轉(zhuǎn)錄及后加工

轉(zhuǎn)錄及后加工第1頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)轉(zhuǎn)錄的基本原理第二節(jié)DNA指導(dǎo)下的RNA聚合酶第三節(jié)與轉(zhuǎn)錄起始和終止有關(guān)的DNA結(jié)構(gòu)第一部分轉(zhuǎn)錄第2頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二轉(zhuǎn)錄(transcription)

生物體以DNA為模板合成RNA的過(guò)程。

轉(zhuǎn)錄RNADNA

第一節(jié)轉(zhuǎn)錄的基本原理一、基本概念第3頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)原料:

NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:

DNA酶:

RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白質(zhì)因子第4頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的相似之處：⑴都是酶促的核苷酸聚合過(guò)程；⑵都以DNA為模板；⑶都需依賴(lài)DNA的聚合酶；⑷聚合過(guò)程都是核苷酸之間生成磷酸二酯鍵；⑸都從5′至3′方向延伸成新鏈多聚核苷酸；⑹都遵從堿基配對(duì)規(guī)律——

但轉(zhuǎn)錄忠實(shí)性要低于DNA復(fù)制。⑺轉(zhuǎn)錄與復(fù)制都受到嚴(yán)格的調(diào)控

二、轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的異同第5頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的區(qū)別引物有無(wú)高度進(jìn)行性中途不停止可一段一段復(fù)制第6頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一、原核生物的RNA聚合酶

大腸桿菌(E.coli)的RNA聚合酶是由4種亞基α、β、β′和σ(sigma)組成的五聚體蛋白質(zhì)，分子量為480kD。

α2ββ′合稱(chēng)為核心酶(coreenzyme)；在試管內(nèi)能催化NTP聚合生成RNA。

σ亞基加上核心酶(α2ββ′σ)稱(chēng)為全酶（holoenzyme)。第二節(jié)DNA指導(dǎo)下的RNA聚合酶第7頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二大腸桿菌RNA聚合酶組分RNA聚合酶——第8頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)RNA聚合酶——第9頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合RNA聚合酶——第10頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

真核生物的RNA聚合酶種類(lèi)ⅠⅡⅢ定位核仁核質(zhì)核質(zhì)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物45s-rRNAhnRNA5s-rRNA,tRNA,U1-13snRNAU6snRNA，（U6除外）非UsnRNA對(duì)鵝膏蕈堿反應(yīng)耐受極敏感中度敏感二、真核生物的RNA聚合酶RNA聚合酶——第11頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

轉(zhuǎn)錄模板DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱(chēng)為結(jié)構(gòu)基因(structuralgene)。DNA雙鏈按堿基配對(duì)規(guī)律能指引轉(zhuǎn)錄生成RNA的一股單鏈，稱(chēng)為模板鏈(templatestrand)，也稱(chēng)作反意義鏈或Watson鏈。相對(duì)的另一股單鏈?zhǔn)蔷幋a鏈(codingstrand)，也稱(chēng)為有意義鏈或Crick鏈。第12頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二5′……GCAGTACAT

GTC……3′3′……cgtcatgtacag……5′5′……GCAGU

ACAU

GU

C……3′N(xiāo)……Ala·Val·His·Val……CDNA轉(zhuǎn)錄mRNA翻譯肽DNA模板、轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA

和氨基酸序列之間的關(guān)系編碼鏈模板鏈｝第13頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二5335模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向第14頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二不對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)錄(asymmetrictranscription)

在DNA分子雙鏈上某一區(qū)段，一股鏈用作模板指引轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄；模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一條單鏈上。第15頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)

與轉(zhuǎn)錄起始和終止有關(guān)的DNA結(jié)構(gòu)一、原核生物的啟動(dòng)子和終止子（一）啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)原核生物一個(gè)轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，稱(chēng)為操縱子(operon)，包括若干個(gè)結(jié)構(gòu)基因及其上游(upstream)的調(diào)控序列。

第16頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二5335結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列RNA-polRNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位，稱(chēng)為啟動(dòng)子(promoter)。第17頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二RNA聚合酶保護(hù)法第18頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二開(kāi)始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35區(qū)(Pribnowbox)普里布諾框

TATAATPuATATTAPy-10區(qū)1-30-5010-10-40-205335原核生物啟動(dòng)子保守序列RNA-pol辨認(rèn)位點(diǎn)(recognitionsite)55RNA聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因33第19頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二-35區(qū)-10區(qū)+1trpTTGACA…N17…TTAACT·N7·A…tRNAtrpTTTACA…N16…TATGAT·N7·A…LacTTTACA…N17…TATGTT·N6·A…recATTGATA…N16…TATAAT·N7·A…araCTGACG…N18…TACTGT·N6·A…最大一致性

TTGACATATAAT383629402530373728412944X/45被RNA聚合酶保護(hù)的DNA區(qū)段堿基序列分析第20頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1、Pribnow框：－10區(qū)，保守序列為T(mén)ATAAT。普里布諾框是RNA聚合酶的牢固結(jié)合位點(diǎn)，簡(jiǎn)稱(chēng)結(jié)合位點(diǎn)。

細(xì)菌中常見(jiàn)兩種啟動(dòng)子突變：?jiǎn)?dòng)子上升突變，提高轉(zhuǎn)錄活性；啟動(dòng)子下降突變，降低轉(zhuǎn)錄水平。

σ的存在保證原核生物RNA聚合酶只能與啟動(dòng)子區(qū)而不是其它區(qū)域形成穩(wěn)定的二元復(fù)合物。第21頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2、Sextama框：－35區(qū)，保守序列為T(mén)TGACA。Sextama框是RNA聚合酶中σ

的識(shí)別位點(diǎn)，也是RNA聚合酶的初始結(jié)合位點(diǎn)。Pribnow框與Sextama框之間的堿基序列并不重要，但兩個(gè)序列之間的距離十分重要；天然啟動(dòng)子這段距離多為15～20bp，距離的大小可能是決定啟動(dòng)子強(qiáng)度的因素之一。實(shí)驗(yàn)表明：兩個(gè)序列之間的距離為17bp時(shí)，轉(zhuǎn)錄效率最高。第22頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3、CAP位點(diǎn)：（乳糖操縱子的啟動(dòng)子序列）

CAP即分解代謝物基因激活蛋白

(catabolitegeneactivationProtein)

也稱(chēng)環(huán)腺苷酸受體蛋白（CRP）。CAP分子內(nèi)有兩個(gè)結(jié)構(gòu)域：

羧基末端結(jié)構(gòu)域是DNA結(jié)合區(qū)；氨基末端結(jié)構(gòu)域是cAMP3ˊ,5ˊ-環(huán)腺苷酸結(jié)合位點(diǎn)。

CAP與cAMP的結(jié)合能提高CAP對(duì)雙鏈DNA

的親和力；

CAP與啟動(dòng)子（CAP位點(diǎn)）的結(jié)合是激活乳糖操縱子轉(zhuǎn)錄的必要條件。第23頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

乳糖啟動(dòng)子中有兩個(gè)CAP結(jié)合位點(diǎn)：一個(gè)在－70～－50位點(diǎn)，稱(chēng)位點(diǎn)Ⅰ；一個(gè)在－50～－40位點(diǎn)，稱(chēng)位點(diǎn)Ⅱ。

位點(diǎn)Ⅰ包含一個(gè)反向重復(fù)序列，是強(qiáng)結(jié)合位點(diǎn)；位點(diǎn)Ⅱ是弱結(jié)合位點(diǎn)。AATGTGAGTT

AGCTCACTCATTACACTCAA

TCGAGTGAGT位點(diǎn)Ⅰ的反向重復(fù)序列第24頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（二）終止子結(jié)構(gòu)提供轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的序列稱(chēng)為終止子（terminator）。終止信號(hào)存在于RNA聚合酶已經(jīng)轉(zhuǎn)錄過(guò)的序列之中。

原核生物終止子分為兩類(lèi)：一類(lèi)是不依賴(lài)于ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止；一類(lèi)是依賴(lài)ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止；

兩類(lèi)終止子有共同的序列特征：在轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)之前有一段間斷的回文結(jié)構(gòu)。

兩類(lèi)終止子堿基組成的不同點(diǎn)：不依賴(lài)ρ因子：回文結(jié)構(gòu)富含G-C下游富含A-T

依賴(lài)ρ因子：G-C含量較少下游無(wú)特征第25頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二轉(zhuǎn)錄方向3′3′5′TCGGGCGAGCCCGCCGCCCGAGCGGGCTAAAAAATTTTTT3′3′5′5′DNA模板鏈編碼鏈AAAAAAUUUUUU5′CGCCCGAGCGGGCU5′TTTTTTDNA模板鏈編碼鏈轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物3′

不依賴(lài)ρ因子的終止子第26頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二轉(zhuǎn)錄方向3′3′5′TAAGTAGATTCATCCTACTTAGATGAATAGCTACTCGATG3′3′5′5′DNA模板鏈編碼鏈AGCTACUCGAUG5′CUACUUAGAUGAAU5′TCGATGDNA模板鏈編碼鏈轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物3′

依賴(lài)ρ因子的終止子第27頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、真核生物的啟動(dòng)子

Ⅰ類(lèi)啟動(dòng)子分兩部分：－40～＋5稱(chēng)為近啟動(dòng)子，決定轉(zhuǎn)錄起始的位點(diǎn)；－165～－40稱(chēng)為遠(yuǎn)啟動(dòng)子，影響轉(zhuǎn)錄的頻率。真核生物的三種RNA聚合酶，每一種都有自己的啟動(dòng)子類(lèi)型。（一）RNA聚合酶Ⅰ的啟動(dòng)子即rRNA基因的啟動(dòng)子，稱(chēng)Ⅰ類(lèi)啟動(dòng)子。第28頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（二）RNA聚合酶Ⅱ的啟動(dòng)子1、帽子位點(diǎn)（capsite）：

即轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，其堿基大多為A。2、TATA框：又稱(chēng)Hogness框，由含有TATA的6～7個(gè)核苷酸組成，保守序列為T(mén)ATA（A/T）A（A/T）。但TATA框的兩側(cè)富含G-C堿基對(duì)。

TATA框位于－25附近，精確決定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)。其序列的完整與準(zhǔn)確對(duì)維持啟動(dòng)子的功能是必需的。即mRNA基因的啟動(dòng)子，稱(chēng)Ⅱ類(lèi)啟動(dòng)子

第29頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3、CAAT框：

位于－75附近，保守序列為GGNCAATCT。頭兩個(gè)G

非常重要，一但突變，轉(zhuǎn)錄效率大大下降。

CAAT框控制著轉(zhuǎn)錄起始的頻率。4、GC框：位于－110附近，以5′CCGCC3′序列為特征。第30頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二5、增強(qiáng)子（enhancer）：

能結(jié)合反式作用因子，決定基因的時(shí)間和空間特異性表達(dá)，增強(qiáng)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄活性的DNA序列。

增強(qiáng)子作用特點(diǎn)：⑴增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯：使轉(zhuǎn)錄頻率增加百倍或千倍。⑵增強(qiáng)效應(yīng)與其所處的位置和取向無(wú)關(guān)：增強(qiáng)子以5′→3′或3′→5′排列對(duì)啟動(dòng)子都有作用。⑶大多為重復(fù)序列：長(zhǎng)約50bp，適合與反式因子結(jié)合，內(nèi)部常有一個(gè)核心序列，為增強(qiáng)效應(yīng)所必需。⑷增強(qiáng)效應(yīng)具有嚴(yán)密的組織和細(xì)胞特異性。⑸沒(méi)有基因?qū)Ｒ恍?。⑹許多增強(qiáng)子受外部信號(hào)的調(diào)控。第31頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二GCGC-CAAT-TATA-ATGAATAAA切離加尾真正終止點(diǎn)修飾點(diǎn)外顯子內(nèi)含子翻譯起始轉(zhuǎn)錄起始TATA盒CAAT盒GC盒增強(qiáng)子真核生物RNApolⅡ的啟動(dòng)子第32頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（三）RNA聚合酶Ⅲ

的啟動(dòng)子即tRNA基因的啟動(dòng)子，稱(chēng)Ⅲ類(lèi)啟動(dòng)子。

Ⅲ類(lèi)啟動(dòng)子位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)下游，稱(chēng)下游啟動(dòng)子或內(nèi)部啟動(dòng)子。

Ⅲ類(lèi)啟動(dòng)子包括：A盒、B盒

A盒靠近5′方向；B盒靠近3′方向。

Ⅲ類(lèi)啟動(dòng)子需要的轉(zhuǎn)錄因子包括：

TFⅢC、TFⅢB、TFⅢA，前兩者是共同的，后者為5SrRNA基因轉(zhuǎn)錄所需。第33頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第34頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、原核生物和真核生物轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)差異

原核生物真核生物帽子結(jié)構(gòu)沒(méi)有有起始核苷酸嘌呤或嘧啶嘌呤（A為主）啟動(dòng)區(qū)范圍較小(＋1～－70)較大(＋1～－110)上游序列TTGACACAAT、GC、增強(qiáng)子第35頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二圖5-4P155頁(yè)原核生物與真核生物啟動(dòng)子比較第36頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二原核生物和真核生物轉(zhuǎn)錄及抑制劑

第四節(jié)

原核生物轉(zhuǎn)錄的起始原核生物轉(zhuǎn)錄的延長(zhǎng)原核生物轉(zhuǎn)錄的終止與新合成RNA鏈的釋放真核生物的轉(zhuǎn)錄

RNA生物合成抑制劑第37頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問(wèn)題：RNA聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域。DNA雙鏈解開(kāi)，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板。一、原核生物轉(zhuǎn)錄的起始第38頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二4.－10區(qū)DNA雙鏈解開(kāi)12～17bp，形成開(kāi)放的二元啟動(dòng)子復(fù)合物（模板－酶）。

2.RNA聚合酶全酶(2)與模板－35序列結(jié)合，形成閉合的二元閉合啟動(dòng)子復(fù)合物。

轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程1.因子辨認(rèn)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)（-35區(qū)的TTGACA序列）3.RNA聚合酶向－10區(qū)轉(zhuǎn)移，并與之牢固結(jié)合。第39頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物:5-pppG-OH+

NTP5-pppGpN

-OH3+ppi5.在RNA聚合酶β亞基催化下形成第一個(gè)磷酸二酯鍵，形成三元復(fù)合物（模板－酶－RNA）。6.當(dāng)三元復(fù)合物中RNA長(zhǎng)6～9個(gè)核苷酸時(shí)，因子從全酶解離下來(lái)，進(jìn)入延長(zhǎng)階段。RNA聚合酶有兩個(gè)核苷酸結(jié)合位點(diǎn)：一個(gè)是起始核苷酸位點(diǎn)；一個(gè)是延長(zhǎng)核苷酸位點(diǎn)。一般只有嘌呤核苷酸填充了起始位點(diǎn)，才能形成第一個(gè)磷酸二酯鍵。第40頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、原核生物轉(zhuǎn)錄的延長(zhǎng)1.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；2.在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長(zhǎng)。(NMP)n

+

NTP(NMP)n+1

+PPi3.堿基配對(duì)原則：A-U，T-A，G-C4.延長(zhǎng)中的轉(zhuǎn)錄復(fù)合物也叫轉(zhuǎn)錄空泡。隨著RNA

聚合酶前移，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA不斷移出轉(zhuǎn)錄空泡，已轉(zhuǎn)錄完畢的DNA雙鏈又重新復(fù)合而不再打開(kāi)。5.原核生物的轉(zhuǎn)錄和翻譯偶聯(lián)進(jìn)行。第41頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二轉(zhuǎn)錄空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol（核心酶）

····DNA····RNA第42頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第43頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二53DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體RNARNA聚合酶第44頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二依賴(lài)ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴(lài)ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止三、原核生物轉(zhuǎn)錄的終止和新生RNA鏈的釋放指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來(lái)不再前進(jìn)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來(lái)。分類(lèi)第45頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（一）依賴(lài)ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止1969年，Roberts發(fā)現(xiàn)了能控制轉(zhuǎn)錄終止的蛋白質(zhì)，即ρ因子。它由相同的6個(gè)亞基組成六聚體，分子量200kD。

ρ因子具有NTP酶活性和解螺旋酶活性，是促使轉(zhuǎn)錄三元復(fù)合物解離的根本原因。ρ因子的

NTP酶活性依賴(lài)于單鏈RNA的結(jié)構(gòu)。ρ因子依賴(lài)性終止子含有一個(gè)反向重復(fù)序列，使

RNA末端形成一個(gè)發(fā)夾結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄延宕，

ρ因子得以發(fā)揮作用，終止轉(zhuǎn)錄。第46頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第47頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（二）非依賴(lài)ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板接近轉(zhuǎn)錄終止的區(qū)域內(nèi)，有較密集的A-T配對(duì)區(qū)或G-C配對(duì)區(qū)，且G-C配對(duì)為回文結(jié)構(gòu)。

轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA的3′-末端有若干個(gè)連續(xù)的U。連續(xù)U區(qū)的5′-端前方堿基形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)或發(fā)夾結(jié)構(gòu)。這種二級(jí)結(jié)構(gòu)是阻止轉(zhuǎn)錄繼續(xù)向下游推進(jìn)的關(guān)鍵。第48頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二轉(zhuǎn)錄方向3′3′5′TCGGGCGAGCCCGCCGCCCGAGCGGGCTAAAAAATTTTTT3′3′5′5′DNA模板鏈編碼鏈AAAAAAUUUUUU5′CGCCCGAGCGGGCU5′TTTTTTDNA模板鏈編碼鏈轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物3′第49頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理

使RNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓；密集A-U配對(duì)使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解離，釋放RNA。5′pppG5335RNA-pol第50頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二四、真核生物的轉(zhuǎn)錄（一）轉(zhuǎn)錄起始真核生物的轉(zhuǎn)錄起始上游區(qū)段比原核生物多樣化。轉(zhuǎn)錄起始時(shí)，RNA-pol不直接結(jié)合模板，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子，與模板結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物，其起始過(guò)程比原核生物復(fù)雜得多。第51頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒

增強(qiáng)子

轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段AATAAA切離加尾轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)修飾點(diǎn)外顯子翻譯起始點(diǎn)內(nèi)含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚體第52頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒

增強(qiáng)子

轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段

AATAAA切離加尾

轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)

修飾點(diǎn)

外顯子

翻譯起始點(diǎn)內(nèi)含子OCT-1

OCT-1：ATTTGCAT八聚體第53頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二TATAbox：?jiǎn)?dòng)子核心序列，-25bp區(qū)段。CAAT盒GC盒增強(qiáng)子轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段順式作用元件(cis-actingelement)：第54頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ

第55頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡ催化轉(zhuǎn)錄的PICPOL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA復(fù)合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC組裝完成，TFⅡH使CTD磷酸化第56頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（二）轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)真核生物轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過(guò)程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒(méi)有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象。RNA-pol前移處處都遇上核小體。轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過(guò)程中可以觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。第57頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)中的核小體移位轉(zhuǎn)錄方向第58頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（三）轉(zhuǎn)錄終止1、RNA聚合酶Ⅰ轉(zhuǎn)錄出rRNA前體3′末端后，繼續(xù)向下游轉(zhuǎn)錄超過(guò)1000個(gè)bp時(shí)，存在一個(gè)

18bp的終止序列。2、RNA聚合酶Ⅲ

轉(zhuǎn)錄模板的下游存在一個(gè)終止子，是位于GC豐富序列之中的TTTT。

RNA聚合酶Ⅲ有內(nèi)原性的轉(zhuǎn)錄終止功能。3、RNA聚合酶Ⅱ的轉(zhuǎn)錄沒(méi)有明確的終止信號(hào)。第59頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄的區(qū)別

原核生物真核生物

RNApol一種高度分工起始轉(zhuǎn)錄因子沒(méi)有需要（各不同）延長(zhǎng)核小體影響沒(méi)有有啟動(dòng)子以外序列沒(méi)有有且復(fù)雜轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物多順?lè)醋訂雾樂(lè)醋訄?chǎng)所轉(zhuǎn)錄與翻譯偶聯(lián)不偶聯(lián)轉(zhuǎn)錄終止兩種終止子不明確第60頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二五、RNA生物合成抑制劑

概念：能阻斷、抑制或者干擾核酸的代謝過(guò)程，最終抑制轉(zhuǎn)錄的一類(lèi)化合物，稱(chēng)RNA生物合成抑制劑。

分三類(lèi)：

1、嘌呤和嘧啶類(lèi)似物，抑制核酸前體的合成；

2、通過(guò)與DNA結(jié)合而改變模板的功能；

3、與RNA聚合酶結(jié)合而影響其活力。第61頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（一）利福霉素及利福平作用：抗結(jié)核藥物，特異地抑制細(xì)菌RNA聚合酶的活性，因而抑制細(xì)菌RNA的合成。機(jī)制：利福霉素可與RNA聚合酶的β亞基結(jié)合，并阻止起始位點(diǎn)的填充，抑制二核苷酸

RNA的形成；

利福平則阻止RNA聚合酶的移動(dòng)，抑制頭三個(gè)核苷酸的形成。因此，利福霉素和利福平都是RNA鏈合成起始過(guò)程的抑制劑。第62頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（二）利迪鏈菌素作用：與細(xì)菌的RNA聚合酶β亞基結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)錄過(guò)程中RNA鏈的延長(zhǎng)反應(yīng)。（三）α-鵝膏蕈堿

作用：抑制真核生物的RNA聚合酶，且RNApolⅡ

極為敏感。對(duì)細(xì)菌RNA聚合酶作用極弱。第63頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

轉(zhuǎn)錄后加工過(guò)程及其機(jī)制第二部分mRNA的前體加工

rRNA的前體加工

tRNA的前體加工

RNA的剪接和RNA催化活性

RNA編輯第64頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二⑴真核細(xì)胞每種轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物都是各種RNA的前身，即無(wú)活性，亦無(wú)功能。⑵真核初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物必須在胞核內(nèi)經(jīng)過(guò)適當(dāng)加工，使之變成具有活性的成熟RNA后，由胞核運(yùn)至胞質(zhì)才能執(zhí)行翻譯功能。⑶真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄作用和翻譯作用無(wú)論在空間上還是時(shí)間上都是彼此分開(kāi)進(jìn)行的。⑷原核細(xì)胞mRNA不需加工，tRNA和rRNA加工。

真核細(xì)胞與原核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的區(qū)別：第65頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一、mRNA的前體加工1、5端形成帽子結(jié)構(gòu)(m7GpppNp—)2、3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)3、中部剪接除去內(nèi)含子4、鏈內(nèi)部核苷酸的甲基化hnRNA轉(zhuǎn)變成mRNA的加工過(guò)程包括：第66頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二⑴修飾的化學(xué)反應(yīng)：⑵5′-端的修飾在核內(nèi)完成，且先于中段剪切。⑶5′帽子分Cap0、Cap1、Cap2。（一）5′-端加上帽子結(jié)構(gòu)(mGpppNp—）5′pppN…磷酸酶ppi5′pN…pppGpi5′GpppN…甲基化酶+CH3m7GpppN…第67頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二帽子0結(jié)構(gòu)第68頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二圖5-9帽子p161第69頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二mRNA帽子的生理功能：⑶促進(jìn)某些RNA的合成。⑴帽子結(jié)構(gòu)參與翻譯起始，帽0結(jié)構(gòu)是核糖體識(shí)別

mRNA所必需的；核糖體上有帽結(jié)合蛋白。⑵帽子結(jié)構(gòu)增加mRNA的穩(wěn)定性，保護(hù)mRNA防止其受5′核酸外切酶的降解。第70頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（二）3′-端加上多聚腺苷酸尾巴(polyA)。⑴polyA的出現(xiàn)不依賴(lài)DNA模板。⑵加尾信號(hào)：3′-末端出現(xiàn)AAUAAA及下游的

GU豐富區(qū)。在兩序列之間由特異的核酸內(nèi)切酶切除多余的核苷酸，然后加上polyA。

尾部修飾和轉(zhuǎn)錄終止同時(shí)進(jìn)行。⑶3′-端修飾也在核內(nèi)完成，并先于mRNA中段的剪接。⑷polyA的有無(wú)及長(zhǎng)短是維持mRNA作為翻譯模板的活性，以及增加mRNA本身穩(wěn)定性的因素。第71頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第72頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

mRNA3′-端的多聚腺苷酸化可被冬蟲(chóng)夏草素

（3′-脫氧胸苷）所阻止；

即冬蟲(chóng)夏草素是多聚腺苷酸化的特異抑制劑。（三）mRNA的甲基化真核生物mRNA分子中有許多甲基化的堿基，主要是：N6-甲基腺嘌呤（m6A）。第73頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、rRNA前體的加工

原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的rRNA前體都需加工：1、原核細(xì)胞rRNA基因與某些tRNA基因構(gòu)成

混合操縱子。大腸桿菌共有7個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，每個(gè)轉(zhuǎn)錄單位由16SrRNA、23SrRNA、5SrRNA及一個(gè)或幾個(gè)tRNA基因組成。

S沉降系數(shù)第74頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二圖5-10p163大腸桿菌rRNA前體加工過(guò)程RNA水解酶第75頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2、真核細(xì)胞rRNA基因?yàn)榇?lián)重復(fù)序列：由18SrRNA、28SrRNA、5.8SrRNA基因組成一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，彼此被間隔區(qū)分開(kāi)。

每個(gè)重復(fù)單位之間的間隔DNA序列不轉(zhuǎn)錄，稱(chēng)為非轉(zhuǎn)錄間隔序列。

真核生物5SrRNA基因也是成簇排列的，中間隔以不被轉(zhuǎn)錄的區(qū)域，它由RNApolⅢ

轉(zhuǎn)錄，加工成熟后構(gòu)成核糖體大亞基。

不同生物的rRNA前體大小不同：哺乳動(dòng)物為45S；果蠅38S；酵母37S；四膜蟲(chóng)35S第76頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二18S5.8S28S18S-rRNA5.8S和28S-rRNA內(nèi)含子45S轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物剪接終產(chǎn)物rDNA基因間隔哺乳動(dòng)物細(xì)胞rRNA前體加工過(guò)程第77頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二tRNA前體RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA三、tRNA前體的加工

原核與真核tRNA基因大多成簇存在。第78頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二tRNA前體的加工包括：⑴剪切內(nèi)含子⑵核酸外切酶修剪3′末端，逐個(gè)切去附加序列；⑶加上CCA-OH的3′末端，完成柄部結(jié)構(gòu)。⑷堿基修飾tRNA的加工酶系包括：

tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶、RNaseP、

RNaseD、RNaseⅢ等。第79頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二Ⅰ型：有－CCA序列基因，原核生物絕大部分；Ⅱ型：沒(méi)有－CCA序列基因，為真核生物。

tRNA基因有兩種：

原核生物與真核生物都有tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶，負(fù)責(zé)給Ⅱ型tRNA加上－CCA3′-OH末端，或修復(fù)發(fā)生損傷的Ⅰ型tRNA3′-OH末端。第80頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二RNaseP、

RNaseDRNaseⅢ連接酶1、剪切內(nèi)含子：

屬于酶促反應(yīng)，需要酶及ATP。ATPADP第81頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶2、加上CCA-OH的3′末端，完成柄部結(jié)構(gòu)。第82頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3、堿基修飾（2）還原反應(yīng)如：UDHU

（3）核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)如：Uψ（4）脫氨反應(yīng)如：AI

如：AAm（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）第83頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二四、RNA的剪接和RNA催化活性

真核不連續(xù)基因的初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中，外顯子與內(nèi)含子交替出現(xiàn)；轉(zhuǎn)錄后把內(nèi)含子切除而把外顯子連接起來(lái)產(chǎn)生成熟RNA分子的過(guò)程，叫RNA剪接

（RNAsplicing）。

內(nèi)含子5′端與3′端都存在保守序列，分別稱(chēng)為5′剪接點(diǎn)（GU）和3′剪接點(diǎn)（AG）。第84頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

內(nèi)含子的分類(lèi)根據(jù)基因的類(lèi)型和剪接的方式，通常把內(nèi)含子分為四類(lèi)。I類(lèi)：線(xiàn)粒體、葉綠體及低等真核生物細(xì)胞核的rRNA基因；II類(lèi)：線(xiàn)粒體、葉綠體的mRNA基因；

III類(lèi)：大多數(shù)核mRNA的基因；

IV類(lèi)：tRNA基因。第85頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（一）第Ⅰ類(lèi)和第Ⅱ類(lèi)內(nèi)含子的自我剪接特征5′剪接點(diǎn)UGU3′剪接點(diǎn)GAU近3′保守序列——PyPuPyPyTA﹡Py5′-P-Q-R-S序列有無(wú)能量輸入————第一次親核攻擊鳥(niǎo)苷酸保守A﹡2′-OHⅠ類(lèi)內(nèi)含子Ⅱ類(lèi)內(nèi)含子第86頁(yè)，共99頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（二）rRNA的自我剪接

四膜蟲(chóng)rRNA剪接由鳥(niǎo)苷酸GMP發(fā)動(dòng)第一次親核攻擊，經(jīng)過(guò)兩次連續(xù)的轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，將兩個(gè)外顯子連接起來(lái)，釋放出線(xiàn)形內(nèi)含子序列。

釋放出的線(xiàn)形內(nèi)含子序列再經(jīng)過(guò)兩次連續(xù)的轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，釋放出15核苷酸和4核苷酸的兩個(gè)小片段，最終形成穩(wěn)定的線(xiàn)形產(chǎn)物L(fēng)-19。（linearminus19interveningsequence）

L-19是四膜蟲(chóng)35SrRNA剪接的最終產(chǎn)物，仍具有酶的活性和特征。