生物信息的傳遞從到

生物信息的傳遞從到第1頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一(1)DNA序列是遺傳信息的貯存者，通過自主復(fù)制得到永存；(2)DNA通過轉(zhuǎn)錄生成RNA；(3)含遺傳信息的mRNA通過翻譯生成蛋白質(zhì)來控制生命現(xiàn)象；(4)同時(shí)某些RNA可以通過逆轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳到DNA；(5)某些RNA自身還可進(jìn)行復(fù)制使其遺傳信息得以永存。中心法則

(centraldogma)第2頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一基因表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄(transcription)和翻譯(translation)兩個(gè)階段。轉(zhuǎn)錄:指拷貝出一條與DNA鏈序列完全相同(U替換T)的RNA單鏈的過程，是基因表達(dá)的核心步驟；翻譯:指以新生的mRNA為模板，把核苷酸三聯(lián)遺傳密碼子翻譯成氨基酸序列、合成多肽鏈的過程，是基因表達(dá)的最終目的。第3頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一編碼鏈：與mRNA序列相同的那條DNA鏈稱為編碼鏈(codingstrand)或稱有意義鏈(sensestrand)。模板鏈：把另一條根據(jù)堿基互補(bǔ)原則指導(dǎo)mRNA合成的DNA鏈稱為模板鏈(templatestrand)或稱反義鏈(antisensestrand)。第4頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一條單鏈上轉(zhuǎn)錄方向5335模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈轉(zhuǎn)錄方向DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因。結(jié)構(gòu)基因：第5頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一貯藏在任何基因中的生物信息都必須首先被轉(zhuǎn)錄生成RNA，才能得到表達(dá)。RNA主要以單鏈形式存在于生物體內(nèi)，其高級(jí)結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，它們既擔(dān)負(fù)著貯藏及轉(zhuǎn)移遺傳信息的功能，又能作為核酶直接在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮代謝功能。第6頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一RNA分子來自DNA。儲(chǔ)存于DNA雙鏈中的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄酶促反應(yīng)按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則被轉(zhuǎn)化成為單鏈RNA分子。生物體內(nèi)共有3種RNA：１、信使RNA(messenger

RNA，mRNA)－編碼特定蛋白質(zhì)序列；2、轉(zhuǎn)移RNA(transferRNA，tRNA)－特異性解讀mRNA中的遺傳信息、將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)氨基酸并將其加入多肽鏈中；3、核糖體RNA(ribosomalRNA，rRNA)直接參與核糖體中蛋白質(zhì)合成。

第7頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一內(nèi)容大綱1、RNA的轉(zhuǎn)錄2、轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要成分3、啟動(dòng)子與轉(zhuǎn)錄起始4、原核生物與真核生物mRNA的特征比較5、終止與抗終止6、內(nèi)含子的剪接、編輯及化學(xué)修飾第8頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·1RNA的轉(zhuǎn)錄3·1·1轉(zhuǎn)錄的基本過程無論是原核還是真核細(xì)胞，轉(zhuǎn)錄的基本過程都包括:模板識(shí)別、轉(zhuǎn)錄起始、通過啟動(dòng)子及轉(zhuǎn)錄的延伸和終止。第9頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一第10頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一在原核生物中，模板識(shí)別階段主要指RNA聚合酶與啟動(dòng)子DNA雙鏈相互作用并與之相結(jié)合的過程。轉(zhuǎn)錄起始前，啟動(dòng)子附近的DNA雙鍵分開形成轉(zhuǎn)錄泡以促使底物核糖核苷酸與模板DNA的堿基配對(duì)。轉(zhuǎn)錄起始就是RNA鏈上第一個(gè)核苷酸鍵的產(chǎn)生。

第11頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)錄起始后直到形成9個(gè)核酸苷短鏈?zhǔn)峭ㄟ^啟動(dòng)子階段。RNA聚合酶一直處于啟動(dòng)子區(qū)，新生的RNA鏈與DNA模板鏈的結(jié)合不夠牢固，很容易從DNA鏈上掉下來并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄重新開始。一旦RNA聚合酶成功地合成9個(gè)以上核苷酸并離開啟動(dòng)子區(qū)，轉(zhuǎn)錄就進(jìn)入正常的延伸階段。所以，通過啟動(dòng)子的時(shí)間代表一個(gè)啟動(dòng)子的強(qiáng)弱。第12頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一RNA聚合酶離開啟動(dòng)子，沿DNA鏈移動(dòng)并使新生RNA鏈不斷伸長的過程就是轉(zhuǎn)錄的延伸。37℃時(shí)，大腸桿菌RNA聚合酶完成速度為40個(gè)核苷酸/S。隨著RNA聚合酶的移動(dòng)，DNA雙螺旋持續(xù)解開，暴露出新的單鏈DNA模板，新生RNA鏈的3’末端不斷延伸，在解鏈區(qū)形成RNA-DNA雜合物。而在解鏈區(qū)的后面，DNA模板鏈與其原先配對(duì)的非模板鏈重新結(jié)合成為雙螺旋。第13頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)RNA鏈延伸到轉(zhuǎn)錄終止位點(diǎn)時(shí)，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯鍵，RNA-DNA雜合物分離，轉(zhuǎn)錄泡瓦解，DNA恢復(fù)成雙鏈狀態(tài)，而RNA聚合酶和RNA鏈都被從模板上釋放出來，這就是轉(zhuǎn)錄的終止。第14頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一真核生物RNA聚合酶不能直接識(shí)別基因的啟動(dòng)子區(qū)，需要轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子(輔助蛋白質(zhì))按特定順序結(jié)合于啟動(dòng)子上，RNA聚合酶才能與之相結(jié)合并形成復(fù)雜的前起始復(fù)合物（preinitiationtranscriptioncomplex，PIC)。轉(zhuǎn)錄和翻譯的速度基本相等，37℃時(shí)，轉(zhuǎn)錄生成mRNA的速度為14個(gè)密碼子/S，而蛋白質(zhì)合成的速度大約是15個(gè)氨基酸/S。第15頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·2轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要成分

3·2·1RNA聚合酶以DNA序列為模板的RNA聚合酶主要以雙鏈DNA為模板，以4種核苷三磷酸作為活性前體，以Mg2＋/Mn2＋為輔助因子，催化RNA鏈的起始、延伸和終止，它不需要任何引物，催化生成的產(chǎn)物是與DNA模板鏈互補(bǔ)的RNA。RNA或RNA-DNA雙鏈雜合體不能作為模板。第16頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一大腸桿菌RNA聚合酶的主要成分與功能大多數(shù)原核生物RNA聚合酶的組成是相同的，大腸桿菌RNA聚合酶由2個(gè)α亞基、一個(gè)β亞基、一個(gè)β′亞基和一個(gè)ω亞基組成，稱為核心酶。加上一個(gè)σ亞基后則成為聚合酶全酶(holoenzyme)，相對(duì)分子質(zhì)量為4.65×l05。第17頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一第18頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一由β和β′亞基組成了聚合酶的催化中心。β亞基能與模板DNA、新生RNA鏈及核苷酸底物相結(jié)合。α亞基與核心酶的組裝及啟動(dòng)子識(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。第19頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一σ因子的作用是負(fù)責(zé)模板鏈的選擇和轉(zhuǎn)錄的起始，它使酶專一性識(shí)別模板上的啟動(dòng)子。σ因子可以提高RNA聚合酶對(duì)啟動(dòng)子區(qū)DNA序列的親和力，酶底結(jié)合常數(shù)提高103倍，酶底復(fù)合物的半衰期可達(dá)數(shù)小時(shí)甚至數(shù)十小時(shí)。σ因子還能使RNA聚合酶與模板DNA上非特異性位點(diǎn)的結(jié)合常數(shù)降低104倍，使酶底復(fù)合物的半衰期小于1s。加入σ因子，使RNA聚合酶全酶識(shí)別啟動(dòng)子序列的特異性總共提高107倍。第20頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一E.Coli各σ識(shí)別的啟動(dòng)子的序列第21頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)錄的起始從化學(xué)過程來看是單個(gè)核苷酸與開鏈啟動(dòng)子－酶復(fù)合物相結(jié)合構(gòu)成新生RNA的5’端，再以磷酸二酯鍵的形式與第二個(gè)核苷酸相結(jié)合，起始的終止反映在σ因子的釋放。當(dāng)新生RNA鏈達(dá)到6～9個(gè)核苷酸時(shí)，能形成穩(wěn)定的酶－DNA－RNA三元復(fù)合物，并釋放σ因子，轉(zhuǎn)錄進(jìn)人延伸期。第22頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)聚合酶按5’→3’方向延伸RNA鏈時(shí)，解旋的DNA區(qū)域隨之移動(dòng)。聚合酶可以橫跨約40bp，而解旋的DNA區(qū)域大約是17bp。自由核苷酸能被聚合酶加到新生的RNA鏈上，并形成DNA-RNA雜合體。隨著聚合酶在模板上的運(yùn)動(dòng)，靠近3'端的DNA不斷解旋，同時(shí)在5'端重新形成DNA雙鏈，將RNA鏈擠出DNA-RNA雜合體。RNA的3'端大約有20～30個(gè)核苷酸與DNA和聚合酶相結(jié)合。第23頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一大腸桿菌RNA聚合酶的組成分析亞基基因相對(duì)分子量亞基數(shù)組分功能αrpoA365002核心酶核心酶組裝，啟動(dòng)子識(shí)別βrpoB1510001核心酶β和β′共同形成RNA合成的活性中心β′rpoC1550001核心酶ω？110001核心酶？σrpoD700001σ因子存在多種σ因子，用于識(shí)別不同的啟動(dòng)子第24頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一真核生物中共有3類RNA聚合酶，它們在細(xì)胞核中的位置不同，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄的基因不同。真核生物RNA聚合酶一般有8～14個(gè)亞基所組成，分子質(zhì)量超過5×105。不同生物3類聚合酶的亞基種類和大小存在兩條普遍原則:一是聚合酶中有兩個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量超過1×105的大亞基；二是同種生物3類聚合酶有"共享"小亞基的傾向，即有幾個(gè)小亞基是其中3類或2類聚合酶所共有的。第25頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一酶位置轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物相對(duì)活性對(duì)α-鵝膏蕈堿的敏感性RNA聚合酶Ⅰ核仁rRNA50-70%不敏感RNA聚合酶Ⅱ核質(zhì)hnRNA20-40%敏感RNA聚合酶Ⅲ核質(zhì)tRNA約10%存在物種特異性真核細(xì)胞的三種RNA聚合酶特征比較第26頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一真核生物線粒體和葉綠體中還存在著不同的RNA聚合酶：線粒體RNA聚合酶：相對(duì)分子質(zhì)量小于7x104，是已知最小的RNA聚合酶之一，與T7噬菌體RNA聚合酶有同源性。葉綠體RNA聚合酶：比較大，結(jié)構(gòu)上與細(xì)菌中的聚合酶相似，由多個(gè)亞基組成，部分亞基由葉綠體基因組編碼。

第27頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一RNA聚合酶與DNA聚合酶的區(qū)別RNA聚合酶DNA聚合酶大小(M)大，4.8×105dol小，1.09×105dol引物無有產(chǎn)物較短，游離較長，與模板以氫鍵相連作用方式一條鏈的某一段兩條鏈同時(shí)進(jìn)行外切酶活性無5’3’，3’5’校對(duì)合成能力無有修復(fù)能力無有第28頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·2·2轉(zhuǎn)錄復(fù)合物啟動(dòng)子選擇階段包括RNA聚合酶全酶對(duì)啟動(dòng)子的識(shí)別，聚合酶與啟動(dòng)子可逆性結(jié)合形成封閉復(fù)合物（closedcomplex）。伴隨著DNA構(gòu)象上的重大變化，封閉復(fù)合物轉(zhuǎn)變成開放復(fù)合物(opencomplex)，聚合酶全酶所結(jié)合的DNA序列中有一小段雙鏈被解開。第29頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一

強(qiáng)啟動(dòng)子→從封閉復(fù)合物到開放復(fù)合物的轉(zhuǎn)變是不可逆的，是快反應(yīng)。開放復(fù)合物與最初的兩個(gè)NTP相結(jié)合并在這兩個(gè)核苷酸之間形成磷酸二酯鍵后→(RNA聚合酶、DNA和新生RNA)三元復(fù)合物。

第30頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一RNA合成的起始第31頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一真核生物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的分子量很大：RNA聚合酶、7種輔助因子，輔助因子又包含多個(gè)亞基。第32頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一三元復(fù)合物可以進(jìn)入兩條不同的反應(yīng)途徑，一是合成并釋放2～9個(gè)核苷酸的短RNA轉(zhuǎn)錄物——流產(chǎn)式起始;二是盡快釋放σ亞基，轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物通過上游啟動(dòng)子區(qū)并生成由核心酶、DNA和新生RNA所組成的轉(zhuǎn)錄延伸復(fù)合物。第33頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)錄的真實(shí)性取決：有特異的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)；轉(zhuǎn)錄起始后按照堿基互補(bǔ)原則準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)錄模板DNA序列；具有特異的終止部位。RNA的合成是在模板DNA的啟動(dòng)子位點(diǎn)上起始的，而這個(gè)任務(wù)是靠σ因子來完成的。RNA聚合酶的核心酶雖可合成RNA，但不能找到模板DNA上的起始位點(diǎn)。核心酶的產(chǎn)物不均一，因?yàn)樗鼪]有固定的起始位點(diǎn)，而且DNA兩條鏈都可作為模板。第34頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一只有帶σ因子的全酶才能專一地與DNA上的啟動(dòng)子結(jié)合，選擇其中一條鏈作為模板，合成均一的產(chǎn)物。σ因子的作用只是起始而已，一旦轉(zhuǎn)錄開始，它就脫離了起始復(fù)合物，而由核心酶負(fù)責(zé)RNA鏈的延伸。因此，聚合酶全酶的作用是啟動(dòng)子的選擇和轉(zhuǎn)錄的起始，而核心酶的作用是鏈的延伸。第35頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)錄延伸復(fù)合物是轉(zhuǎn)錄循環(huán)中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。與轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物相比，延伸復(fù)合物極為穩(wěn)定，可以長時(shí)間地與DNA模板相結(jié)合而不解離。只有遇到轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)時(shí)，RNA聚合酶才停止加入新核苷酸，RNA－DNA雜合物解離，釋放轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物并導(dǎo)致聚合酶從模板DNA上掉下來。第36頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·3啟動(dòng)子與轉(zhuǎn)錄起始大腸桿菌RNA聚合酶與啟動(dòng)子的相互作用主要包括啟動(dòng)子區(qū)的識(shí)別、酶與啟動(dòng)子的結(jié)合及σ因子的結(jié)合與解離。第37頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·3·1啟動(dòng)子區(qū)的基本結(jié)構(gòu)啟動(dòng)子：一段位于結(jié)構(gòu)基因5′端上游的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之與模板DNA準(zhǔn)確地結(jié)合并具有轉(zhuǎn)錄起始的特異性?；虻奶禺愋赞D(zhuǎn)錄取決于酶與啟動(dòng)子能否有效地形成二元復(fù)合物，所以，RNA聚合酶如何有效地找到啟動(dòng)子并與之相結(jié)合是轉(zhuǎn)錄起始過程中首先要解決的問題。第38頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)錄的起始是基因表達(dá)的關(guān)鍵階段，而這一階段的重要問題是RNA聚合酶與啟動(dòng)子的相互作用。啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)影響了它與RNA聚合酶的親和力，從而影響了基因表達(dá)的水平。第39頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)錄單元(transcriptionunit)是一段從啟動(dòng)子開始至終止子(terminator)結(jié)束的DNA序列。RNA聚合酶從轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)開始沿著模板前進(jìn)，直到終止子為止，轉(zhuǎn)錄出一條RNA鏈。在細(xì)菌中，一個(gè)轉(zhuǎn)錄單元可以是一個(gè)基因，也可以是幾個(gè)基因。第40頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一DNA啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)終止子編碼鏈模板鏈－1＋1RNARNA轉(zhuǎn)錄單元示意圖第41頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)是指與新生RNA鏈第一個(gè)核苷酸相對(duì)應(yīng)DNA鏈上的堿基，研究證實(shí)通常為一個(gè)嘌呤。常把起點(diǎn)前面，即5'末端的序列稱為上游(upstream)，而把其后面即3’末端的序列稱為下游(downstream)。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……。upstreamstartpointdownstream－10＋1＋10第42頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一啟動(dòng)子區(qū)是RNA聚合酶的結(jié)合區(qū)，結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到轉(zhuǎn)錄的效率。啟動(dòng)子區(qū)有什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)呢?Pribnow設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：把RNA聚合酶全酶與模板DNA結(jié)合后，用DNaseI水解DNA，然后用酚抽提，沉淀純化DNA后得到一個(gè)被RNA聚合酶保護(hù)的DNA片段，約有41~44個(gè)核苷酸對(duì)。第43頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一

原核生物啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)Pribnow41-44bp第44頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一Pribnow分離了fd噬菌體、T7噬菌體等被酶保護(hù)的區(qū)域，并進(jìn)行了序列分析，又有人做了50多個(gè)啟動(dòng)子的序列分析后發(fā)現(xiàn)，在被保護(hù)區(qū)內(nèi)有一個(gè)由5個(gè)核苷酸組成的共同序列，是RNA聚合酶的緊密結(jié)合點(diǎn)，現(xiàn)在稱為Pribnow區(qū)(Pribnowbox)，這個(gè)區(qū)的中央大約位于起點(diǎn)上游10bp處，所以又稱為－10區(qū)。第45頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一從噬菌體的左、右啟動(dòng)子PL及PR和SV40啟動(dòng)子的－35bp附近找到了另一段共同序列:TTGACA。分析了46個(gè)大腸桿菌啟動(dòng)子序列以后，確證絕大部分啟動(dòng)子都存在這兩段共同序列，即位于－10bp處的TATA區(qū)和－35bp處的TTGACA區(qū)。-10位的TATA區(qū)和-35位的TGACA區(qū)是RNA聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合位點(diǎn)，能與σ因子相互識(shí)別而具有很高的親和力。

第46頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一大腸桿菌RNA聚合酶全酶所識(shí)別的啟動(dòng)子區(qū)T85T83G81A61C69A52T89A89T50A65A100第47頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一典型啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)

-35-10轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)TTGACA16-19bpTATAAT5-9bp第48頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一在真核生物基因中，位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游－25～－30bp處的共同序列TATAAA，也稱為TATA區(qū)。另外，在起始位點(diǎn)上游-70～-78bp處還有另一段共同序列CCAAT，這是與原核生物中-35bp區(qū)相對(duì)應(yīng)的序列，稱為CAAT區(qū)(CAATbox)。第49頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一真核生物RNA聚合酶啟動(dòng)子Ⅱ所識(shí)別的啟動(dòng)子區(qū)編碼鏈模板鏈＋1多種不同的調(diào)控原件TATAAAYANTYY－30TATA區(qū)第一位堿基轉(zhuǎn)錄第50頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·3·2啟動(dòng)子區(qū)的識(shí)別RNA聚合酶是通過氫鍵互補(bǔ)的方式識(shí)別啟動(dòng)子的。在啟動(dòng)子區(qū)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，腺嘌呤、鳥嘌呤和胞嘧啶上的某些基團(tuán)是氫鍵供體，而4種堿基中的某些基團(tuán)是氫鍵受體。由于它們分別處于DNA雙螺旋的大溝或小溝內(nèi)，因此都具有特定的方位，而酶分子中也有處于特定空間構(gòu)象的氫鍵受體與供體，當(dāng)它們與啟動(dòng)子中對(duì)應(yīng)的分子在一定距離內(nèi)互補(bǔ)時(shí)，就形成氫鍵，相互結(jié)合。第51頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·3·3酶與啟動(dòng)子區(qū)的結(jié)合在RNA聚合酶與啟動(dòng)子相互作用的過程中，聚合酶首先與啟動(dòng)子區(qū)閉合雙鏈DNA相結(jié)合，形成二元閉合復(fù)合物，然后經(jīng)過解鏈得到二元開鏈復(fù)合物。解鏈區(qū)一般在-9～+13之間，而酶與啟動(dòng)子結(jié)合的主要區(qū)域在其上游。第52頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一一旦開鏈區(qū)解鏈，酶分子能以正確的取向與解鏈后的有關(guān)單鏈相互作用，形成開鏈復(fù)合物。因此，RNA聚合酶既是雙鏈DNA結(jié)合蛋白，又是單鏈DNA結(jié)合蛋白。DNA開鏈?zhǔn)前凑誅NA模板序列正確引入核苷酸底物的必要條件。第53頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一起始(Initiation)延伸(Elongation)終止(Termination)RNApolymerasecatalyzestranscription:第54頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·3·4-10區(qū)和-35區(qū)的最佳間距在原核生物中，-35區(qū)與-10區(qū)之間的距離大約是16～19bp，小于15bp或大于20bp都會(huì)降低啟動(dòng)子的活性。保持啟動(dòng)子這二段序列以及它們之間的距離都是重要的，否則就會(huì)改變它所控制基因的表達(dá)水平。增減bp，-35區(qū)相對(duì)于-10區(qū)旋轉(zhuǎn)（增減1bp會(huì)使兩者之間夾角發(fā)生360的變化）所產(chǎn)生的超螺旋會(huì)發(fā)生改變。第55頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一在細(xì)菌中常見兩種啟動(dòng)子突變，一種叫下降突變(downmutation)：把Pribnow區(qū)從TATAAT變成AATAAT就會(huì)大大降低其結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄水平;另一類突變叫上升突變(upmutation)：增加Pribnow區(qū)共同序列的同一性。在乳糖操縱子的啟動(dòng)子中，將其Pribnow區(qū)從TATGTT變成TATATT，就會(huì)提高啟動(dòng)子效率，提高乳糖操縱子基因的轉(zhuǎn)錄水平。

第56頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·3·5增強(qiáng)子及其功能增強(qiáng)子發(fā)現(xiàn)從SV40開始，在SV40轉(zhuǎn)錄單元上發(fā)現(xiàn)它的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)約－200bp處有兩段72bp長的重復(fù)序列，不是啟動(dòng)子的一部分，但能增強(qiáng)或促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的起始，除去這兩段序列會(huì)大大降低基因轉(zhuǎn)錄水平，保留其中一段或?qū)⒅〕霾逯罝NA分子的任何部位，就能保持基因正常轉(zhuǎn)錄。能強(qiáng)化轉(zhuǎn)錄起始的序列為增強(qiáng)子或強(qiáng)化子(enhancer)。第57頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一把β-珠蛋白基因置于帶有上述72bp序列的DNA分子上，發(fā)現(xiàn)它在體內(nèi)的轉(zhuǎn)錄水平提高了200倍。無論把這段72bp序列放在轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游1400bp或下游3300bp處，它都有轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)作用。增強(qiáng)子通過影響染色質(zhì)DNA-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)并改變超螺旋而改變模板的整體結(jié)構(gòu)，使得RNA聚合酶更容易與模板DNA相結(jié)合，起動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄。

第58頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一增強(qiáng)子的特點(diǎn)1.遠(yuǎn)距離效應(yīng)＞10kb能發(fā)揮作用2.無方向性可位于靶基因上游、下游或內(nèi)部3.順式調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)位于同一染色體靶基因4.無物種和基因的特異性5.具有組織特異性6.有相位性7.有的增強(qiáng)子可以對(duì)外部信號(hào)產(chǎn)生反應(yīng)被固醇類激素激活第59頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一絕大多數(shù)功能蛋白基因的啟動(dòng)子都具有共同的結(jié)構(gòu)模式。真核基因的啟動(dòng)子在-25～-35區(qū)含有TATA序列(TATAbox)，在-70～-80區(qū)含有CCAAT序列(CAATbox)，在-80～-110含有GCCACACCC或GGGCGGG序列(GCbox)。TATA區(qū)上游的保守序列稱為上游啟動(dòng)子元件(upstreampromoterelement，UPE)或稱上游激活序列(upstreamactivatingsequence，UAS)。3·3·6真核生物啟動(dòng)子對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響第60頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一第61頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一原核和真核基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游區(qū)結(jié)構(gòu)存在很大差別。原核基因啟動(dòng)區(qū)范圍較小，TATAAT(Pribnow區(qū))的中心位于-10，上游只有TTGACA區(qū)(-35區(qū))作為RNA聚合酶的主要結(jié)合位點(diǎn)，參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控;真核基因的調(diào)控區(qū)較大，TATAA/TA區(qū)位于-20～-30，而-40～-110區(qū)為上游激活區(qū)。真核基因除了含有可與原核基因啟動(dòng)子相對(duì)應(yīng)的CAAT區(qū)（－70～78區(qū)）之外，大多數(shù)基因還擁有GC區(qū)和增強(qiáng)子區(qū)。第62頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一TATA區(qū)和其他兩個(gè)UPE區(qū)的作用有所不同。前者的主要作用是使轉(zhuǎn)錄精確地起始，如除去TATA區(qū)或進(jìn)行堿基突變，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物下降的相對(duì)值不如CAAT區(qū)或GC區(qū)突變后明顯，但所獲得的RNA產(chǎn)物起始點(diǎn)不固定。第63頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一CAAT區(qū)和GC區(qū)主要控制轉(zhuǎn)錄起始頻率，基本不參與起始位點(diǎn)的確定。CAAT區(qū)對(duì)轉(zhuǎn)錄起始頻率的影響最大，該區(qū)任一堿基的改變都將極大地影響靶基因的轉(zhuǎn)錄強(qiáng)度，而啟動(dòng)區(qū)其他序列中一兩個(gè)堿基的置換則沒有太大的影響。在TATA區(qū)和相鄰的UPE區(qū)之間插入核苷酸也會(huì)使轉(zhuǎn)錄減弱。第64頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3種啟動(dòng)子區(qū)序列都有重要功能，但并不是每個(gè)基因的啟動(dòng)子區(qū)都包含這3種序列。有些基因，如SV40早期基因，缺少TATA和CAAT區(qū)，只有6個(gè)串聯(lián)在上游-40～-110位點(diǎn)的GC區(qū);有些基因，如組蛋白H2B，不含GC區(qū)，但有兩個(gè)CAAT區(qū)，一個(gè)TATA區(qū)。真核細(xì)胞中存在著大量特異性或組成型表達(dá)的、能夠與不同基因啟動(dòng)子區(qū)UPE相結(jié)合的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子?；蜣D(zhuǎn)錄實(shí)際上是RNA聚合酶、轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子和啟動(dòng)子區(qū)各種調(diào)控元件相互作用的結(jié)果。第65頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·3·7轉(zhuǎn)錄的抑制抑制劑靶酶抑制作用利福霉素細(xì)菌全酶和β亞基結(jié)合，抑制起始利迪鏈霉素細(xì)菌核心酶和β亞基結(jié)合，抑制起始放射線素D真核生物RNA聚合酶Ⅰ與DNA結(jié)合，阻止延伸α－鵝膏蕈堿真核生物RNA聚合酶Ⅱ與真核生物RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合第66頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·4原核生物與真核生物mRNA的特征比較mRNA在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)占總RNA的2%左右(tRNA占16%，而rRNA則占80%以上)?？茖W(xué)家猜想生物細(xì)胞內(nèi)存在能將遺傳信息從DNA上轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)分子上的信使(或稱模板)，但由于mRNA在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的半衰期很短，直到20世紀(jì)70年代初才首次將這一重要物質(zhì)從細(xì)胞中分離出來。第67頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一mRNA在所有細(xì)胞內(nèi)執(zhí)行著相同的功能，即通過密碼三聯(lián)子翻譯生成蛋白質(zhì)，但其生物合成具體過程和成熟mRNA的結(jié)構(gòu)在原核和真核細(xì)胞內(nèi)是不同的。真核細(xì)胞mRNA最大特點(diǎn)在于它以一個(gè)較大相對(duì)分子質(zhì)量的前體RNA出現(xiàn)在核內(nèi)，只有成熟的、相對(duì)分子質(zhì)量明顯變小并經(jīng)化學(xué)修飾的mRNA才能進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)參與蛋白質(zhì)的合成。所以，真核細(xì)胞mRNA的合成和功能表達(dá)發(fā)生在不同的空間和時(shí)間范疇內(nèi)。第68頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一原核生物中，mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯發(fā)生在同一個(gè)細(xì)胞空間里，這兩個(gè)過程幾乎是同步進(jìn)行的，蛋白質(zhì)合成往往在mRNA剛開始轉(zhuǎn)錄時(shí)就被引發(fā)。一個(gè)原核細(xì)胞的mRNA(包括病毒)有時(shí)可以編碼幾個(gè)多肽，而一個(gè)真核細(xì)胞的mRNA最多只能編碼一個(gè)多肽。原核生物常以AUG作為起始密碼子，有時(shí)GUG或UUG也作為起始密碼子；真核生物幾乎都以AUG作為起始密碼子。第69頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·4·1原核生物mRNA的特征1、原核生物mRNA的半衰期短：細(xì)菌基因的轉(zhuǎn)錄與翻譯是緊密相聯(lián)的，基因轉(zhuǎn)錄一旦開始，核糖體就結(jié)合到新生mRNA鏈的5′端，啟動(dòng)蛋白質(zhì)合成，而此時(shí)該mRNA的3′端還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有轉(zhuǎn)錄完全。第70頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一絕大多數(shù)細(xì)菌mRNA的半衰期很短，mRNA的降解緊隨著蛋白質(zhì)翻譯過程發(fā)生。轉(zhuǎn)錄開始1min后，降解就開始了，當(dāng)一個(gè)mRNA5'端開始降解時(shí)，其3'端部分仍在合成或被翻譯。mRNA降解的速度大概是轉(zhuǎn)錄或翻譯速度的一半。第71頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一因?yàn)榛蜣D(zhuǎn)錄和多鏈肽延伸的速度基本相同，所以細(xì)胞內(nèi)某一基因產(chǎn)物(蛋白質(zhì))的多少?zèng)Q定于轉(zhuǎn)錄和翻譯的起始效率，以大腸桿菌色氨酸合成酶基因?yàn)槔?，平均每分鐘約有15次轉(zhuǎn)錄起始，mRNA鏈從生成到降解平均被翻譯10次，穩(wěn)定狀態(tài)下細(xì)胞中每分鐘生成150個(gè)多肽。第72頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一2、許多原核生物mRNA以多順反子的形式存在：細(xì)菌mRNA可以同時(shí)編碼不同的蛋白質(zhì)。多順反子mRNA：編碼多個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA。多順反子mRNA是一組相鄰基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。這一組基因被稱為一個(gè)操縱子。單順反子mRNA：只編碼一個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA。第73頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一所有mRNA都被分成3部分:編碼區(qū)、位于AUG之前的5′端上游非編碼區(qū)以及位于終止密碼子之后不翻譯的3′端下游非編碼區(qū)。編碼區(qū)始于起始密碼子AUG，經(jīng)一連串編碼氨基酸的密碼子直至終止密碼子。對(duì)于多順反子mRNA中的第一個(gè)順反子來說，一旦mRNA的5′端被合成，翻譯起始位點(diǎn)即可與核糖體相結(jié)合，而后面幾個(gè)順反子翻譯的起始就會(huì)受其上游順反子結(jié)構(gòu)的調(diào)控。第74頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一一種情況是，第一個(gè)蛋白質(zhì)合成終止以后，核糖體分解成大、小亞基，脫離mRNA模板，第二個(gè)蛋白的翻譯必須等到新的小亞基和大亞基與該蛋白起始密碼子相結(jié)合后才可能開始。另一種情況是前一個(gè)多肽翻譯完成以后，核糖體大、小亞基分離，小亞基不離開mRNA模板，而是迅速與游離的大亞基結(jié)合，啟動(dòng)第二個(gè)多肽的合成。第75頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一第76頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一在噬菌體RNA中，一個(gè)順反子的翻譯有時(shí)完全取決于它前面順反子的翻譯，噬菌體RNA往往形成復(fù)雜的二級(jí)結(jié)構(gòu)，只有第一個(gè)翻譯起始位點(diǎn)是暴露的，在這個(gè)順反子翻譯產(chǎn)生多肽的過程中，核糖體的運(yùn)動(dòng)破壞了后續(xù)順反子的二級(jí)結(jié)構(gòu)，才使起始位點(diǎn)較容易與核糖體相結(jié)合形成起復(fù)合物。第77頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一第78頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3、原核生物mRNA的5′無帽子結(jié)構(gòu)，3′端無或者只有較短的poly(A)結(jié)構(gòu)

起始密碼子AUG上游7－12個(gè)核苷酸有SD序列保守區(qū)，與16SrRNA3′端反向互補(bǔ)，在核糖體－mRNA的結(jié)合過程起作用。第79頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·4·2真核生物mRNA的特征凡是編碼功能蛋白的真核基因都通過RNA聚合酶Ⅱ進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。真核基因幾乎都是單順反子，只包含一個(gè)蛋白質(zhì)的信息，其長度在幾百到幾千個(gè)核苷酸之間。一個(gè)完整的基因，不但包括編碼區(qū)(codingregion)，還包括不編碼氨基酸的5′和3′端的特異性序列。第80頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一“基因”的分子生物學(xué)定義是:產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核苷酸序列真核生物mRNA結(jié)構(gòu)上的最大特征是5'端的帽子及3'的polyA結(jié)構(gòu)。第81頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一1、真核生物mRNA的5'端的"帽子"真核生物的mRNA(不包括葉綠體和線粒體)5'端都是經(jīng)過修飾的，基因轉(zhuǎn)錄一般從A起始，第一個(gè)核苷酸保留了5'端的三磷酸基團(tuán)并能通過其3'-OH位與下一個(gè)核苷酸的5'磷酸基團(tuán)形成二酯鍵，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的起始序列為:pppApNpNp……體外用核酸酶處理成熟mRNA;其5'端并不產(chǎn)生預(yù)期的核苷三磷酸，而產(chǎn)生以5'→5'三磷酸基團(tuán)相連的二核苷酸，5'終端是一個(gè)在mRNA轉(zhuǎn)錄后加上去的甲基化鳥嘌呤。第82頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一帽子覆蓋了mRNA的5`端，它可在幾個(gè)位點(diǎn)被甲基化GAAGuanine-7-methyl-transferase2`-O-methyl-transferaseCap010~15%100%第83頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一mRNA5'端加“G”的反應(yīng)是由鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶完成的，這個(gè)反應(yīng)非常迅速，在新生mRNA鏈達(dá)到50個(gè)核苷酸之前，帽子結(jié)構(gòu)就已加到mRNA的第一個(gè)核苷酸上了。即mRNA幾乎一誕生就是戴上帽子的。新加上的G與mRNA鏈上所有其他核酸苷方向正好相反，像一頂帽子倒扣在mRNA鏈上。第84頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一mRNA的帽子結(jié)構(gòu)常常被甲基化。第一個(gè)甲基出現(xiàn)在所有真核細(xì)胞的mRNA中，稱為零號(hào)帽子(cap0)。第二個(gè)核苷酸(原mRNA5’第一位)的2’-OH位上加另一個(gè)甲基。有這個(gè)甲基的結(jié)構(gòu)稱為1號(hào)帽子(cap1)，真核生物中以這類帽子結(jié)構(gòu)為主。某些生物細(xì)胞內(nèi)，mRNA鏈上的第三個(gè)核苷酸的2’-OH位也可能被甲基化，被稱為2號(hào)帽子（cap2），占有帽mRNA總量的10%～15%。

第85頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一

mRNA5'末端帽子特征的生物學(xué)功能：I:使mRNA免遭核酸酶的破壞，保持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；II:利于蛋白質(zhì)起始因子的識(shí)別，從而促進(jìn)翻譯的起始。第86頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一2、多數(shù)真核生物mRNA有多聚A尾巴除組蛋白基因外，真核生物mRNA的3'末端都有polyA序列，其長度因mRNA種類不同而變化，40～200個(gè)。PolyA序列是在轉(zhuǎn)錄后加上去的，是在細(xì)胞核中的不均一核RNA階段加上的。

第87頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一真核基因的3'末端poly(A)起始位點(diǎn)上游15～30bp處有一段保守序列AAUAAA，這對(duì)于初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的準(zhǔn)確切割及加poly(A)是必需的。點(diǎn)突變實(shí)驗(yàn)將AAUAAA的基因序列AATAAA變?yōu)锳AGAAA，發(fā)現(xiàn)mRNA的剪接加工受阻，沒有功能性mRNA產(chǎn)生。第88頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一RNA聚合酶Ⅱ是真核細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄RNA的酶。RNA聚合酶Ⅱ在polyA起始位點(diǎn)不終止而繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，大部分基因的初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物擁有polyA位點(diǎn)下游0.5～2kb核苷酸序列。加polyA時(shí)需要由內(nèi)切酶切開mRNA3'端的特定部位，然后由polyA合成酶催化多聚腺苷酸的反應(yīng)。

第89頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3’端加尾多聚腺苷酸尾巴AAUAAA：★準(zhǔn)確切割★加poly（A）第90頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一第91頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一poly(A)是mRNA由細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)所必需形式，提高mRNA在細(xì)胞質(zhì)中的穩(wěn)定性。mRNA剛從細(xì)胞核細(xì)進(jìn)入胞質(zhì)時(shí)，其poly(A)較長，隨著mRNA在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)逗留時(shí)間延長，poly(A)逐漸變短消失，mRNA開始降解。真核生物mRNA大都具有poly(A)尾巴，這一特性已被廣泛應(yīng)用于分子克隆。常用寡聚dT片段與mRNA上的poly(A)相配對(duì)，作為反轉(zhuǎn)錄酶合成第一條cDNA鏈的引物。第92頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一PolyA用來從總RNA中分離mRNA第93頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一可設(shè)計(jì)寡聚Oligo(dT)片段合成cDNAmRNA:5`NNNN…..NNNNNNAAA…AA3`

TTT…TT5`

cDNA:3`NNNN…..NNNNNNTTT…TT5`第94頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一大部分真核mRNA有poly(A)尾巴，細(xì)胞中還有1/3沒有poly(A)的mRNA，帶有poly(A)的mRNA稱為poly(A)+，而把沒有poly(A)的mRNA稱為poly(A)－。約1/3的poly(A)－mRNA編碼了不同形式的組蛋白，其余2/3的poly(A)－mRNA帶有與poly(A)+組分相同的遺傳信息。第95頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一原核生物和真核生物mRNA結(jié)構(gòu)的比較第96頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·5終止和反終止RNA聚合酶啟始基因轉(zhuǎn)錄后，它就會(huì)沿著模板5'→3'方向不停地移動(dòng)，合成RNA鏈，直到碰上終止信號(hào)時(shí)才與模板DNA相脫離并釋放新生RNA鏈。終止發(fā)生時(shí)，所有參與形成RNA-DNA雜合體的氫鍵都必須被破壞，模板DNA鏈才能與有意義鏈重新組合成DNA雙鏈。第97頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·5·1由基因序列決定的終止終止位點(diǎn)上游存在富含GC堿基二重對(duì)稱區(qū)，由這段DNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA形成發(fā)卡式結(jié)構(gòu)。終止位點(diǎn)前有一段由4～8個(gè)A組成的序列，所以轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的3’端為寡聚U，這種結(jié)構(gòu)特征決定了轉(zhuǎn)錄的終止。RNA中出現(xiàn)發(fā)卡式結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致RNA聚合酶暫停，破壞RNA-DNA雜合鏈5‘端正常結(jié)構(gòu)。寡聚U存在使雜合鏈3’端部分出現(xiàn)不穩(wěn)定rU·dA區(qū)域。兩者共同作用使RNA從三元復(fù)合物中解離出來。第98頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一發(fā)夾式結(jié)構(gòu)和寡聚U的共同作用使RNA從三元復(fù)合物中解離出來。第99頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一終止效率與二重對(duì)稱序列和寡聚U的長短有關(guān)，長度效率第100頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·5·2依賴于ρ因子的終止ρ因子是分子質(zhì)量為2.0xl05的六聚體蛋白，它是NTP酶，它通過催化NTP的水解促使新生RNA鏈從三元轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中解離出來，從而終止轉(zhuǎn)錄。依賴于ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止區(qū)DNA序列無共性，ρ因子不能識(shí)別這些終止位點(diǎn)。第101頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一RNA合成起始以后，ρ因子即附著在新生的RNA鏈上，靠ATP水解產(chǎn)生的能量，沿著5’→3’方向朝RNA聚合酶移動(dòng)，到達(dá)RNA的3’-OH端后取代了暫停在終止位點(diǎn)上的RNA聚合酶，使之從模板DNA上釋放出來，同時(shí)釋放mRNA，完成轉(zhuǎn)錄過程。第102頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一ρ結(jié)合上來追趕RNApolρ追趕上來（暫停）

ρ與RNApol相互作用使雜交鏈解鏈終止子第103頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一

3·5·3RNA合成的抗終止(1)抗終止的定義

RNA聚合酶越過一個(gè)或多個(gè)終止子實(shí)現(xiàn)通讀。(2)抗終止的兩種作用方式①抗終止蛋白作用于RNA聚合酶。

②破壞終止點(diǎn)RNA的莖-環(huán)結(jié)構(gòu)，即破壞mRNA終止子特定的二級(jí)結(jié)構(gòu)。第104頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一Terminationoftranscriptioncanberegulated抗終止作用決定RNA聚合酶在終止子位點(diǎn)處終止還是讀下去第105頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一Antiterminationextendsthetranscriptionunit抗終止蛋白可作用在RNA聚合酶上，使之越過特定終止子而通讀第106頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·6內(nèi)含子的剪接、編輯及化學(xué)修飾3·6·1RNA中的內(nèi)含子真核基因表達(dá)往往伴隨著RNA的剪接過程,從mRNA前體分子中切除被稱為內(nèi)含子(intron)的非編碼區(qū)，并使基因中被稱為外顯子(exon)的編碼區(qū)拼接形成成熟mRNA。真核基因大多是斷裂的，即一個(gè)基因可由多個(gè)內(nèi)含子和外顯子間隔排列而成。內(nèi)含子在真核基因中所占的比例很高，可超過99%。第107頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一用DNA-RNA雜交的方法驗(yàn)證雞卵清蛋白基因中存在非編碼的內(nèi)含子區(qū)。a.成熟mRNA與帶有該基因的互補(bǔ)鏈DNA序列雜交示意圖；b.雞卵清蛋白的基因結(jié)構(gòu)示意圖第108頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一部分人類基因中內(nèi)含子序列所占的比重分析第109頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一由DNA轉(zhuǎn)錄生成的原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物核不均一RNA(hnRNA，heterogeneousnuclearRNA)，經(jīng)過5‘加“帽”和3’酶切加多聚腺苷酸，再經(jīng)過RNA的剪接，編碼蛋白質(zhì)的外顯子部分就連接成為一個(gè)連續(xù)的可讀框(openreadingframe，ORF)，通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，作為蛋白質(zhì)合成的模板。第110頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一RNA加工過程及其生理功能第111頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一第112頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一真核基因平均含有8個(gè)內(nèi)含子，前體分子一般比成熟mRNA大4～10倍。不同生物細(xì)胞內(nèi)含子的邊界處存在相似的核苷酸序列。GU-AG和AU-AC分別是不同內(nèi)含子的5’和3’邊界序列，GU-AG是主要的，AU-AC是次要的。除了邊界序列之外，外顯子與內(nèi)含子交界處的序列以及內(nèi)含子內(nèi)部的部分序列都有可能參與內(nèi)含子的剪接。第113頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一生物體內(nèi)的各種內(nèi)含子第114頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一脊椎動(dòng)物前體mRNA中常見內(nèi)含子剪接所必需的保守序列第115頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一3·6·2RNA的剪接許多相對(duì)分子質(zhì)量較小(106～185bp)的核內(nèi)RNA(如Ul，U2，U4，U5和U6)以及與這些RNA相結(jié)合的核蛋白(被稱為snRNPs，ribonucleoproteinparticle)參與RNA的剪接。第116頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一mRNA鏈上每個(gè)內(nèi)含子的5'和3'端分別與不同的snRNP相結(jié)合，形成RNA和RNP復(fù)合物。由U1snoRNA以堿基互補(bǔ)的方式識(shí)別mRNA前體5'剪接點(diǎn)，由結(jié)合在3'剪接點(diǎn)上游富嘧啶區(qū)的U2AF(U2auxiliaryfactor)識(shí)別3'剪接點(diǎn)并引導(dǎo)U2snRNP與分支點(diǎn)相結(jié)合，形成剪接前體(Pre-spliceosome)，并進(jìn)一步與U4、U5、U6snRNP三聚體相結(jié)合，形成60S的剪接體(spliceosome)，進(jìn)行RNA前體分子的剪接。第117頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一第118頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一第119頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，mRNA前體上的snRNP是從5’向下游“掃描”，選擇在分支點(diǎn)富嘧啶區(qū)3’下游的第一個(gè)AG作為剪接的3’受點(diǎn)。AG前一位核苷酸可以影響剪接效率，一般說來，CAG＝UAG>AAG>GAG。如果mRNA前體上同時(shí)存在幾個(gè)AG，可能發(fā)生剪接競爭。第120頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一變位剪接SXLSXL蛋白合成沒有SXL蛋白的合成23424234sxl前體mRNA圖（3-19-a）果蠅中與性別分化相關(guān)基因產(chǎn)物的特異性剪接過程第121頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一SXLTRA無TRA蛋白合成有TRA蛋白合成PartofU2AF65U2AF65tra前體mRNA1211112222圖（3-19-b）果蠅中與性別分化相關(guān)基因產(chǎn)物的特異性剪接過程第122頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一345dsx前體mRNA35345TRASR蛋白34雄性特異的DSX蛋白雌性特異的DSX蛋白圖（3-19-c）果蠅中與性別分化相關(guān)基因產(chǎn)物的特異性剪接過程第123頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一I、Ⅱ類內(nèi)含子的RNA本身具有催化活性，能進(jìn)行內(nèi)含子自我剪接。在I類內(nèi)含子切除體系中，鳥苷或鳥苷酸的3'-OH作為親核基團(tuán)攻擊內(nèi)含子5'端的磷酸二酯鍵，從上游切開RNA鏈。再由上游外顯子自由3'-OH作為親核基團(tuán)攻擊內(nèi)含子3’位核苷酸上的磷酸二酯鍵，使內(nèi)含子被完全切開，上下游兩個(gè)外顯子通過新的磷酸二酯鍵相連。第124頁，共144頁，2023年，2月20日，星期一UpAGpU5′外顯子3′外顯子5′3′pG-OHU-OHGpUpGpARNA剪接中間產(chǎn)物3′5′UpU5′

pGpAG-OH3′5′3′內(nèi)含子自由鳥苷酸的3‘—OH作為親核基團(tuán)攻擊內(nèi)含子5’端的磷酸二酯鍵，從上游切開RNA鏈。上游外顯子的自由3’—OH作為親核基團(tuán)攻擊內(nèi)含子3’位核酸上的磷酸二酯鍵，使內(nèi)含子被完全切開。圖