子1.RNA聚合酶Ⅰ的啟動子的結構2.RNA聚合酶Ⅱ的啟動子的結構3.RNA聚合酶Ⅲ的啟動子的結構4.研究真核生物啟動子結構與功能的方法研究啟動子結構與功能的方法主要有缺失、點突變和足跡法。在分析得到了啟動子的功能序列后，還要弄清與之結合的蛋白質及兩者間的相互作用。在研究真核生物啟動子的結構與功能時，還要用一系列方法。4.研究真核生物啟動子結構與功能的方法(1)卵細胞系統(tǒng)oocytesystem方法將DNA直接注射入爪蟾(X.laevis)卵細胞的細胞核，分析和觀察RNA的轉錄情況。局限性

試驗條件受卵細胞內條件的限制。適用范圍

可以用來分析DNA片段的特性，不能用于分析蛋白質因子與DNA間的結合。(2)轉染系統(tǒng)transfectionsystem方法

將外源DNA導入轉染的細胞并使之表達。特點

表達可分為瞬時表達和整合表達。由于轉錄是在細胞內完成的，可以看成是一種體內試驗系統(tǒng)。但外源基因又不是細胞所固有的，和細胞固有基因的表達尚有差別。使用多種宿主細胞，可提高該系統(tǒng)的應用價值。4.研究真核生物啟動子結構與功能的方法(3)轉基因系統(tǒng)transgenicsystem方法

轉基因系統(tǒng)將外源基因整合入動物的生殖細胞，使外源基因在部分或全部組織中表達。特點

該系統(tǒng)和轉染系統(tǒng)有一些相同的局限性，即外源基因常以多拷貝存在，整合的位置也和內源性基因不同。(4)體外轉錄系統(tǒng)invitrosystem方法

體外轉錄系統(tǒng)是一種經典的方法。它應用體外轉錄的方法，結合缺失突變和點突變，來篩選哪些序列是啟動子的功能所必需的，哪些序列對啟動子的功能有影響，以及哪些輔助因子對啟動子或啟動子中的某一片段有何種作用。第五章轉錄第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子第二節(jié)啟動子第三節(jié)終止子在轉錄過程中，提供轉錄終止信號的序列稱為終止子terminator。第三節(jié)終止子一、原核生物的終止子終止子和啟動子不同，真正起終止作用的不是DNA序列本身，而是轉錄生成的RNA。大腸桿菌有兩種類型的終止子

一類為內在終止子(intrinsicterminator)，只有核心酶和終止子就足以使轉錄終止，不依賴其他輔助因子，稱為不依賴ρ因子的終止子。另一類終止子必須在ρ因子(ρfactor)的存在下核心酶才能終止轉錄，因此稱為的ρ因子終止子(ρ-dependentterminator)。不依賴ρ因子的終止子在結構上有兩個特征一是形成一個發(fā)夾結構(haipin)，二是發(fā)夾結構末端緊跟著6個連續(xù)的Ｕ串。發(fā)夾結構莖的底部有一富含GC對的區(qū)域，新生的發(fā)夾結構可使RNA聚合酶的聚合反應暫停。第三節(jié)終止子一、原核生物的終止子依賴ρ因子的終止子終止位點的上游序列：AUCGCUACCUCAUAUCCGCACCUCCUCAAACGCUACCUCGACCAGAAAGGCGUCUCUU第三節(jié)終止子一、原核生物的終止子二、真核生物的終止子不同的RNA聚合酶有不同的終止子

RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ有類似于原核生物的終止元件。RNA聚合酶Ⅱ是否有類以的終止元件目前還不十分清楚。RNA聚合酶Ⅰ的終止子序列為18bp，可被輔助因子識別RNA聚合酶Ⅲ的終止子類似原核生物，也具有發(fā)夾結構和U串。發(fā)夾結構中有段富含GC對的序列。U串為4個，轉錄常在第二處終止，也有的在第三或第四個U處終止。第五章轉錄第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子第二節(jié)啟動子第三節(jié)終止子第四節(jié)轉錄的機制第四節(jié)轉錄的機制轉錄是由DNA指導的RNA合成的過程，可分為起始、和延伸和終止三個階段。第四節(jié)轉錄的機制一、轉錄的起始轉錄的起始是RNA聚合酶識別啟動子并與之結合從而啟動RNA合成的過程。第四節(jié)轉錄的機制一、轉錄的起始1.原核生物轉錄的起始細菌內，極少數(shù)RNA聚合酶核心酶分子呈游離狀態(tài)，大多數(shù)核心酶與DNA分子松馳結合形成松馳型復合物核心酶對啟動子無特殊的親和力。核心酶與σ因子結合形成全酶后，對啟動子的親和力大大提高，形成緊密型復合物全酶對啟動子的親和力決定了啟動子起始轉錄的效率不同啟動子和全酶的親和力不同，親和力差距最大可達100倍左右。全酶在很長的基因組(E.coli4.2×106bp)中，尋找到60bp啟動子的機制有三種模式第四節(jié)轉錄的機制一、轉錄的起始1.原核生物轉錄的起始全酶在很長的基因組(E.coli4.2×106bp)中，尋找到60bp啟動子的機制有三種模式(1)隨機擴散模式全酶與DNA呈松馳型結合時，結合和解離的速度很快，不斷結合與解離直到全酶尋找到啟動子并與之發(fā)生緊密型結合。這種模式要求RNA聚合酶快速隨機擴散，但實際測到的體外擴散速率太慢。(2)RNA聚合酶以隨機擴散的方式與基因組DNA結合后，以一種置換的方式尋找啟動子與RNA聚合酶結合的序列直接被另一段序列代替，酶分子很快地更換與之結合的序列，直到發(fā)現(xiàn)啟動子并與啟動子形成穩(wěn)定的復合物。第四節(jié)轉錄的機制一、轉錄的起始1.原核生物轉錄的起始全酶在很長的基因組(E.coli4.2×106bp)中，尋找到60bp啟動子的機制有三種模式(1)隨機擴散模式(2)RNA聚合酶以隨機擴散的方式與基因組DNA結合后，以一種置換的方式尋找啟動子與RNA聚合酶結合的序列直接被另一段序列代替，酶分子很快地更換與之結合的序列，直到發(fā)現(xiàn)啟動子并與啟動子形成穩(wěn)定的復合物。(3)RNA聚合酶分子在DNA分子上隨機滑動，直到發(fā)現(xiàn)啟動子并與之結合第四節(jié)轉錄的機制一、轉錄的起始1.原核生物轉錄的起始起始過程(1)RNA聚合酶與啟動子結合形成封閉型啟動子復合物(2)-10區(qū)附近的DNA發(fā)生溶解，形成12～17bp的單鏈區(qū)，形成開放型啟動子復合物RNA聚合酶與大約75bpDNA(-55～+20bp)相互接觸。(3)RNA聚合酶上的起始位點和延伸位點被相應的核苷酸前體占據，在β亞基的催化下形成第一個磷酸二酯鍵，形成三元復合物。(4)σ因子解離，形成起始延伸復合物initialelogationcomplex

核心酶與55bp(-35～+20bp)DNA相互接觸。第四節(jié)轉錄的機制一、轉錄的起始1.原核生物轉錄的起始2.真核生物轉錄的起始(1)RNA聚合酶Ⅰ的轉錄起始RNA聚合酶Ⅰ起始轉錄需要兩種輔助因子UBF1和SL1UBF1和SL1識別與結合的序列

UBF1由1條多肽鏈組成，可特異地識別核心啟動子和UCE中富含GC對的區(qū)域。SL1單獨不能識別特異DNA序列，UBF1與DNA結合后，SL11可結合DNA。輔助因子與DNA結合后，RNA聚合酶Ⅰ與核心啟動子結合，起始轉錄。SL1的功能

SL1含4種蛋白質，其中有TATA框結合蛋白TBP。SL1類似于原核生物的σ因子，可與啟動子特異結合，保證RNA聚合酶(三種)定位于轉錄起始點。第四節(jié)轉錄的機制一、轉錄的起始1.原核生物轉錄的起始2.真核生物轉錄的起始(1)RNA聚合酶Ⅰ的轉錄起始RNA聚合酶Ⅰ起始轉錄需要兩種輔助因子UBF1和SL1UBF1和SL1識別與結合的序列

SL1的功能

SL1含4種蛋白質，其中有TATA框結合蛋白TBP。SL1類似于原核生物的σ因子，可與啟動子特異結合，保證RNA聚合酶(三種)定位于轉錄起始點。UBF沒有種屬特異性，SL1有種屬特異性(2)RNA聚合酶Ⅱ的轉錄起始RNA聚合酶Ⅱ起始轉錄需要輔助因子參與酶和輔助因子組成基礎轉錄裝置basaltranscriptionapparatus，可以起始Ⅱ類基因轉錄。通用啟動子與基礎轉錄因子參與構成基礎轉錄裝置通用啟動子genericpromoter

是指RNA聚合酶Ⅱ可起始轉錄的最短的啟動子序列，它可以在任何細胞內表達，沒有組織特異性?；A轉錄因子basaltranscriptionfactor基礎轉錄因子basaltranscriptionfactor1.TFⅡD由TBP與TBP相關因子(TBP-associatedfactors,TAFs)組成。識別TATA框及其上游序列。TBP結合DNA的小溝，其他因子與大溝結合。TBP保護TATA框的一個螺旋，在-37～-25bp。TBP大小38kDa,TAFs結合后，保護-45～-10bp。TAFs大小為230kDa或稍小，總數(shù)>8個。2.TFⅡA幾個亞基組成，為34、19、14kDa。共約100kDa。3.TFⅡB一個亞基，33kDa,它的結合，使保護區(qū)域擴展至-10～+10bp區(qū)域。表明其與TATA框下游結合。4.TFⅡF210kDa,2種亞基，大亞基RAP76,74kDa,有依賴ATP的DNA螺旋酶活性，可能參與DNA雙鏈的熔解。小亞基RAP38,30kDa,同σ因子與核心酶結合的部位有同源性，與RNA聚合酶Ⅱ緊密結合。TFⅡF功能：將RNA聚合酶Ⅱ與其他輔助因子組成轉錄復合物。RNA聚合酶Ⅱ與復合物結合后保護區(qū)在模板鏈上擴展至+15bp處，在非模板鏈至+20bp處。TFⅡF與復合物結合可使護區(qū)域擴展至+30bp?；A轉錄因子basaltranscriptionfactor1.TFⅡD2.TFⅡA3.TFⅡB4.TFⅡF5.TFⅡE180kDa,2種亞基,34kDa,56kDa。6.TFⅡH230kDa,5種亞基組成,90kDa,62kDa,43kDa,41kDa,35kDa。具有解旋酶活性，能夠利用ATP水解所釋放的能量將雙螺旋DNA的兩條鏈分開，暴露出轉錄模板鏈和轉錄起點，為轉錄創(chuàng)造條件。還有蛋白激酶活性，能夠將ATP的γ磷酸基團轉移給RNA聚合酶Ⅱ最大的亞基C端的重復結構域CTD，使多個Ser磷酸化，這對轉錄起始完成后將RNA聚合酶Ⅱ從起始復合物中釋放出來十分重要。7.TFⅡJ(2)RNA聚合酶Ⅱ的轉錄起始RNA聚合酶Ⅱ起始轉錄需要輔助因子參與酶和輔助因子組成基礎轉錄裝置basaltranscriptionapparatus，可以起始Ⅱ類基因轉錄。通用啟動子與基礎轉錄因子參與構成基礎轉錄裝置通用啟動子genericpromoter

是指RNA聚合酶Ⅱ可起始轉錄的最短的啟動子序列，它可以在任何細胞內表達，沒有組織特異性?；A轉錄因子basaltranscriptionfactor參與不含TATA框啟動子轉錄起始的轉錄因子(1)TFⅡD識別起始子，并與之特異結合。(2)TFⅡI(3)YY1含有鋅指結構，與含有CCAT的序列有親和力。(2)RNA聚合酶Ⅱ的轉錄起始RNA聚合酶Ⅱ起始轉錄需要輔助因子參與

通用啟動子與基礎轉錄因子參與構成基礎轉錄裝置參與不含TATA框啟動子轉錄起始的轉錄因子其他轉錄因子(1)SP1SP1由1個亞基組成，分子量為105kDa,可結合6bp的區(qū)域，識別GC框。(2)CTF家族由1個基因經不同的加工方式而形成，對CAAT有相同的親和力。(3)CP1對α-球蛋白及晚期腺病毒的CAAT框親和力高。(4)CP2對γ-纖維蛋白基因的CAAT框親和力高。(5)CP3(6)C/EBF識別GCAAT。(7)ACF識別CCAAT。第四節(jié)轉錄的機制一、轉錄的起始1.原核生物轉錄的起始2.真核生物轉錄的起始(1)RNA聚合酶Ⅰ的轉錄起始(2)RNA聚合酶Ⅱ的轉錄起始(3)RNA聚合酶Ⅲ的轉錄起始(2)RNA聚合酶Ⅲ的轉錄起始兩類內部啟動子tRNA和5SrRNA基因啤酒酵母轉錄tRNA的轉錄因子

TFⅢB和TFⅢC。(1)TFⅢB為三聚體，組分之一TBP，組分之二TFⅡB相關因子BRFTFⅡB-relatedfactor,序列類似于TFⅡB。(2)TFⅢC由6條多肽鏈組成，總分子量高達600kDa。tRNA基因轉錄起始復合物組裝步驟(1)TFⅢC結合于啟動子A盒和B盒，對B盒的親和力較高；(2)TFⅢB結合于A盒上游約50bp處，并和TFⅢC相互作用；(3)一旦TFⅢB結合，RNA聚合酶Ⅲ就結合于TFⅢB-TFⅢC-DNA復合物，然后TFⅢC離開DNA，以便不影響起始轉錄。轉錄5SrRNA的轉錄因子

TFⅢA、TFⅢB和TFⅢC。第四節(jié)轉錄的機制一、轉錄的起始二、轉錄的延伸轉錄起始點堿基為CAT，第一個堿基為A原核生物中，催化RNA合成的可能是β亞基在酶分子上有兩個核苷酸結合位點，一是起始核苷酸位點，一是延伸核苷酸位點。當兩個位點都與模板互補的核苷酸結合后，第一個磷酸二酯鍵才能形成。延伸過程中需要對DNA超螺旋及雙螺旋狀態(tài)進行改變，以利于轉錄。RNA合成的速度是40nt/s第四節(jié)轉錄的機制一、轉錄的起始二、轉錄的延伸三、轉錄的終止轉錄終止包括新生RNA鏈的釋放及RNA聚合酶與DNA解離。第四節(jié)轉錄的機制一、轉錄的起始二、轉錄的延伸三、轉錄的終止1.轉錄終止的機制1.轉錄終止的機制有兩類終止機制，依賴ρ因子和不依賴ρ因子終止。不依賴因子的終止，依靠終止子本身結構終止。依賴ρ因子的終止機制(1)ρ因子分子量為46kDa,為六聚體，分子量為270kDa；(2)ρ因子與RNA聚合酶濃度比為1:10時，呈現(xiàn)最大活性；(3)ρ因子有依賴RNA

ATPase活性，RNA要大于50nt；(4)ρ因子在終止子上游的某一處與RNA結合；(5)原核生物中，轉錄與翻譯同時進行，ρ因子的終止作用可被核糖體的存在而阻礙。第四節(jié)轉錄的機制一、轉錄的起始二、轉錄的延伸三、轉錄的終止1.轉錄終止的機制2.抗終止作用（1)定義抗終止作用是一種基因表達的調控方式，在轉錄過程中，RNA聚合酶閱讀通過終止子，繼續(xù)終止子下游的基因轉錄的現(xiàn)象。(2)發(fā)現(xiàn)抗終止作用首次發(fā)現(xiàn)于λ噬菌體。宿主RNA聚合酶首先轉錄兩個快早期基因，在抗終止作用下，轉而轉錄遲早期基因。這種轉變受N基因的控制。λ噬菌體及其抗終止作用（1)早期事件：早早期基因和晚早期基因的表達λ噬菌體λ噬菌體是大腸桿菌溫和噬菌體。λ噬菌體兩種感染方式：裂解周期和溶原當λ噬菌體感染細胞，它可以選擇復制,最終裂解細胞(裂解周期)或者整合到基因組中成為潛伏(溶原）狀態(tài)。不管λ噬菌體是裂解還是溶原，感染的早期事件相同。λ噬菌體及其抗終止作用（1)早期事件：早早期基因和晚早期基因的表達感染后立即表達的基因為早早期基因N和cro

λ噬菌體進入細胞及基因組環(huán)化后，啟動子PL和PR被宿主RNA聚合酶啟動。這些啟動子位于基因cI基因兩側，轉錄是向外進行的（即遠離cI),分別在位于左側N基因和右側cro基因邊上的依賴ρ的轉錄終止位點tL和tR1結束。TATAAT頭部基因尾部基因重組基因CⅢNcI

crocⅡOPQ

裂解基因

tL

PLPRtR1tR2NNNλ噬菌體感染后早期基因的表達。(1)起始，從啟動子PL開始的表達在tL終止，從PR開始的右側表達在tR1（偶爾在tR2)終止，使早早期基因N和cro表達。(2)N是抗終止因子，允許通讀終止位點，因此晚早期基因表達，包括調節(jié)基因cⅡ和Q。圖中，環(huán)內字母示意調節(jié)因子。λ噬菌體及其抗終止作用（1)早期事件：早早期基因和晚早期基因的表達抗終止因子N使晚早期基因表達

λ抗終止因子N允許從PL和PR開始的轉錄越過終止位點。因此，一旦N被合成，從PL進行的左側轉錄不僅使N基因，而且使cⅢ和一系列涉及重組功能的基因轉錄，而從PR進行的右側右側轉錄不僅使

cro、cⅡ、O和P，而且還有調節(jié)晚期基因表達的Q表達。TATAAT頭部基因尾部基因重組基因CⅢNcI

crocⅡOPQ

裂解基因

tL

PLPRtR1tR2NNNλ噬菌體感染后早期基因的表達。(1)起始，從啟動子PL開始的表達在tL終止，從PR開始的右側表達在tR1（偶爾在tR2)終止，使早早期基因N和cro表達。(2)N是抗終止因子，允許通讀終止位點，因此晚早期基因表達，包括調節(jié)基因cⅡ和Q。圖中，環(huán)內字母示意調節(jié)因子。第五章轉錄第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子第二節(jié)啟動子第三節(jié)終止子第四節(jié)轉錄的機制第五節(jié)轉錄產物的后加工第五節(jié)轉錄產物的后加工第五節(jié)轉錄產物的后加工一、原核生物轉錄產物的后加工rRNA和tRNA的轉錄產物存在著轉錄后加工

5’端為單磷酸，原始轉錄產物為三磷酸成熟分子比原始轉錄產物小成熟分子含有異常堿基，原始轉錄產物中沒有第五節(jié)轉錄產物的后加工一、原核生物轉錄產物的后加工1.rRNA的后加工rRNA（5S、16S和23S）和tRNA的基因混在一起排列在一個操縱子(rrn)中。大腸桿菌中有7個rrn操縱子。rrn中基因的排列規(guī)律16SrRNA、tRNA、23SrRNA、5SrRNA，最后為tRNA。中間的tRNA，7個rrn操縱子中，有4個為tRNA2GlU，其余的3個為tRNA1Trp和tRNA1Ala。rrn的位置多數(shù)位于復制起始點的兩側，轉錄方向與DNA的復制方向一致。rrn操縱子有兩個啟動子，第一個為P1,位于16SrRNA序列上游300bp可能為主要的啟動子。第二個啟動子p2位于P1下游110bp。該操縱子轉錄的產物為30SRNA。

RNA聚合酶Ⅲ負責加工。第五節(jié)轉錄產物的后加工一、原核生物轉錄產物的后加工1.rRNA的后加工2.tRNA的轉錄后加工tRNA的初始轉錄產物要經過多種加工處理后才能變?yōu)橛泄δ艿姆肿?。如大腸桿菌的tRNA1Tyr。它由85個核苷酸組成。編碼基因有兩個拷貝，長350個核苷酸。兩個基因拷貝間有200個核苷酸的間隔子。CCA有關的加工因CCA加工差異，可將tRNA基因分為兩種，一種具有CCA序列，稱為Ⅰ型；另一種沒有CCA序列，稱為Ⅱ型。Ⅰ型tRNA的CCA下游仍有一段序列，需在酶的作用下切除。Ⅱ型tRNA需在酶的作用下添加CCA序列。原核生物的tRNA多為Ⅰ型，少數(shù)噬菌體如T4為Ⅱ型。參與tRNA加工的酶

RNA酶P、RNA酶D、tRNA核苷酸轉移酶和RNA酶Ⅲ。第五節(jié)轉錄產物的后加工一、原核生物轉錄產物的后加工1.rRNA的后加工2.tRNA的轉錄后加工(1)RNA酶PRNaseP是一種內切酶，能使tRNA操縱子和rRNA操縱子轉錄產物中的tRNA產生成熟的5′末端。RnaseP的組成含2個組份，一是20KDa的蛋白質組份(C5蛋白)，一是由375個核苷酸組成的120KDa的RNA組分(M1RNA)。它們以緊密結合的核蛋白形式存在。這兩種組份高度保守，大腸桿菌的RNaseP成分可與人類的RNaseP成分能交叉重建為有活性的RNaseP。第五節(jié)轉錄產物的后加工一、原核生物轉錄產物的后加工1.rRNA的后加工2.tRNA的轉錄后加工(1)RNA酶P功能該酶的專一性很強，只作用于tRNA前體，但無種屬特異性。第五節(jié)轉錄產物的后加工一、原核生物轉錄產物的后加工1.rRNA的后加工2.tRNA的轉錄后加工(1)RNA酶P功能該酶的專一性很強，只作用于tRNA前體，但無種屬特異性。識別機制各種成熟的tRNA在5′端序列沒有同源性，但RNaseP均能使之產生正確的5′末端。因此，RNaseP識別的是tRNA的空間構象，特別是5′端的構象，并不識別切點附近的序列。第五節(jié)轉錄產物的后加工一、原核生物轉錄產物的后加工1.rRNA的后加工2.tRNA的轉錄后加工(1)RNA酶P(2)RNA酶DRNaseD為核酸外切酶，能逐個切除tRNA3′多余的核苷酸，使CCA暴露。RNaseP存在時RNaseD可達最大活性。第五節(jié)轉錄產物的后加工一、原核生物轉錄產物的后加工1.rRNA的后加工2.tRNA的轉錄后加工(1)RNA酶P(2)RNA酶D(3)tRNA核苷酸轉移酶功能該酶能以ATP和CTP為前體，催化tRNA的3′端生成CCA。性質該酶幾乎沒有種屬特異性。識別機制該酶識別tRNA的空間結構。第五節(jié)轉錄產物的后加工一、原核生物轉錄產物的后加工1.rRNA的后加工2.tRNA的轉錄后加工(1)RNA酶P(2)RNA酶D(3)tRNA核苷酸轉移酶(4)RNA酶ⅢRNaseⅢ和RNaseO、RNaseP2的功能相似，負責切開間隔序列。第五節(jié)轉錄產物的后加工一、原核生物轉錄產物的后加工二、真核生物的轉錄后加工第五節(jié)轉錄產物的后加工一、原核生物轉錄產物的后加工二、真核生物的轉錄后加工1.rRNA的轉錄后加工rRNA前體構成真核生物有四種rRNA，即5.8SrRNA、18SrRNA、28SrRNA和5SrRNA。其中，前三者的基因組成一個轉錄元，產生47S的前體，并很快轉變成45S前體。甲基化110多個甲基化位點，在轉錄過程中或以后被甲基化。甲基基團主要是加在核糖上。18SrRNA上有39個，另外還有4個是在進入細胞質后甲基化的；74個在28SrRNA上。甲基化是45S前體上最終成為成熟rRNA區(qū)域的標志。剪切剪切位點一個位于18SrRNA的5′邊，兩個位于18SrRNA和5.8SrRNA間的間隔區(qū)，另兩個位于5.8SrRNA和28SrRNA間的間隔區(qū)。第五節(jié)轉錄產物的后加工一、原核生物轉錄產物的后加工二、真核生物的轉錄后加工1.rRNA的轉錄后加工2.mRNA的轉錄后加工2.mRNA的轉錄后加工(1)加帽帽子結構真核生物的帽子結構可歸納為三種：m7GpppX為帽子0；m7GpppXm為帽1；m7GpppXmYm為帽3。帽子功能為核糖體識別mRNA提供信號；增加mRNA的穩(wěn)定性；與某些RNA病毒的正鏈RNA的合成有關。(2)加尾Poly(A)尾的性質多數(shù)真核生物(酵母除外)的mRNA3′具有約為200bp長的Poly(A)尾巴。Poly(A)尾巴不是由DNA所編碼，而是在轉錄后由RNA末端腺苷酸轉移酶催化下，以ATP為前體，添加到mRNA的3′末端。poly(A)結合蛋白

poly(A)與poly(A)結合蛋白(PABP)結合。PABP的單體分子量為70KDa，可與poly(A)序列中的10～30個堿基結合。2.mRNA的轉錄后加工(2)加尾Poly(A)尾的性質poly(A)結合蛋白RNA末端腺苷酸轉移酶又稱為poly(A)聚合酶，分子量為300KDa。加尾識別位點與加尾機制

Poly(A)的添加位點并不在RNA轉錄終止的3′端，而是首先由一360KDa的內切酶和其他因子識別切點上游13～20個堿基的AAUAAA和下游的GUGUGUG(有些情況例外)，然后切除一段序列，在此基礎上，由RNA末端腺苷酸轉移酶催化添加Poly(A)。AAUAAA保守性很強，只有少數(shù)情況下有一個堿基的差異，這段序列的突變可阻止Poly(A)的形成。2.mRNA的轉錄后加工(2)加尾Poly(A)尾的性質poly(A)結合蛋白RNA末端腺苷酸轉移酶加尾識別位點和加尾機制

識別AAUAAA的特異因子由3個亞基組成，每個亞基均有和RNA非特異結合的能力，但單獨均沒有與AAUAAA特異結合的能力。三個亞基間的相互作用可能使其具備了特異識別AAUAAA的能力。特異因子與內切酶及Poly(A)聚合酶形成復合物存在，由這一復合物先完成剪切過程，緊接著進行Poly(A)的添加。2.mRNA的轉錄后加工(2)加尾Poly(A)尾的性質poly(A)結合蛋白RNA末端腺苷酸轉移酶加尾識別位點和加尾機制

識別AAUAAA的特異因子Poly(A)聚合酶催化的加尾過程單獨的催化作用沒有特異性，與其他的兩個成分結合后才有特異性。Poly(A)聚合酶催化Poly(A)的生成可分為兩個階段，首先在mRNA的3′添加10個左右的Poly(A)，該過程嚴格依賴AAUAAA的存在，且是在特異因子的協(xié)助下完成的。第二個階段將Poly(A)尾延長致全長，這一過程不依賴AAUAAA，而是需要另外一個刺激因子識別已形成的Poly(A)并引導其延長。2.mRNA的轉錄后加工(2)加尾參與加尾的其他成分

U1snRNA(smallnuclearRNA),海膽12S因子(150kDa)Poly(A)功能

與mRNA的壽命有關。如去掉poly(A)的mRNA易被降解。但poly(A)的長度與其壽命間沒有發(fā)現(xiàn)相關性。poly(A)與poly(A)結合蛋白的缺乏能阻止酶的水解。poly(A)的缺失可抑制體外翻譯的起始。Poly(A)的應用

poly(A)在分子生物學實驗中有很大的應用價值。應用mRNA的該特性，可用oligo(dT)為引物，反轉錄合成cDNA；也可將oligo(dT)與載體相連，用于從總RNA中分離純化mRNA。第五節(jié)轉錄產物的后加工一、原核生物轉錄產物的后加工二、真核生物的轉錄后加工1.rRNA的轉錄后加工2.mRNA的轉錄后加工3.后加工與mRNA的穩(wěn)定性3.后加工與mRNA的穩(wěn)定性(1)穩(wěn)定性與降解是一對矛盾，降解的酶是核酸酶核酸酶除參與后加工過程外，還負責過剩RNA的降解。(2)原核生物mRNA降解的方向為5′至3′，核酸酶E負責mRNA和小核糖體RNA的降解。(3)真核生物mRNA的穩(wěn)定性可能取決于去穩(wěn)定元件將這一元件與mRNA結合可引起該mRNA的降解。將一個去穩(wěn)定元件從mRNA分子中去掉，并不能增強其穩(wěn)定性，說明可能在一個mRNA分子中有多個去穩(wěn)定元件。目前已發(fā)現(xiàn)了兩種類型的去穩(wěn)定元件。(4)不穩(wěn)定mRNA的結構特征3′端區(qū)域有一約50堿基的富含AU的序列，稱為AU元件(AUrichelement,ARE)，其保守序列為AUUUA，重復七次。第五章轉錄第一節(jié)轉錄酶和轉錄因子第二節(jié)啟動子第三節(jié)終止子第四節(jié)轉錄的機制第五節(jié)轉錄產物的后加工第六節(jié)RNA的剪接第六節(jié)RNA的剪接不連續(xù)基因由編碼部分(外顯子)和不編碼部分(內含子)組成。RNA剪接一個基因的外顯子和內含子共同轉錄在一條轉錄產物中，然后將內含子去除而把外顯子連接起來形成成熟的RNA分子，這一過程稱為

RNA剪接(RNAsplicing)。5′剪接點或左剪接點內含子上游的剪接點3′剪接或右剪接點內含子下游方向的剪接點中部核心結構在有些內含子中，含有四個重復的保守序列，長度為10～12個堿基。四個保守序列構成一種二級結構，在剪接中有重要作用，稱為中部核心結構。第六節(jié)RNA的剪接第一類內含子含有中部核心結構的內含子稱為第一類內含子(groupⅠ)，第一類內含子在細胞器基因和核基因中都有，了解比較詳細的是纖毛原生動物四膜蟲(Tetrahymena)的rRNA的內含子。第二類內含子不含中部核心結構的內含子稱為第二類內含子(groupⅡ)。如啤酒酵母線粒體細胞色素C氧化酶a亞基和b亞基的內含子aI1、aI2、aI4和bI1。核基因mRNA前體的內含子除含有第一類和第二類內含子外，還有一種具有GAAT特征的邊界序列。tRNA基因的內含子均位于反密碼環(huán)。剪接特點前三種內含子在剪接機制上有共同的特點，而tRNA內含子的剪接機制各有所異。不同的內含子與外顯子的邊界序列有一定的共同特征。第六節(jié)RNA的剪接內含子的去除及RNA的剪接基本有三種方式

在高等真核生物，核RNA內含子的去