第八周周一生物化學(xué)第十六章RNA生物合成轉(zhuǎn)錄

第八周周一生物化學(xué)第十六章RNA生物合成轉(zhuǎn)錄第1頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄（transcription）

生物體以DNA為模板合成RNA的過程。

轉(zhuǎn)錄RNADNA

第2頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月CentralDogma描述遺傳信息流動的方向1958年DNA雙螺旋發(fā)現(xiàn)者F.crick提出中心法則1970年H.Temin對中心法則進(jìn)行了補充

轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制DNARNA蛋白質(zhì)

逆轉(zhuǎn)錄

轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制DNARNA蛋白質(zhì)

逆轉(zhuǎn)錄

轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制DNARNA蛋白質(zhì)

逆轉(zhuǎn)錄

轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制DNARNA蛋白質(zhì)

逆轉(zhuǎn)錄

轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制DNARNA蛋白質(zhì)

逆轉(zhuǎn)錄

轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制DNARNA蛋白質(zhì)

逆轉(zhuǎn)錄第3頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月RNA合成：

1.DNA指導(dǎo)的RNA合成

2.RNA指導(dǎo)的RNA合成（RNA復(fù)制）由RNA依賴的RNA聚合酶催化，常見于病毒，是逆轉(zhuǎn)錄病毒以外的RNA病毒在宿主細(xì)胞以病毒的單鏈RNA為模板合成RNA的方式。第4頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的相似點：1.模板均為DNA；2.都需依賴DNA的聚合酶3.延長機(jī)理都是形成磷酸二酯鍵；4.

方向均為5′→3′;5.遵從堿基配對規(guī)律。酶促的核苷酸聚合過程第5頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的區(qū)別復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板DNA雙鏈DNA的一條鏈原料dNTP(N=A、G、C、T)NTP(N=A、G、C、U)引物需要不需要酶DNA聚合酶RNA聚合酶產(chǎn)物DNARNA配對A-T、G-CA-U、T-A、G-C第6頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月參與轉(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)因子及Mg2＋和Mn2＋等第7頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄的模板和酶TemplatesandEnzymes第一節(jié)第8頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

一、轉(zhuǎn)錄模板

能轉(zhuǎn)錄出RNA的DNA區(qū)段模板鏈(templatestrand)編碼鏈(codingstrand)編碼鏈模板鏈第9頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

不對稱轉(zhuǎn)錄

(asymmetrictranscription)

在DNA分子雙鏈上某一區(qū)段，一股鏈可轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄；模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一單鏈上。template3’5’5’3’3’3’5’5’5’3’3’5’第10頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA的堿基序列，除了T變U外，其余與編碼鏈相同。5′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C編碼鏈模板鏈mRNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯第11頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、RNA聚合酶（DDRP）

1.

原核生物的RNA聚合酶

E.coli的RNA聚合酶是由四種亞基組成的六聚體（2）

molecularweight:480kd第12頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

E.coli

RNA聚合酶組分亞基分子量功能36512決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄150618催化聚合反應(yīng)155613結(jié)合DNA模板，解旋70263辨認(rèn)起始點第13頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

其他原核生物的RNA聚合酶，在結(jié)構(gòu)、組成、功能上均與E.coli相似。 原核生物的RNA聚合酶都受一類抗 結(jié)核藥利福平或利福霉素的特異性抑制。這類藥物能與RNA聚合酶的亞基特異結(jié)合，從而影響酶的活性。第14頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合第15頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.

真核生物的RNA聚合酶種類IIIIII轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物45S-rRNA(28S,18S,5.8S)hnRNA5S-rRNAtRNA,snRNA對鵝膏蕈堿的反應(yīng)不敏感極敏感中度敏感第16頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都由多個 亞基組成。有些亞基是三種酶所共有。

mRNA是各種RNA中壽命最短、 最不穩(wěn)定的，需經(jīng)常重新合成。因此RNA聚合酶Ⅱ是三種酶中最活躍的。CTD:羧基末端結(jié)構(gòu)域，為Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser重復(fù)序列第17頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月三、模板上酶的辨認(rèn)、結(jié)合轉(zhuǎn)錄是不連續(xù)、分區(qū)段進(jìn)行的。原核生物一個轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子(operon)，包括若干個結(jié)構(gòu)基因及其上游(upstream)的調(diào)控序列。

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，稱為啟動子(promoter)。是調(diào)控轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵部位。第18頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

RNA聚合酶保護(hù)法40－60bp第19頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

原核生物基因操縱子轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段堿基序列分析第20頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月開始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35區(qū)(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10區(qū)1-30-5010-10-40-205335原核生物啟動子保守序列RNA-pol辨認(rèn)位點(recognitionsite)

55RNA聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因33第21頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

TATA盒

CAAT盒

GC盒

增強子

順式作用元件

結(jié)構(gòu)基因-GCGC---CAAT---TATA轉(zhuǎn)錄起始真核生物啟動子保守序列第22頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄過程ProcessofTranscription第二節(jié)第23頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

分為三個階段： 起始(initiation)

延長(elongation)

終止(termination)第24頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月一、原核生物的轉(zhuǎn)錄過程（一）轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個問題：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，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板。第25頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月2.DNA雙鏈解開?！_放轉(zhuǎn)錄復(fù)合物1.RNA聚合酶全酶(2)與模板結(jié)合，形成閉合轉(zhuǎn)錄復(fù)合物。3.在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反應(yīng)，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。5-pppG-OH+

NTP

5-pppGpN

-OH3+PPi轉(zhuǎn)錄起始過程四磷酸二核苷酸第26頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月PPi5’3’3’5’CTGHOOHHOHHCH2P~P~POAHOOHHHOHHCH2

-OPOO5’3’3’5’CTGHOOHHHOHHCH2P~P~POAHOOHHHOHHCH2P~P~POcodingstrandtemplatestrandOOOO第27頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物第28頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）轉(zhuǎn)錄延長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。(NMP)n

+

NTP(NMP)n+1

+PPi第29頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄泡（transcriptionbubble)5’5’5’17bpRNApolymerasedirectionoftranscriptioncodingstrandNewRNAstrandtemplatestrandpppGRNA-DNAhybridunwindingrewinding8bpG≡C>A＝T>A＝U第30頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

轉(zhuǎn)錄泡（transcriptionbubble）： 在轉(zhuǎn)錄延長過程中，由局部打開的DNA雙鏈、RNA聚合酶核心酶及新生成的RNA三者結(jié)合在一起的復(fù)合體，為空泡狀結(jié)構(gòu)，又稱轉(zhuǎn)錄復(fù)合物。第31頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月53

DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體

RNARNA聚合酶轉(zhuǎn)錄未完成，翻譯已開始進(jìn)行第32頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

(三)轉(zhuǎn)錄終止

RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來。

分類：依賴Rho(ρ)因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止第33頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止因子是同六聚體蛋白（亞基分子量46KD）；因子能結(jié)合RNA，與polyC的結(jié)合力最強；因子還有ATP酶和解螺旋酶的活性。

1969年，J.RobertsT4噬菌體DNA感染大腸桿菌第34頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.解螺旋酶活性使DNA/RNA雜化雙鏈解開1.使RNApol構(gòu)型象改變，停止轉(zhuǎn)錄第35頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.不依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止

DNA模板上靠近終止處，有特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出RNA后，RNA產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄。第36頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3

DNA

UUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`莖環(huán)(stem-loop)/發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)第37頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月莖環(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；使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解離，RNA產(chǎn)物釋放。5′pppG5335RNA-polrU/dA配對不穩(wěn)定第38頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月二、真核生物的轉(zhuǎn)錄過程

（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，RNA-pol不直接結(jié)合模板，其起始過程比原核生物復(fù)雜。第39頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄起始點TATA盒CAAT盒GC盒增強子順式作用元件(cis-actingelement)1.

轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段AATAAA切離加尾轉(zhuǎn)錄終止點修飾點外顯子翻譯起始點內(nèi)含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚體啟動子、啟動子上游元件等近端調(diào)控元件和增強子等遠(yuǎn)隔序列（轉(zhuǎn)錄起始點）（-100～-40nt）（-50000～-100nt）第40頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月2.轉(zhuǎn)錄因子

能直接或間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋白質(zhì)，統(tǒng)稱為反式作用因子(trans-actingfactors)。反式作用因子中，直接或間接結(jié)合RNA聚合酶的，則稱為通用轉(zhuǎn)錄因子(basaltranscriptionalfactors,TF)。第41頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ

轉(zhuǎn)錄因子亞基和(或)分子量（kDa）功能TFⅡDTBP，38結(jié)合TATA盒(700KD)TAF(8~10個)輔助TBP-DNA結(jié)合TFⅡA12，19，35穩(wěn)定ⅡD-DNA復(fù)合物TFⅡB33促進(jìn)RNA-polⅡ結(jié)合TFⅡF30，74解螺旋酶TFⅡE57()，34(β)ATPaseTFⅡH蛋白激酶，使CTD磷酸化CTD:羧基末端結(jié)構(gòu)域，為Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser重復(fù)序列第42頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月3.轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物(pre-initiationcomplex,PIC)真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子。第43頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡ催化轉(zhuǎn)錄的PIC

POL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA復(fù)合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC組裝完成，TFⅡH使CTD磷酸化第44頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月閉合轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的形成步驟

①由TFIID中的TBP識別TATA盒，并在TAFs的協(xié)助下結(jié)合到啟動子區(qū)，然后TFIIB與TBP結(jié)合，同時TFIIB也能與DNA結(jié)合，TFIIA可以穩(wěn)定與DNA結(jié)合的TFIIB-TBP復(fù)合體；②TFIIB-TBP復(fù)合體與RNApolII-TFIIF復(fù)合體結(jié)合，此舉可降低RNApolII與DNA的非特異部位的結(jié)合，協(xié)助RNApolII靶向結(jié)合啟動子；③TFIIE和TFIIH加入，形成閉合復(fù)合體，裝配完成。第45頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月TFIIH具有解旋酶（helicase）活性，能使轉(zhuǎn)錄起點附近的DNA雙螺旋解開，使閉合轉(zhuǎn)錄復(fù)合體成為開放轉(zhuǎn)錄復(fù)合體，啟動轉(zhuǎn)錄。TFIIH還具有激酶活性，它的一個亞基能使RNApolII的CTD磷酸化。CTD磷酸化能使開放復(fù)合體的構(gòu)象發(fā)生改變，啟動轉(zhuǎn)錄。CTD磷酸化在轉(zhuǎn)錄延長期也很重要，而且影響轉(zhuǎn)錄后加工過程中轉(zhuǎn)錄復(fù)合體和參與加工的酶之間的相互作用。當(dāng)合成一段含有60～70個核苷酸的RNA時，TFIIE和TFIIH釋放，RNApolII進(jìn)入轉(zhuǎn)錄延長期。此后，大多數(shù)的TF就會脫離轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物。第46頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月上游因子

與啟動子上游元件結(jié)合的蛋白質(zhì)。調(diào)節(jié)通用轉(zhuǎn)錄因子與TATA盒的結(jié)合、RNA聚合酶與啟動子的結(jié)合及起始復(fù)合物的形成，協(xié)助調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄效率?？烧T導(dǎo)因子

與增強子等遠(yuǎn)端調(diào)控序列結(jié)合。在特定時間和組織中表達(dá)而影響轉(zhuǎn)錄。第47頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月4.拼板理論(piecingtheory)一個真核生物基因的轉(zhuǎn)錄需要3至5個轉(zhuǎn)錄因子。轉(zhuǎn)錄因子之間互相結(jié)合，生成有活性和專一性的復(fù)合物，再與RNA聚合酶搭配而有針對性地結(jié)合、轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的基因。少數(shù)幾個反式作用因子（可誘導(dǎo)因子和上游因子）的搭配啟動特定基因的轉(zhuǎn)錄第48頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）轉(zhuǎn)錄延長真核生物轉(zhuǎn)錄延長過程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒有轉(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)錄延長過程中可以觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。第49頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄延長中的核小體移位轉(zhuǎn)錄方向第50頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物的轉(zhuǎn)錄終止和加尾修飾同時進(jìn)行真核生物的轉(zhuǎn)錄終止，是和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)的。真核生物mRNA有聚腺苷酸(polyA)尾巴結(jié)構(gòu)，是轉(zhuǎn)錄后才加進(jìn)去的。轉(zhuǎn)錄不是在polyA的位置上終止，而是超出數(shù)百個乃至上千個核苷酸后才停頓。已發(fā)現(xiàn)，在讀碼框架的下游，常有一組共同序列AATAAA，再下游還有相當(dāng)多的GT序列。這些序列稱為轉(zhuǎn)錄終止的修飾點。第51頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月5------AAUAAA-5------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點55333加尾AAAAAAA······3mRNA（三）轉(zhuǎn)錄終止——和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)。第52頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物的轉(zhuǎn)錄后修飾Post-transcriptionalmodification第三節(jié)第53頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物轉(zhuǎn)錄生成的RNA分子是初級RNA轉(zhuǎn)錄物(primaryRNAtranscript)，幾乎所有的初級RNA轉(zhuǎn)錄物都要經(jīng)過加工，才能成為具有功能的成熟的RNA。加工主要在細(xì)胞核中進(jìn)行。第54頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月幾種主要的修飾方式：1.剪接(splicing)2.剪切(cleavage)3.

修飾(modification)4.

添加(addition)5.RNA編輯(RNAediting)第55頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

一、mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工

(一)首尾的修飾

5′-端加帽：m7GpppG——

3′-端加尾：多聚腺苷酸(polyA)真核生物mRNA轉(zhuǎn)錄后，需要進(jìn)行5-端和3-端（首、尾部）的修飾以及對hnRNA進(jìn)行剪接（splicing），才能成為成熟的mRNA，被轉(zhuǎn)運到核糖體，指導(dǎo)蛋白質(zhì)翻譯。第56頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月帽子結(jié)構(gòu)20-30bp使mRNA免遭核酸酶的攻擊與帽結(jié)合蛋白復(fù)合體結(jié)合，參與mRNA和核糖體的結(jié)合，啟動蛋白質(zhì)的生物合成第57頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月5pppGp…5GpppGp…pppG

PPi鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶5

m7GpppGp…甲基轉(zhuǎn)移酶SAM帽子結(jié)構(gòu)的生成5ppGp…磷酸酶

Pi

5,5-三磷酸結(jié)構(gòu)第58頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月加尾(addingtail)尾部修飾是和轉(zhuǎn)錄終止同時進(jìn)行的過程。polyA的有無與長短，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。一般真核生物在胞漿內(nèi)出現(xiàn)的mRNA，其polyA長度為100至200個核苷酸之間，也有少數(shù)例外。前體mRNA分子的斷裂和加多聚腺苷酸尾是多步驟過程。CPSF:聚腺苷酸化特異性因子PAP:多聚腺苷酸聚合酶PABⅡ:多聚腺苷酸結(jié)合蛋白Ⅱ第59頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月AAUAAAG/U5’3’Poly(A)信號Poly(A)位點mRNACPSFG/U5’3’CPSFCFI,CFII,CStFCPSFCStFCFICFIIPAPCPSFCStFCFICFIIPAPATPG/UPPPiCFIICFICStF慢速多腺苷酸化PABⅡCPSFAAAAAAAAAAOHPAPATPPPiPABⅡ快速多腺苷酸化CPSFAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAHOAAAAAAAAAAPAPCPSFAAAAAAAAAAOHPAP第60頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）mRNA的剪接1.hnRNA和snRNA核內(nèi)的初級mRNA稱為雜化核RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)snRNA(smallnuclearRNA)核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核酸蛋白體（并接體,splicesome）snRNA第61頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月前體mRNA的剪接主要是去除內(nèi)含子在細(xì)胞核內(nèi)出現(xiàn)的初級轉(zhuǎn)錄物的分子量往往比在胞質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)的成熟mRNA大幾倍，甚至數(shù)十倍。核酸序列分析證明，mRNA來自hnRNA，而hnRNA和DNA模板鏈可以完全配對去除初級轉(zhuǎn)錄物上的內(nèi)含子，把外顯子連接為成熟RNA的過程稱為mRNA剪接（mRNAsplicing）。

第62頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖20世紀(jì)70年代末,基因斷裂性概念第63頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因。斷裂基因(splitegene)非編碼區(qū)A~G編碼區(qū)1~7雞卵清蛋白基因：第一個被詳細(xì)研究的斷裂基因第64頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月2.外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)外顯子在斷裂基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn)，并表達(dá)為成熟RNA的核酸序列。內(nèi)含子隔斷基因的線性表達(dá)而在剪接過程中被除去的核酸序列。第65頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月Transcriptionandpast-transcribedmodificationforalbumingene

ABCDEFG

L1

2345

675’

47185511291181431561043gene-7.7kb5’hnRNAtranscriptionAAAAAAm7G5’ppp5’m2’G5’modificationmodifiedmRNAAAAAAA5’lariatmRNAtoformlariatm7G5’ppp5’m2’GAAAAAA5’maturemRNAsplicingm7G5’ppp5’m2’G第66頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月1.內(nèi)含子形成套索RNA被剪除

剪接首先涉及套索RNA（lariatRNA）的形成，即內(nèi)含子區(qū)段彎曲，使相鄰的兩個外顯子互相靠近而利于剪接。此后，還發(fā)現(xiàn)內(nèi)含子近3′端的嘌呤甲基化，例如3mG是形成套索所必需的。2.內(nèi)含子在剪接接口處剪除大多數(shù)內(nèi)含子都以GU為5端的起始，而其末端則為AG-OH-3。5GU……AG-OH-3稱為剪接接口（splicingjunction）或邊界序列。剪接后，GU或AG不一定被剪除。

第67頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月pG-OH(ppG-OH,pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)第二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)UpAGpU外顯子1內(nèi)含子外顯子2G-OHUpUpGpA剪接過程的二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)

3.剪接過程需兩次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)

第68頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月AG…….UCCAUACAUAPPPGmAUGAUGUPPPGmexon-1exon-2intron-1U1-snRNAU2-snRNApG-O-H….....AGGUAUGUUACUACA剪接體①4.剪接體是內(nèi)含子剪接場所hnRNA第69頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5第70頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月5.前體mRNA分子有剪切和剪接兩種模式前體mRNA分子的加工除上述剪接外，還有一種剪切（cleavage）模式。剪切指的是剪去某些內(nèi)含子后，在上游的外顯子3-端直接進(jìn)行多聚腺苷酸化，不進(jìn)行相鄰?fù)怙@子之間的連接反應(yīng)。剪接是指剪切后又將相鄰的外顯子片段連接起來，然后進(jìn)行多聚腺苷酸化。第71頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月6.前體mRNA分子可發(fā)生可變剪接

許多前體mRNA分子經(jīng)過加工只產(chǎn)生一種成熟的mRNA，翻譯成相應(yīng)的一種多肽；有些則可剪切或（和）剪接加工成結(jié)構(gòu)有所不同的mRNA，這一現(xiàn)象稱為可變剪接（alternativesplicing），又稱選擇性剪接。第72頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月真核細(xì)胞基因的前體mRNA交替加工的兩種機(jī)制第73頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月大鼠降鈣素基因轉(zhuǎn)錄本的可變剪接第74頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月有些基因的蛋白質(zhì)產(chǎn)物的氨基酸序列與基因的初級轉(zhuǎn)錄物序列并不完全對應(yīng)，mRNA上的一些序列在轉(zhuǎn)錄后發(fā)生了改變，稱為RNA編輯（RNAediting）。

RNA編輯作用說明，基因的編碼序列經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后加工，是可有多用途分化的，因此也稱為分化加工(differentialRNAprocessing)。（四）mRNA編輯是對基因的編碼序列進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后加工第75頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月mRNA的編輯(mRNAediting)人類apoB基因mRNA（14500個核苷酸）肝細(xì)胞apoB100（分子量為513KD）小腸黏膜細(xì)胞apoB48（分子量為250KD）mRNA編輯胞嘧啶核苷脫氨酶：C2153UCAA→UAA第76頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月二、rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄剪接18S-rRNA5.8S和28S-rRNArDNA內(nèi)含子內(nèi)含子28S5.8S18S45S-rRNAsnoRNPs第77頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月三、tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工tRNA前體RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA第78頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月RNAaseP、內(nèi)切酶連接酶第79頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶第80頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月堿基修飾（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81頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月四、RNA催化一些真核和原核基因內(nèi)含子的自剪接

1982年美國科學(xué)家T.Cech和他的同事發(fā)現(xiàn)四膜蟲（tetrahymenathermophilic）編碼rRNA前體的DNA序列含有間隔內(nèi)含子序列，并且在沒有任何來自四膜蟲的蛋白質(zhì)情況下，rRNA前體能準(zhǔn)確地剪接去除內(nèi)含子。這種由RNA分子催化自身內(nèi)含子剪接的反應(yīng)稱為自剪接（self-splicing）。

第82頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月四膜蟲rRNA內(nèi)含子的二級結(jié)構(gòu)四膜蟲rRNA的剪接采用自我剪接方式5′-端核苷酸序列第83頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月一些噬菌體的mRNA前體及細(xì)菌tRNA前體也發(fā)現(xiàn)有這類自身剪接的內(nèi)含子，并被稱之為I型內(nèi)含子（groupIintron）。I型內(nèi)含子以游離的鳥嘌呤核苷或鳥嘌呤核苷酸作為輔因子完成剪接。鳥嘌呤核苷或鳥嘌呤核苷酸的3′-OH與內(nèi)含子的5′-磷酸共同參與轉(zhuǎn)酯反應(yīng)。這種轉(zhuǎn)酯反應(yīng)與前述的mRNA內(nèi)含子剪接的轉(zhuǎn)酯反應(yīng)類似，不過參與反應(yīng)的不是分支點A的2-OH，切除的內(nèi)含子是線狀，而不是“套索”狀。某些線粒體和葉綠體的mRNA前體和tRNA前體還有另一類自身剪接的內(nèi)含子，稱為II型內(nèi)含子。這類內(nèi)含子的剪接與前面介紹的前體mRNA內(nèi)含子剪接相同，但是沒有剪接體參與第84頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月I和II型內(nèi)含子的剪切第85頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月五、RNA在細(xì)胞內(nèi)的降解有多種途徑正常轉(zhuǎn)錄物和異常轉(zhuǎn)錄物的降解途徑有一定差異。前者包括依賴于脫腺苷酸化的mRNA降解和不依賴于脫腺苷酸化的mRNA降解；后者包括無義介導(dǎo)的mRNA降解、無終止降解、無停滯降解和核糖體延伸介導(dǎo)的降解等。但細(xì)胞內(nèi)少部分正常mRNA也可經(jīng)由無義介導(dǎo)的途徑降解。第86頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）依賴于脫腺苷酸化的mRNA降解是重要的mRNA代謝途徑mRNA的5-端帽和3-端的poly(A)尾結(jié)構(gòu)對于mRNA的穩(wěn)定性具有重要作用。當(dāng)細(xì)胞以mRNA為模板進(jìn)行蛋白質(zhì)合成時，翻譯起始因子eIF4E、eIF4G和3poly(A)結(jié)合的PABP等相互作用而形成封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，防止來自脫腺苷酸化酶（deadenylase）和脫帽酶（decappingenzyme）的攻擊，以保證mRNA的穩(wěn)定。因此，mRNA的降解必須首先解除這些穩(wěn)定因素，脫腺苷酸化及帽結(jié)構(gòu)的水解是其中的重要步驟，故稱為依賴于脫腺苷酸化的mRNA降解。第87頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月依賴于脫腺苷酸化的mRNA降解第88頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）無義介導(dǎo)的mRNA降解是重要的真核細(xì)胞mRNA質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制真核細(xì)胞mRNA的異常剪接可能會產(chǎn)生無義（nonsense）的終止密碼子，由此產(chǎn)生的mRNA降解稱為無義介導(dǎo)的mRNA降解（nonsense-mediatedmRNAdecay,NMD），是廣泛存在的mRNA質(zhì)量監(jiān)控的重要機(jī)制。那些含有提前終止密碼子（prematuretranslational-terminationcodon,PTC）的mRNA會被選擇性清除。

第89頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

復(fù)習(xí)思考題：

1.概念 （1）轉(zhuǎn)錄 （2）不對稱轉(zhuǎn)錄 （3）結(jié)構(gòu)基因 （4）核心酶 （5）外顯子 （6）內(nèi)含子 （7）模板鏈 （8）啟動子 （9）Pribnow盒第90頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的異同點。

3.RNA聚合酶與DNA聚合酶作用的異同點。

4.試述原核生物啟動子的結(jié)構(gòu)特點及功 能。

5.原核生物與真核生物RNA聚合酶有何異 同？

6.原核生物與真核生物的轉(zhuǎn)錄終止有何不 同？第91頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月選擇題練習(xí)RNA轉(zhuǎn)錄第92頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月1.DNA雙鏈中,指導(dǎo)合成RNA的哪條鏈叫A模板鏈B反意鏈C編碼鏈DCrick鏈E以上都不對第93頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月2.內(nèi)含子是指A不被轉(zhuǎn)錄的序列B被轉(zhuǎn)錄的非編碼序列C編碼序列D被翻譯的序列E以上都不是第94頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月3.有關(guān)mRNA的敘述正確的是A占RNA總量的80%以上B在三類RNA中分子量最小C分子中含有大量稀有堿基D前體是snRNAE在三類RNA中更新速度最快第95頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月4.DNA分子上某段堿基順序為5’AGCATCTA,轉(zhuǎn)錄后的mRNA相應(yīng)的堿基順序為A5’TCGTAGATB5’UCGUAGAUC5’UAGAUGCUD5’TAGATGCTE以上都不是第96頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月5.RNA生物合成包括A起始,延長和終止B進(jìn)位,轉(zhuǎn)肽和轉(zhuǎn)位C先形成引發(fā)體,再進(jìn)行鏈的延長,最后終止D注冊,轉(zhuǎn)位和轉(zhuǎn)肽E剪接,修飾和終止第97頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月6.有關(guān)依賴Pho因子終止轉(zhuǎn)錄的描述哪項是錯誤的A與RNA分子中polC的結(jié)合能力最強B有GTP酶的活性C有解螺旋酶的活性DPho因子與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物結(jié)合后構(gòu)象改變EPho因子與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物結(jié)合后RNA聚合酶構(gòu)象改變第98頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月7.有關(guān)啟動子的描述哪項是正確的AmRNA開始被翻譯的那段DNA序列B開始轉(zhuǎn)錄mRNA的那段DNA序列CRNA聚合酶開始與DNA結(jié)合的那段DNA序列D阻抑蛋白結(jié)合的那段DNA序列EDNA聚合酶與開始與DNA結(jié)合的那段DNA序列第99頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月8.真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄發(fā)生在A細(xì)胞漿B細(xì)胞核C線粒體D核蛋白體E內(nèi)質(zhì)網(wǎng)第100頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月10.有關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的敘述哪項是正確的A是真核生物的啟動子B是真核生物RNA聚合酶的組成成分C是轉(zhuǎn)錄調(diào)控中的反式作用因子D是原核生物RNA聚合酶的組成成分E是轉(zhuǎn)錄調(diào)控中的順式作用元件第101頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月11.Whichsubunitrecognizetranscriptionstartingsite?ABCDE’第102頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月12.TheenzymeneededfortranscriptionprocessisADDDPBDDRPCprimaseDRDRPEnuclease第103頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月13.TherawmaterialforsynthesisofRNAisAdNTPBdNMPCNMPDNTPENDP第104頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月14.ThetranscriptionfactorwhichcanbindTATAboxinRNApolymeraseⅡjoinedtranscriptionisATFⅡABTFⅡBCTFⅡDDTFⅡEETFⅡF第105頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月15.DNA復(fù)制與RNA轉(zhuǎn)錄的共同點是A需要單鏈DNA做模板B需要DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶C合成方式為半保留復(fù)制D合成方向為5’至3’E合成原料為NTP第106頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月16.真核生物mRNA 前體的加工包括A5’端加帽結(jié)構(gòu)B3’端加多聚A尾C3’端加CCA-OHD去除內(nèi)含子E連接外顯子第107頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月17復(fù)制和轉(zhuǎn)錄有許多異同點，下列有關(guān)這兩個過程的描述哪一項是錯誤的。A轉(zhuǎn)錄是以一條DNA鏈做模板（一個轉(zhuǎn)錄本）；而復(fù)制是以兩條鏈做模板，并且是同時做模板。

B復(fù)制的產(chǎn)物大于轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物。C兩個過程合成的方向均為5’至3’。D兩個過程均需RNA引物。EDNA聚合酶和RNA聚合酶均需要Mg2+。第108頁，課件共121頁，創(chuàng)作于2023年2月18轉(zhuǎn)