西北大學(xué)生物化學(xué)PPT RNA的生物合成-L

第九章RNA的生物合成

貯存于DNA中的遺傳信息需通過轉(zhuǎn)錄和翻譯而得到表達(dá)。在轉(zhuǎn)錄過程中，DNA的一條鏈作為模板鏈，在其上合成出與DNA互補(bǔ)的RNA分子。

細(xì)胞的各類RNA（參與翻譯過程的mRNA、rRNA和tRNA，以及具有特殊功能的小RNA）都是以DNA為模板，在RNA聚合酶的催化下合成的。最初轉(zhuǎn)錄的RNA產(chǎn)物通常需要經(jīng)過一系列斷裂、拼接、修飾等加工過程才能成為成熟的RNA分子。在某些情況下，可進(jìn)行RNA自我復(fù)制。P455一、DNA指導(dǎo)下RNA的合成——轉(zhuǎn)錄（一）DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶

需要以四種核糖核苷三磷酸作為底物；適當(dāng)?shù)腄NA作為模板；

RNA鏈的延長(zhǎng)方向5/→3/

；催化的反應(yīng)是可逆的，Mg2+促進(jìn)聚合反應(yīng)；

不需要引物

!!!!。DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶P455P4551.大腸桿菌的RNA聚合酶分子量為465000的長(zhǎng)橢球形分子，長(zhǎng)15nm；由五個(gè)亞基組成，分別是：

α370002個(gè)功能未知

β1500001個(gè)起始和催化部位

β/1600001個(gè)和模板DNA結(jié)合

700001個(gè)起始作用

ω90001個(gè)功能未知還含有2個(gè)鋅原子，與β/

相聯(lián)結(jié)在不同種的細(xì)菌中，α、β、β/亞基的大小比較恒定，亞基有較大變動(dòng)（44000——92000）。轉(zhuǎn)錄mRNA、tRNA、rRNA。P456TheE.coliRNApolymeraseholoenzymeconsistsofsixsubunits:a2bb’s.PossiblecatalyticsubunitsPromoterspecificityEnzymeassembly,promoterrecognition,activatorbindingRoleunknown(notneededinvitro)36.5kDa15115511kDa(32-90kDa)P4562.轉(zhuǎn)錄過程反應(yīng)產(chǎn)物RNA的組成決定于加入作為模板的DNA的性質(zhì)。在體外，RNA聚合酶能使DNA的兩條鏈同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄；在體內(nèi)，DNA的兩條鏈中僅有一條可用于轉(zhuǎn)錄；或者某些區(qū)域以這條鏈轉(zhuǎn)錄，另一些區(qū)域以另一條鏈轉(zhuǎn)錄；對(duì)應(yīng)的鏈只能進(jìn)行復(fù)制，而無轉(zhuǎn)錄功能。

在RNA聚合酶反應(yīng)中，天然的（雙鏈）DNA作為模板比變性的（單鏈）DNA更為有效。RNA聚合酶以完整雙鏈DNA為模板，DNA堿基順序的轉(zhuǎn)錄是通過全保留的方式，轉(zhuǎn)錄后DNA仍保留雙鏈的結(jié)構(gòu)。

DNA在進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的部分局部發(fā)生解鏈，一條鏈可作為有效的模板，在其上合成出互補(bǔ)的RNA鏈。當(dāng)被解開的兩條DNA鏈重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)時(shí)，已合成的RNA鏈就離開DNA鏈。P456P455下P456上由RNA聚合酶催化的轉(zhuǎn)錄過程可分為三個(gè)步驟：（1）起始

轉(zhuǎn)錄起始于DNA模板的一個(gè)特定位點(diǎn)，并在另一位點(diǎn)終止，這一區(qū)域稱為轉(zhuǎn)錄單位。一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位可以是一個(gè)基因，也可以是多個(gè)基因?；蚴沁z傳物質(zhì)的最小功能單位，相當(dāng)于DNA的一個(gè)片斷。轉(zhuǎn)錄的起始是由啟動(dòng)子（promoter）控制的。

起始階段包括：

亞基對(duì)雙鏈DNA特定部位的識(shí)別，相結(jié)合；局部解開雙鏈DNA（僅發(fā)生在與RNA聚合酶結(jié)合的部位）；最初兩個(gè)核苷酸間形成磷酸二酯鍵合成的第一個(gè)底物通常是GTP或ATPP455（2）延長(zhǎng)

從起始到延長(zhǎng)過程的轉(zhuǎn)變，DNA和酶分子的構(gòu)象都有相應(yīng)的變化。

因子釋放后，核心酶失去識(shí)別和專一結(jié)合在特定序列的能力，因而可在模板上移動(dòng)并按模板序列選擇核糖核苷酸。在模板鏈上合成的RNA鏈可暫時(shí)形成RNA-DNA雜交雙鏈。隨著聚合酶向前移動(dòng)（模板鏈的方向3/→5/），DNA解鏈區(qū)也跟著推進(jìn)，RNA鏈得以延長(zhǎng)；DNA的互補(bǔ)鏈不斷取代RNA鏈，恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)。

（3）終止當(dāng)RNA聚合酶到達(dá)轉(zhuǎn)錄終止位點(diǎn)時(shí)，在終止因子的幫助下，聚合反應(yīng)停止，RNA鏈和聚合酶隨之脫落，轉(zhuǎn)錄過程即告結(jié)束。3.亞基

起始因子，使RNA聚合酶穩(wěn)定地結(jié)合在DNA的啟動(dòng)子上。沒有亞基的酶（α2ββ/）叫核心酶（coreenzyme），不具備起始合成RNA的能力，只能使已開始合成的RNA鏈延長(zhǎng)。核心酶也能單獨(dú)與DNA結(jié)合，靠堿性蛋白和酸性核酸之間的靜電引力，與特殊序列無關(guān)，DNA仍保持雙螺旋結(jié)構(gòu)。

因子能夠改變RNA聚合酶與DNA之間的親和力，增加酶與啟動(dòng)子的結(jié)合常數(shù)和停留時(shí)間。不同的因子識(shí)別不同的啟動(dòng)子，從而表達(dá)不同的基因。

因子僅與轉(zhuǎn)錄的起始有關(guān)，一旦RNA開始合成，它就被釋放而離開核心酶。P457StandardHeat-shockNitrogenstarvations70forstandardpromoters;

s32forheat-shockpromoters;

s54fornitrogen-starvationpromotersE.colicontainsmultiplesfactorsforrecognizingdifferenttypesofpromoters:4.真核生物的RNA聚合酶種類多，分子量大多在50萬左右，通常由4-6種亞基組成，含有鋅原子。利用α-鵝膏蕈堿（鬼筆鵝膏產(chǎn)生的八肽）的抑制作用分為三類：RNA聚合酶I不敏感，位于核仁區(qū),催化rRNA前體的轉(zhuǎn)錄RNA聚合酶II敏感（10-9-10-8mol/L），位于核質(zhì)，核內(nèi)不均一

RNA（hnRNA，mRNA前體）RNA聚合酶III較敏感（10-5-10-4mol/L），位于核質(zhì)，tRNA、小分子量RNA（snRNA）P458（二）啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子

啟動(dòng)子是指RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。

轉(zhuǎn)錄因子是指參與轉(zhuǎn)錄的一些蛋白質(zhì)性質(zhì)的輔助因子。利用足跡法（footprint）和DNA測(cè)序法可確定啟動(dòng)子的序列結(jié)構(gòu)。足跡法是將DNA起始轉(zhuǎn)錄的限制片段分離出來，加RNA聚合酶與其結(jié)合，再用DNA酶（DNaseⅠ）部分水解，與酶結(jié)合的部位被保護(hù)而不水解，其余部位被水解成長(zhǎng)短不同的片段；電泳即可測(cè)出酶所結(jié)合的部位。P459footprintingtechniques

習(xí)慣上DNA的序列按其轉(zhuǎn)錄的RNA同一序列的一條鏈來書寫，由左到右相當(dāng)于5/→3/

方向。與mRNA序列相同的鏈為正鏈，互補(bǔ)鏈為負(fù)鏈。

轉(zhuǎn)錄單位的起點(diǎn)核苷酸為+1

足跡法測(cè)定可被RNA聚合酶保護(hù)的區(qū)域?yàn)?50—+20。P4591.大腸桿菌啟動(dòng)子共有序列

Pribnow框（-10序列）T80A95T45A60A50T96

有助于DNA局部雙鏈解開識(shí)別區(qū)（-35序列）T82T84G78A65C54A45

提供RNA聚合酶識(shí)別的信號(hào)

啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)是不對(duì)稱的，它決定了轉(zhuǎn)錄的方向。因子能直接和啟動(dòng)子的-35序列以及-10序列相互作用。P460AlignmentofdifferentpromotersequencesfromE.coligenes:the–10(thePribnowbox)and–35consensusregionwererevealed.SequencesofthecodingDNAstrandisconventionallyshownAddTTTACCN12TATAATN7A

Presentonlyincertainhighlyexpressedgenes2.真核生物的啟動(dòng)子（1）類別I啟動(dòng)子

由兩部分保守序列所組成，控制rRNA前體基因的轉(zhuǎn)錄。核心啟動(dòng)子位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)附近，從-45至+20；上游控制元件（UCE）位于-180至-107，兩部分都富含GC區(qū)域。RNA聚合酶I對(duì)其轉(zhuǎn)錄需要兩種因子參與作用。UBF1是一條相對(duì)分子質(zhì)量為97000的多肽鏈，可結(jié)合在兩部分富含GC區(qū)；隨后SL1因子結(jié)合其上。SL1因子是一種四聚體蛋白，它含有一個(gè)另兩類RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄也需要的蛋白和3各不同的轉(zhuǎn)錄輔助因子TAFI。在SL1因子介導(dǎo)下RNA聚合酶I結(jié)合在轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上并開始轉(zhuǎn)錄。SL1因子的作用類似于細(xì)菌的因子。

P461（2）類別II啟動(dòng)子

極為復(fù)雜，不同啟動(dòng)子間差異較大。該類型的啟動(dòng)子包含四類控制元件：基本啟動(dòng)子、起始子、上游元件和應(yīng)答元件。

編碼蛋白質(zhì)基因的啟動(dòng)子通?？梢哉业饺齻€(gè)保守區(qū)：a.Hogness框（TATA框）:T82A97T93A85(A37)A83A60(T37)-25—-30，DNA雙鏈開始解開并決定轉(zhuǎn)錄的起點(diǎn)位置b.CAAT框-75位置左右

GGT(C)CAATCT

與RNA聚合酶的結(jié)合有關(guān)c.GC框更上游的位置GGGCGG

某些轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)

RNA聚合酶Ⅲ的啟動(dòng)子在轉(zhuǎn)錄區(qū)的內(nèi)部。不同的啟動(dòng)子存在不同的輔助因子。P462Generalfeaturesofpromotersforprotein-codinggenesinhighereukaryotesTBPDNAAproposedmodelforPolII-catalyzedmRNAsynthesis（3）類別III啟動(dòng)子

為RNA聚合酶III所識(shí)別，涉及一些小分子RNA的轉(zhuǎn)錄。5S和tRNA以及胞質(zhì)小RNA基因的啟動(dòng)子位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)下游（基因內(nèi)部），基因內(nèi)啟動(dòng)子可分為兩種類型，各自含有兩個(gè)框架序列，分別被3種輔助因子識(shí)別。核內(nèi)小RNA基因的啟動(dòng)子在轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)的上游，與通常啟動(dòng)子類似；這類啟動(dòng)子含有3個(gè)上游元件。P463（三）終止子和終止因子

提供轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的DNA序列稱為終止子。協(xié)助RNA聚合酶識(shí)別終止信號(hào)的輔助因子（蛋白質(zhì)）稱為終止因子。有些終止子的作用可被特異的因子所阻止，使酶得以越過終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，這種現(xiàn)象稱為通讀。能引起抗終止作用的蛋白質(zhì)稱為抗終止因子。

DNA的終止轉(zhuǎn)錄信號(hào)可被RNA聚合酶或其輔助因子所識(shí)別。終止信號(hào)位于已經(jīng)轉(zhuǎn)錄的序列中。P464

所有原核生物的終止子在終止點(diǎn)之前均有一個(gè)回文結(jié)構(gòu)，其產(chǎn)生的RNA可形成有莖環(huán)構(gòu)成的發(fā)夾結(jié)構(gòu)。

該結(jié)構(gòu)可使RNA聚合酶減慢移動(dòng)或暫停RNA的合成。然而RNA產(chǎn)生具有發(fā)夾形的二級(jí)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比終止信號(hào)多，如果酶遇到的不是終止序列，它將繼續(xù)移動(dòng)并進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。P4641.大腸桿菌存在兩類終止子：①不依賴于rho(ρ)的終止子，或稱為簡(jiǎn)單終止子能形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)外，在終點(diǎn)前還有一系列（4-8個(gè)）尿苷酸，回文對(duì)稱區(qū)通常有一段富含G-C的序列；

寡聚U序列可能提供信號(hào)使RNA聚合酶脫離模板；

rU-dA組成的RNA-DNA雜交分子具有特別弱的堿基配對(duì)結(jié)構(gòu)；當(dāng)聚合酶暫停時(shí)，RNA-DNA雜交分子解開，轉(zhuǎn)錄終止。②依賴于rho(ρ)的終止子回文結(jié)構(gòu)不含富有G-C區(qū)，回文結(jié)構(gòu)之后也沒有寡聚U，必須在rho(ρ)因子存在時(shí)才發(fā)生終止作用。P464r-independentterminator:amodelPalindromeDNAsequences

OligoUsStem-loop(hairpin)structureModel

foranr-dependent terminatorrho(ρ)因子：分子量為46000的蛋白質(zhì)，以六聚體形式存在；有RNA存在時(shí)，能水解三磷酸核苷（具有依賴于RNA的NTPase活力）；rho(ρ)結(jié)合在新合成的RNA上，借助水解NTP獲得的能量沿RNA鏈移動(dòng)。

RNA聚合酶遇到終止子時(shí)發(fā)生暫停，rho(ρ)追上酶，rho(ρ)與酶相互作用，造成RNA釋放，并使RNA聚合酶與該因子一起從DNA上脫落下來，轉(zhuǎn)錄終止。

rho(ρ)還具有RNA-DNA解螺旋酶的活力。P465抗終止作用：主要見于某些噬菌體的時(shí)序控制。早期基因與其后基因之間以終止子相隔，通過抗終止可以打開其后基因的表達(dá)。tL1、tR1、

tR2、tR3、tR4:依賴于rho因子的終止子nutL、

nutR、qut:抗終止因子N蛋白、Q蛋白的結(jié)合位點(diǎn)真核生物轉(zhuǎn)錄的終止信號(hào)和終止過程了解甚少。P465（四）轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)控制

細(xì)胞基因的表達(dá)，即由DNA轉(zhuǎn)錄成RNA再翻譯成蛋白質(zhì)的過程，是受到嚴(yán)格的調(diào)控的。在細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育和分化過程中，遺傳信息的表達(dá)可按一定時(shí)間程序發(fā)生變化——時(shí)序調(diào)控；而且隨著細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境條件的改變而加以調(diào)整——適應(yīng)調(diào)控。在這里，轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因?yàn)檫z傳信息的表達(dá)首先涉及到的是轉(zhuǎn)錄過程。

轉(zhuǎn)錄調(diào)控主要發(fā)生在起始和終止階段。P466

啟動(dòng)子是轉(zhuǎn)錄起始的控制部位。轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的結(jié)合位點(diǎn)存在于啟動(dòng)子內(nèi)部或啟動(dòng)子附近。當(dāng)調(diào)節(jié)因子（RNA或蛋白質(zhì)）與DNA結(jié)合后或是起促進(jìn)作用（正調(diào)控）；或是起抑制作用（負(fù)調(diào)控）。法國分子生物學(xué)家Monod和Jacob提出了操縱子模型（operonstructuralmodel）解釋原核生物基因表達(dá)的調(diào)控。

操縱子是指細(xì)菌基因表達(dá)和調(diào)控的單位，包括：結(jié)構(gòu)基因（編碼功能上彼此有關(guān)的酶和蛋白）調(diào)節(jié)基因（編碼調(diào)節(jié)因子）控制序列（啟動(dòng)子和操縱基因，調(diào)節(jié)因子的識(shí)別部位）P466

環(huán)化腺苷酸（cAMP）對(duì)原核生物許多可誘導(dǎo)酶或可阻遏酶的合成，具有促進(jìn)作用。它通過一種正調(diào)節(jié)蛋白——環(huán)腺苷酸受體蛋白（CRP）作用于某些操縱子的啟動(dòng)子。CRP經(jīng)cAMP活化，可結(jié)合在受其調(diào)控的啟動(dòng)子上，使RNA聚合酶易于和啟動(dòng)子結(jié)合，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。受一種調(diào)節(jié)蛋白所控制的幾個(gè)操縱子系統(tǒng)稱為調(diào)節(jié)子（regulon）。一個(gè)調(diào)節(jié)子中的不同操縱子通常都屬于同一代謝途徑或與同一種功能有關(guān)。P466參與分解代謝的基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控中：

除對(duì)啟動(dòng)子的調(diào)控外，原核生物對(duì)終止子也存在調(diào)控作用。此外，在某些負(fù)責(zé)氨基酸合成的操縱子還存在一類稱作衰減子（attenuator）的特殊序列，位于前導(dǎo)序列中，它既是一個(gè)終止信號(hào)，又是一個(gè)調(diào)節(jié)信號(hào)；一般轉(zhuǎn)錄在衰減子處終止。真核生物中編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因并不組成操縱子；相關(guān)基因的上游有保守序列；在真核生物和病毒的基因組內(nèi)，有增強(qiáng)子——對(duì)轉(zhuǎn)錄起增強(qiáng)作用的一段DNA序列。它具有長(zhǎng)距效應(yīng)，可在離基因相當(dāng)遠(yuǎn)處發(fā)生作用，且無方向性；它可位于基因的上游區(qū)、下游區(qū)或基因的內(nèi)含子中。P467參與合成代謝的基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控中：

（五）RNA生物合成的抑制劑1.嘌呤和嘧啶類似物，可作為核苷酸代謝拮抗物而抑制核酸前體的合成；2.通過與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。P469-472P471P472

二、RNA的轉(zhuǎn)錄后加工

在細(xì)胞內(nèi)，由RNA聚合酶合成的原初轉(zhuǎn)錄物往往需要經(jīng)過一系列的變化，包括鏈的裂解、5/端與3/端的切除和特殊結(jié)構(gòu)的形成、堿基修飾和糖苷鍵的改變、以及拼接等過程，才能轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓腞NA分子，此過程稱為RNA的成熟或轉(zhuǎn)錄后加工。P472（一）原核生物中RNA的加工

原核生物的mRNA一經(jīng)轉(zhuǎn)錄立即進(jìn)行翻譯，一般不進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后加工。

rRNA基因與某些tRNA基因組成混合操縱子；其余tRNA基因也成簇存在，并與編碼蛋白質(zhì)的基因組成操縱子；它們?cè)谛纬啥囗樂醋愚D(zhuǎn)錄物后，先斷鏈成為rRNA和tRNA的前體，然后進(jìn)一步加工成熟。P4721.原核生物rRNA前體的加工大腸桿菌共有7個(gè)rRNA的轉(zhuǎn)錄單位，分散存在；每個(gè)轉(zhuǎn)錄單位由16SrRNA、23SrRNA、5SrRNA以及一個(gè)或幾個(gè)tRNA基因組成。Ⅲ：RNaseⅢ，負(fù)責(zé)RNA加工的核酸內(nèi)切酶E：RNaseE,M23,M16,M5：RNA成熟酶P472AlltherRNAsarederivedfromasingleprecursorinprokaryoticcells.2.原核生物tRNA前體的加工大腸桿菌染色體基因組共有tRNA基因約60個(gè)。

tRNA基因大多成簇存在，或與rRNA的基因，或與編碼蛋白質(zhì)的基因組成混合轉(zhuǎn)錄單位。

tRNA前體的加工包括：①由核酸內(nèi)切酶在tRNA兩端切斷；②由核酸外切酶從3/端逐個(gè)切去附加的序列，進(jìn)行修剪；③在tRNA3/端加上胞苷酸-胞苷酸-腺苷酸（-CCAOH）；④核苷酸的修飾和異構(gòu)化。P472

RNA核酸內(nèi)切酶不能識(shí)別特異的序列，它所識(shí)別的是加工部位的空間結(jié)構(gòu)。（1）大腸桿菌RNaseP：

一類切斷tRNA5/端的加工酶，屬于核酸內(nèi)切酶；幾乎所有大腸桿菌及其噬菌體tRNA前體都是在該酶作用下切出成熟的tRNA5/端，因此，這個(gè)5/-核酸內(nèi)切酶是tRNA的5/端成熟酶。RNaseP是一個(gè)特殊的酶，含由蛋白質(zhì)和RNA兩部分，RNA鏈由375個(gè)核苷酸組成，稱為M1RNA，具有酶活性。（2）RNaseF

一種核酸內(nèi)切酶，從靠近3′端處切斷前體分子。P474（3）3/端成熟酶——RNaseDtRNA前體先由RNaseF在靠近3/端處切斷，再由核酸外切酶RNaseD逐個(gè)切去附加序列。所有成熟的tRNA分子的3/端都有CCAOH結(jié)構(gòu)，它對(duì)于接受氨?；幕钚允潜匾摹＜?xì)菌tRNA前體有兩類：一類自身具有CCA三核苷酸，位于成熟tRNA序列和附加序列之間，當(dāng)附加序列被切除后即顯露出該末端結(jié)構(gòu)；另一類自身無CCA序列，切除附加序列后，在tRNA核苷酰轉(zhuǎn)移酶催化下外加上去。P474TheprocessingoftheprimarytRNAtranscriptsincluderemovalofthe5`and3`ends,additionoftheCCAsequenceatthe3`end,modificationofmanybases,andsplicingofintrons(ineukaryoticcells).SometypicalmodificiedbasesfoundInmaturetRNAmolecules.3.原核生物mRNA前體的加工細(xì)菌中的mRNA大多不需要加工，一經(jīng)轉(zhuǎn)錄即可直接進(jìn)行翻譯-----翻譯與轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)；也有少數(shù)多順反子mRNA必須通過核酸內(nèi)切酶切成較小的單位再進(jìn)行翻譯。P474（二）真核生物中RNA的一般加工真核生物rRNA和tRNA前體的加工過程與原核生物有些相似，而mRNA前體必須經(jīng)過復(fù)雜的加工過程。真核生物大多數(shù)基因含有居間序列（intron），需在轉(zhuǎn)錄后的加工過程中予以切除。真核生物編碼蛋白質(zhì)的基因以單個(gè)基因作為轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為單順反子mRNA。

mRNA的原初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是分子量極大的前體，在核內(nèi)加工過程中形成分子大小不等的中間物，稱為核內(nèi)不均一RNA(hnRNA)。P475The18S,5.8S,and28SrRNAsineukaryoticcellsarederivedfromonepre-rRNAmolecule(theprocessingneedssmallnucleolarRNA-containingproteins).

hnRNA的堿基組成與總的DNA組成類似，又稱為類似DNA的RNA（D-RNA）。它在核內(nèi)迅速合成和降解，半衰期很短。粗略計(jì)算有25%的hnRNA經(jīng)加工轉(zhuǎn)變成mRNA。

由hnRNA轉(zhuǎn)變成mRNA的加工過程：①5/端形成特殊的帽子結(jié)構(gòu)（m7G5/ppp5/NmpNp-）；②在鏈的3/端切斷并加上多聚腺苷酸尾巴（polyA）；③通過拼接除去由內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄來的序列；④鏈內(nèi)部核苷被甲基化。P476P477

（三）RNA的拼接和催化作用

除少數(shù)編碼蛋白質(zhì)的基因以及一些tRNA和rRNA基因是連續(xù)基因外，大多數(shù)真核基因都是斷裂基因（包含居間序列）。斷裂基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物需通過拼接，去除插入部分（內(nèi)含子，intron），使編碼區(qū)（外顯子，exon）成為連續(xù)序列。這是基因表達(dá)調(diào)控的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。內(nèi)含子具有多種多樣的結(jié)構(gòu)，拼接機(jī)制也是多種多樣的。有些內(nèi)含子可以催化自身拼接；有些內(nèi)含子需在有關(guān)酶的催化下才能拼接。

RNA編碼序列在加工過程中經(jīng)插入、缺失等修飾出現(xiàn)不同于基因組相應(yīng)區(qū)段序列結(jié)構(gòu)的改變稱為編輯（editing），RNA編碼和讀碼方式的改變稱為再編碼（recoding）。P4781.RNA的拼接真核生物基因大部分都是斷裂的，即不連續(xù)的，插進(jìn)去的序列稱為居間序列，需在轉(zhuǎn)錄后通過RNA拼接加以切除。

1978年GilbertW將斷裂基因中經(jīng)轉(zhuǎn)錄被拼接除去的序列稱為內(nèi)含子（intron），而在成熟RNA產(chǎn)物中出現(xiàn)的序列稱為外顯子（exon）。

RNA的拼接共有4種方式：類型I自我拼接，類型II自我拼接，核mRNA的拼接體的拼接，核tRNA的酶促拼接。P478GroupIintronsareremovedbyself-splicingviatwonucleophilicTransesterificationreactions.P478-479splicesite3`splicesiteTheinternalguidesequenceThepredictedsecondarystructureoftheself-splicingrRNAintronofTetrahymenaGroupIIintronsareremovedviaself-splicingwithanadenylateresidueoftheremovingintronactsasthenucleophile,forminganlariate-likeIntermediate.P480TypeIIIintrons,foundonnuclearmRNAprimarytranscripts,areremovedviathespliceosomesP481P482GroupIVintronsaresplicedviatheactionofspecificendonucleaseandRNAligase.RNAligaseP482-483MultiplemRNAs(thuspolypeptidechains)canbeproducedviadifferentialRNAprocessing.P484P485

三、在RNA指導(dǎo)下RNA和DNA的合成

在某些生物中，核糖核酸（RNA）可以作為遺傳信息的基本攜帶者，并能通過復(fù)制而合成出與其自身相同的分子。如某些RNA病毒，當(dāng)它侵入宿主細(xì)胞后，即可借助于復(fù)制酶（RNA指導(dǎo)的RNA聚合酶）而進(jìn)行病毒RNA的復(fù)制。遺傳信息還可以從RNA傳遞給DNA，即以RNA為模板借助逆轉(zhuǎn)錄酶（RNA指導(dǎo)下的DNA聚合酶）合成DNA。P491（一）RNA的復(fù)制1.噬菌體QβRNA的復(fù)制噬菌體Qβ是一種直徑為20nm的正二十面體，含RNA小噬菌體。其RNA是分子量為1.5×106的單鏈分子，約由4500個(gè)核苷酸組成，含有編碼3-4個(gè)蛋白質(zhì)分子的基因。

5/末端—成熟蛋白—外殼蛋白(或A1蛋白)—復(fù)制酶β亞基—3/末端

Qβ復(fù)制酶有四個(gè)亞基：Ⅰ(α)宿主細(xì)胞核糖體的蛋白質(zhì)S1與噬菌體QβRNA結(jié)合Ⅱ(β)噬菌體基因組編碼，感染后合成聚合反應(yīng)中磷酸二酯鍵形成的活性中心Ⅲ(γ)宿主細(xì)胞的EF-Tu因子與底物結(jié)合，識(shí)別模板并選擇底物Ⅳ(δ)宿主細(xì)胞的EF-Ts因子穩(wěn)定α、γ亞基結(jié)構(gòu)P491P492復(fù)制酶的模板特異性很高，只識(shí)別病毒自身的RNA對(duì)宿主細(xì)胞和其它與病毒無關(guān)的RNA均無反應(yīng)

噬菌體RNA通過回折形成大量短的雙螺旋區(qū)，在此二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上還可形成緊密的三級(jí)結(jié)構(gòu)；

噬菌體RNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)參與翻譯的調(diào)節(jié)控制；當(dāng)噬菌體RNA處于天然高級(jí)結(jié)構(gòu)狀態(tài)時(shí)，成熟蛋白基因的起始區(qū)處于折疊結(jié)構(gòu)之中，無法與核糖體結(jié)合，成熟蛋白基因因而被關(guān)閉；只有剛復(fù)制的噬菌體RNA，成熟蛋白基因的起始區(qū)才能接受核糖體，進(jìn)行成熟蛋白的合成；同樣，RNA復(fù)制酶亞基的合成起始區(qū)與外殼蛋白基因部分序列堿基配對(duì)，核糖體能直接起動(dòng)外殼蛋白合成，但不能直接起動(dòng)復(fù)制酶亞基的合成。只有當(dāng)外殼蛋白合成過程中核糖體使雙鏈打開，復(fù)制酶的起始區(qū)才能接受核糖體。P4922.病毒RNA復(fù)制的主要方式

RNA病毒的種類很多，其基因組的復(fù)制方式也是多種多樣的。（1）病毒含有正鏈RNA

進(jìn)入宿主細(xì)胞后首先合成復(fù)制酶（以及有關(guān)蛋白質(zhì)）；然后在復(fù)制酶作用下進(jìn)行病毒RNA的復(fù)制；最后由病毒RNA和蛋白質(zhì)裝配成病毒顆粒。如：噬菌體Qβ

灰質(zhì)炎病毒P493（2）病毒含有負(fù)鏈RNA和復(fù)制酶侵入宿主細(xì)胞后，借助病毒帶進(jìn)去的復(fù)制酶合成出正鏈；再以正鏈RNA為模板，合成病毒蛋白質(zhì)和復(fù)制病毒RNA。如：狂犬病病毒馬水泡性口炎病毒P493（3）病毒含有雙鏈RNA和復(fù)制酶侵入細(xì)胞后，以雙鏈RNA為模板，在病毒復(fù)制酶的作用下，通過不對(duì)稱的轉(zhuǎn)錄，合成出正鏈RNA；

以正鏈RNA為模板翻譯出病毒蛋白質(zhì)；再合成病毒負(fù)鏈RNA，形成雙鏈RNA分子。如：呼腸孤病毒（4）致癌RNA病毒

其復(fù)制需要經(jīng)過DNA前病毒階段，由逆轉(zhuǎn)錄酶所催化。包括白血病病毒、肉瘤病毒。P493（二）在RNA指導(dǎo)下DNA的合成以RNA為模板，即按照RNA中的核苷酸順序合成DNA，這與通常轉(zhuǎn)錄過程中遺傳信息流從DNA到RNA的方向相反，因此稱為逆轉(zhuǎn)錄（reverset