生物化學(xué)：RNA的生物合成-課件

RNA的生物合成RNABiosynthesis(Transcription)第11章1ppt課件本章內(nèi)容原核生物轉(zhuǎn)錄的模板和酶(重點(diǎn)）原核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程(重點(diǎn)）真核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程(一般）真核生物RNA的加工(重點(diǎn)）2ppt課件在生物界，RNA合成有兩種方式：

一種是DNA指導(dǎo)的RNA合成，也叫轉(zhuǎn)錄，是體內(nèi)的主要合成方式，也是本章介紹的主要內(nèi)容。另一種是RNA指導(dǎo)的RNA合成，也叫RNA復(fù)制，由RNA依賴(lài)的RNA聚合酶催化，常見(jiàn)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。概述3ppt課件轉(zhuǎn)錄(transcription)是生物體以DNA為模板合成RNA的過(guò)程。轉(zhuǎn)錄RNADNA

4ppt課件

3′,5′磷酸二酯鍵5ppt課件參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)模板：DNA原料：NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)酶：依賴(lài)DNA的RNA聚合酶簡(jiǎn)稱(chēng)RNA聚合酶或RNA-pol其他蛋白質(zhì)因子：ρ因子6ppt課件復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的相似點(diǎn)2、都以DNA為模板；1、都是酶促核苷酸聚合反應(yīng)；3、聚合酶都依賴(lài)DNA；4、核苷酸之間都以磷酸二酯鍵連接；5、合成方向都是5→3；6、都遵從堿基配對(duì)規(guī)律。7ppt課件復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板兩條鏈均復(fù)制不對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)錄原料dNTPNTP酶DNA聚合酶RNA聚合酶引物需要不需要產(chǎn)物兩個(gè)子代DNA多種RNA配對(duì)規(guī)律A－T，C－GA－U，T－A，C－G8ppt課件原核生物轉(zhuǎn)錄的模板和酶Templates&EnzymesinProkaryoticTranscription第一節(jié)9ppt課件一、原核生物轉(zhuǎn)錄的模板轉(zhuǎn)錄區(qū)段非轉(zhuǎn)錄區(qū)段對(duì)于基因組來(lái)說(shuō)，只有少部分基因發(fā)生轉(zhuǎn)錄。結(jié)構(gòu)基因（structuralgene）：指DNA分子上能轉(zhuǎn)錄出RNA的DNA區(qū)段。10ppt課件5′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N(xiāo)······Ala·Val·His·Val······C編碼鏈（文獻(xiàn)所列）模板鏈mRNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯DNA雙鏈中按堿基配對(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)

。相對(duì)的另一股單鏈?zhǔn)蔷幋a鏈(codingstrand)

。11ppt課件5335模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向不對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)錄(asymmetrictranscription)

：轉(zhuǎn)錄具有不對(duì)稱(chēng)性。353512ppt課件

不對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)錄有兩方面含義：在DNA分子雙鏈上，一股鏈用作模板指引轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄；其二是模板鏈并非總是在同一單鏈上。5ˊ3ˊ3ˊ5ˊ5ˊ5ˊ5ˊ5ˊ3ˊ3ˊ3ˊ3ˊ13ppt課件二、原核生物RNA聚合酶（一）RNA聚合酶能直接啟動(dòng)RNA鏈的合成為DNA依賴(lài)的RNA聚合酶；聚合反應(yīng)機(jī)制與DNA-pol

催化的DNA合成相似；在核苷酸3’-OH上延長(zhǎng)RNA鏈，形成3′,5′磷酸二酯鍵。

(NMP)n+NTP→(NMP)n+1+PPiRNA聚合酶的激活劑：Mg2＋和Mn2＋14ppt課件5335結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列啟動(dòng)子RNA聚合酶不需要引物能直接啟動(dòng)RNA合成。RNA聚合酶和DNA的特殊序列結(jié)合后，才能啟動(dòng)RNA合成。啟動(dòng)子（promoter）：是在轉(zhuǎn)錄起始上游RNA聚合酶特異性識(shí)別和結(jié)合的DNA序列。RNA-pol15ppt課件（二）RNA聚合酶由多個(gè)亞基組成ω

？功能不詳大腸桿菌RNA聚合酶（480kD）組分16ppt課件核心酶（α2ββ′）

(coreenzyme)全酶（α2ββ′σ

）

(holoenzyme)轉(zhuǎn)錄起始階段轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)階段RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)示意17ppt課件σ70－－辨認(rèn)典型轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的蛋白質(zhì)

σ32－－辨認(rèn)熱休克蛋白轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的蛋白質(zhì)

熱休克蛋白(Heatshockproteins,Hsp)是細(xì)胞在一些應(yīng)激條件（熱休克、葡萄糖饑餓或受到病原菌感染）下有高效表達(dá)的一族蛋白。普遍存在于原核和真核細(xì)胞中。σ亞基有多種18ppt課件

原核生物的RNA聚合酶都受一種抗生素的特異性抑制，即利福平或利福霉素。利福平或利福霉素是抗結(jié)核桿菌的有效藥物，機(jī)制是專(zhuān)一性地結(jié)合RNA聚合酶的β亞基。原核RNA聚合酶的抑制劑19ppt課件三、RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄是不連續(xù)、分區(qū)段進(jìn)行的；每個(gè)區(qū)段為一個(gè)單位。操縱子(operon)：是原核轉(zhuǎn)錄的功能單位，包括一組結(jié)構(gòu)基因及其上游的調(diào)控序列。5335結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列啟動(dòng)子20ppt課件啟動(dòng)子是RNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位，也是控制轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵部位。RNA聚合酶全酶結(jié)合到啟動(dòng)子上，其中由σ亞基辨認(rèn)啟動(dòng)子，其他亞基相互配合。對(duì)啟動(dòng)子的研究，常采用一種巧妙的方法，即RNA聚合酶保護(hù)法。5335結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列啟動(dòng)子RNA-polσ21ppt課件RNA聚合酶保護(hù)法40-60bp22ppt課件被RNA聚合酶保護(hù)的DNA區(qū)段堿基序列分析trpTTGACA???N17

???TTAACT???N7

???A???

－35區(qū)－10區(qū)tRNAtrp

TTTACA???N16

???TATGAT???N7

???A???

lac

TTTACA???N17

???TATGTT???N6???A???

recATTGATA???N16

???TATAAT???N7

???A???

ara

CTGACG???N18

???TACTGT???N6???A???

最大一致性

TTGACATATAAT

（Pribnow

盒）+1(轉(zhuǎn)錄起始）富含AT23ppt課件開(kāi)始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35區(qū)(Pribnowbox)TATAATATATTA-10區(qū)1-30-5010-10-40-205335σ亞基辨認(rèn)位點(diǎn)(recognitionsite)55RNA聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因33轉(zhuǎn)錄起始區(qū)RNApol全酶結(jié)合部位24ppt課件RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合:25ppt課件原核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程TheProcessofTranscriptioninProkaryote第二節(jié)26ppt課件轉(zhuǎn)錄的延長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄的起始轉(zhuǎn)錄的終止27ppt課件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、原核的轉(zhuǎn)錄起始

轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問(wèn)題：28ppt課件E.coli的轉(zhuǎn)錄起始29ppt課件2.DNA雙鏈局部(–10區(qū))解開(kāi)形成開(kāi)放轉(zhuǎn)錄復(fù)合體1.σ亞基辨認(rèn)啟動(dòng)子的識(shí)別位點(diǎn)(–35區(qū))，RNA聚合酶全酶(2)與啟動(dòng)子結(jié)合(–10區(qū))，形成閉合轉(zhuǎn)錄復(fù)合體；3.在RNA聚合酶作用下發(fā)生第1個(gè)聚合反應(yīng)，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物：轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程：30ppt課件4.

第1個(gè)磷酸二酯鍵生成后，σ亞基即從轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物上脫落，核心酶連同四磷酸二核苷酸，繼續(xù)結(jié)合于DNA模板上，酶沿DNA鏈前移，進(jìn)入延長(zhǎng)階段；5

pppG一直保留。RNA-pol(2)-DNA-pppGpN-OH3轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物:5-pppG-OH+

NTP5-pppGpN

-OH3+ppi31ppt課件

σ亞基辨認(rèn)（-35）全酶結(jié)合（-10）DNA解鏈（-10）轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物形成：

2-DNA-pppGpN-OHσ亞基脫落原核轉(zhuǎn)錄起始的主要事件：32ppt課件二、原核的轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)1.亞基脫落，RNA–pol

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+PPi

3.延長(zhǎng)過(guò)程中，酶-DNA-RNA形成轉(zhuǎn)錄空泡；轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)與翻譯同時(shí)進(jìn)行。33ppt課件轉(zhuǎn)錄空泡(transcriptionbubble)：轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)時(shí)，DNA局部雙鏈解開(kāi)，產(chǎn)物RNA與DNA形成雜化雙鏈，此時(shí)酶-DNA-RNA形成的轉(zhuǎn)錄復(fù)合物被稱(chēng)為轉(zhuǎn)錄空泡。

G≡C﹥A＝T﹥A＝U；RNA鏈5端伸出空泡不斷延長(zhǎng)5-pppGRNA12bp17bp40bp34ppt課件53DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的羽毛狀現(xiàn)象（電鏡下）核糖體RNARNA聚合酶在同一DNA模板上，有多個(gè)轉(zhuǎn)錄同時(shí)在進(jìn)行；轉(zhuǎn)錄尚未完成，翻譯已在進(jìn)行。這種形狀說(shuō)明：35ppt課件核心酶沿模板前移形成轉(zhuǎn)錄空泡與翻譯同步原核轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)的主要事件：36ppt課件依賴(lài)ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴(lài)ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止三、原核生物的轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄終止指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)。

依據(jù)是否需要蛋白質(zhì)因子的參與，原核生物轉(zhuǎn)錄終止分為：37ppt課件ρ因子是由相同亞基組成的六聚體蛋白質(zhì)，亞基分子量46kD。ρ因子能結(jié)合RNA，又以對(duì)polyC的結(jié)合力最強(qiáng)。ρ因子還有ATP酶活性和解螺旋酶的活性。（一）依賴(lài)ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止ρ因子的特點(diǎn)：38ppt課件ρ因子的作用原理：ρ因子與RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（3’端富含C）結(jié)合后，ρ因子和RNA聚合酶構(gòu)象變化，使RNA聚合酶停頓，解螺旋酶的活性使DNA/RNA雜化雙鏈拆離，利于產(chǎn)物從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中釋放。39ppt課件（二）非依賴(lài)ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近轉(zhuǎn)錄終止處，有些特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出RNA后，RNA產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)來(lái)終止轉(zhuǎn)錄。近終止區(qū)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物形成莖環(huán)或發(fā)夾結(jié)構(gòu)是非依賴(lài)ρ因子終止的普遍現(xiàn)象。40ppt課件莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理：莖環(huán)結(jié)構(gòu)使RNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓；莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解離。雜化雙鏈不穩(wěn)定（rU/dA最不穩(wěn)定）；寡聚U促使RNA脫落。5′pppG5335RNA-pol41ppt課件依賴(lài)ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止：

ρ因子結(jié)合RNA，雜化雙鏈解開(kāi)，RNA釋放。不依賴(lài)ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止：RNA形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)，雜化雙鏈不穩(wěn)定，RNA釋放。原核轉(zhuǎn)錄終止的主要事件：42ppt課件小結(jié)1、概念：不對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)錄、模板鏈、編碼鏈、啟動(dòng)子、因子、轉(zhuǎn)錄空泡2、原核RNA聚合酶的亞基組成及功能3、原核生物轉(zhuǎn)錄的過(guò)程：起始、延長(zhǎng)、終止思考題1、試比較復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的異同點(diǎn)。2、簡(jiǎn)述原核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程。43ppt課件真核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程TheProcessofTranscriptioninEukaryote第三節(jié)44ppt課件真核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程比原核復(fù)雜。RNA聚合酶種類(lèi)不同，與模板結(jié)合的特性也不同；轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程有較大區(qū)別，轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)和終止也不相同。45ppt課件一、真核生物有三種DNA依賴(lài)性RNA聚合酶真核生物RNA聚合酶的種類(lèi):RNA聚合酶Ⅰ（RNAPolⅠ）RNA聚合酶Ⅱ（RNAPolⅡ）RNA聚合酶Ⅲ（RNAPolⅢ）

46ppt課件真核生物的RNA聚合酶種類(lèi)ⅠⅡⅢ位置核仁核質(zhì)核質(zhì)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物45s-rRNAhnRNAsnRNA5s-rRNAtRNAsnRNA對(duì)α鵝膏蕈堿的反應(yīng)耐受極敏感中度敏感45s-rRNA加工成28s、5.8s、18srRNA真核還有線(xiàn)粒體、葉綠體RNA聚合酶

47ppt課件48ppt課件真核生物RNA聚合酶的結(jié)構(gòu):大亞基：2個(gè)（與原核的βˊ、β相似）小亞基：十幾個(gè)RNA聚合酶Ⅱ有12個(gè)亞基。最大亞基RBP1羧基末端有Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser重復(fù)序列，稱(chēng)為羧基末端結(jié)構(gòu)域(CTD)。所有RNA聚合酶Ⅱ都有CTD，只是重復(fù)程度不同（哺乳動(dòng)物52次，酵母菌26-29次，果蠅44次）；去磷酸化CTD參與轉(zhuǎn)錄起始，磷酸化CTD參與延長(zhǎng)。

RNA聚合酶Ⅰ、Ⅲ沒(méi)有CTD。49ppt課件二、真核轉(zhuǎn)錄起始需要啟動(dòng)子、RNA聚合酶和轉(zhuǎn)錄因子的參與（一）轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段具有啟動(dòng)子核心序列不同基因轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游存在有各自的調(diào)控序列，即順式作用元件（cis-actingelement）。順式作用元件是指影響自身基因表達(dá)活性的DNA序列，包括啟動(dòng)子、啟動(dòng)子上游元件、增強(qiáng)子、沉默子等。50ppt課件啟動(dòng)子的核心序列：起始點(diǎn)上游－30處多數(shù)有共同的TATA序列，稱(chēng)為Hogness盒或TATA盒(TATAbox)。位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)附近的起始子(intiator，Inr)，富含嘧啶序列；也是啟動(dòng)子的保守序列

。3’5’上游元件TATA盒Inr起始子YYANYYTA-30+1TATAAA51ppt課件啟動(dòng)子上游元件：位于TATA盒上游，多在約-40～-100nt的位置，比較常見(jiàn)的是GC盒和CAAT盒。增強(qiáng)子：是能夠結(jié)合特異基因調(diào)節(jié)蛋白，促進(jìn)鄰近或遠(yuǎn)隔特定基因表達(dá)的DNA序列，以上游為主。52ppt課件轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒增強(qiáng)子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八聚體真核生物RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄的基因及其轉(zhuǎn)錄起始上游序列53ppt課件（二）轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactors，TF）是一類(lèi)能與特異性DNA序列結(jié)合并調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)。基本轉(zhuǎn)錄因子：RNA聚合酶啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄時(shí)所必需的一類(lèi)蛋白質(zhì)，協(xié)助RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合并起始轉(zhuǎn)錄。RNApolⅠ、Ⅱ、Ⅲ的TF，稱(chēng)為T(mén)FⅠ、TFⅡ、TFⅢ；各有亞類(lèi)，在進(jìn)化中高度保守。54ppt課件參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ*TBP：TATA結(jié)合蛋白；**TAF：TBP輔助因子，人類(lèi)至少有12種TAF。不同TAF與TBP結(jié)合可結(jié)合不同的啟動(dòng)子。；解螺旋酶55ppt課件上游因子：與啟動(dòng)子上游元件如GC盒、CAAT盒結(jié)合的蛋白質(zhì)（如Sp1結(jié)合GC盒）?？烧T導(dǎo)因子：與增強(qiáng)子等遠(yuǎn)端調(diào)控序列結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子（如低氧誘導(dǎo)因子

HIF1）。輔激活因子（TAF）：TBP輔因子，參與誘導(dǎo)引起的轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)。中介子：在反式作用因子和RNApol之間起輔助作用的蛋白質(zhì)其他的反式作用因子56ppt課件Ⅱ型基因中的四類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子具體組分結(jié)合序列功能基本轉(zhuǎn)錄因子TBP,TFⅡA,B,E,F和HTBP結(jié)合TATA盒轉(zhuǎn)錄起始定位；轉(zhuǎn)錄起始和延長(zhǎng)輔激活因子TAFs和中介子在可誘導(dǎo)因子和上游因子與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶結(jié)合中起聯(lián)結(jié)和中介作用上游因子SP1、ATF、CTF等啟動(dòng)子上游元件協(xié)助基本轉(zhuǎn)錄因子，提高轉(zhuǎn)錄效率和專(zhuān)一性可誘導(dǎo)因子如MyoD、HIF-1等增強(qiáng)子等遠(yuǎn)隔序列時(shí)間和空間（組織）特異性地調(diào)控轉(zhuǎn)錄57ppt課件RNA聚合酶II與啟動(dòng)子的結(jié)合、啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄需要多種蛋白質(zhì)因子的協(xié)同作用。

通常包括：可誘導(dǎo)因子或上游因子與增強(qiáng)子或啟動(dòng)子上游元件的結(jié)合；轉(zhuǎn)錄因子在啟動(dòng)子處的組裝；輔激活因子和/或中介子在轉(zhuǎn)錄因子/RNA聚合酶II復(fù)合物與可誘導(dǎo)因子、上游因子之間的輔助和中介作用。因子和因子之間互相辨認(rèn)、結(jié)合，以準(zhǔn)確地控制基因是否轉(zhuǎn)錄、何時(shí)轉(zhuǎn)錄。58ppt課件（三）轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子，形成轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物（pre-initiationcomplex,

PIC）：

PIC

是一個(gè)閉合復(fù)合體：DNA(TATA)－TBP-A-B-F-E-H－RNA-polⅡ59ppt課件PIC的形成TFⅡD的TBP結(jié)合TATA盒；TFⅡB與TBP、DNA結(jié)合（TFⅡA配合）；TFⅡF與RNApol結(jié)合兩個(gè)復(fù)合體結(jié)合，TFⅡF與TFⅡB相互作用，協(xié)助RNApol結(jié)合啟動(dòng)子TFⅡE和H加入，形成閉合復(fù)合體，PIC形成開(kāi)放復(fù)合體形成，轉(zhuǎn)錄起始當(dāng)合成60-70nt時(shí)，TFⅡE和H釋放，轉(zhuǎn)錄進(jìn)入延長(zhǎng)期。TFⅡH（解旋酶）解開(kāi)DNA雙鏈，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄；使RNApol的CTD磷酸化（激酶活性）。60ppt課件（四）少數(shù)幾個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的搭配啟動(dòng)特定基因的轉(zhuǎn)錄為了保證轉(zhuǎn)錄的準(zhǔn)確性，不同基因需不同轉(zhuǎn)錄因子。發(fā)現(xiàn)的TF不斷增加。拼板理論：轉(zhuǎn)錄因子之間有不同的搭配少數(shù)幾個(gè)反式作用因子之間互相作用，再與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶搭配而有針對(duì)性地結(jié)合、轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的基因。估算300多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子即能滿(mǎn)足需要。61ppt課件真核生物轉(zhuǎn)錄起始的特點(diǎn)轉(zhuǎn)錄起始上游區(qū)段的調(diào)控序列更加復(fù)雜：包括啟動(dòng)子、啟動(dòng)子上游序列、增強(qiáng)子等RNA聚合酶和模板的結(jié)合更加復(fù)雜：不直接結(jié)合模板，需要眾多轉(zhuǎn)錄因子的參與。62ppt課件三、真核生物轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過(guò)程中沒(méi)有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象真核生物轉(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前移過(guò)程中處處都遇上核小體。轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過(guò)程中可以觀(guān)察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。63ppt課件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64ppt課件四、真核生物的轉(zhuǎn)錄終止和加尾修飾同時(shí)進(jìn)行真核生物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(gè)乃至上千個(gè)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(chēng)為轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)。65ppt課件5’------AAUAAA-5’------AAUAAA—Poly(A)RNA核酸酶-GUGUGUGAATAAA

GTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)5’5’3’3’RNA-pol真核生物的轉(zhuǎn)錄終止AAAAA…AAAAA66ppt課件真核生物RNA的加工Post-transcriptionalModificationofEukaryoticRNA第四節(jié)67ppt課件真核生物轉(zhuǎn)錄生成的RNA分子是初級(jí)RNA轉(zhuǎn)錄物，幾乎所有的初級(jí)RNA轉(zhuǎn)錄物都要經(jīng)過(guò)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。68ppt課件一、真核生物mRNA的加工包括首、尾修飾和剪接（一）前體mRNA在5’-末端加入“帽”結(jié)構(gòu)前體mRNA也稱(chēng)初級(jí)mRNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，或不均一核RNA（hnRNA)。大多數(shù)真核mRNA的5’-末端有帽子結(jié)構(gòu)。69ppt課件1、帽子結(jié)構(gòu)：7-甲基鳥(niǎo)苷三磷酸（m7Gppp-）70ppt課件5pppGp…5GpppGp…pppG

ppi加帽酶5

m7GpppGp…甲基轉(zhuǎn)移酶SAM2、帽子結(jié)構(gòu)的生成過(guò)程：5ppGp…加帽酶Pi55-三磷酸結(jié)構(gòu)71ppt課件HH帽子0型：m7GpppNp帽子1型：m7GpppNmpNp帽子2型：m7GpppNmpNmpNp72ppt課件3、帽子結(jié)構(gòu)的意義：可以保護(hù)mRNA免遭核酸酶的攻擊；與帽結(jié)合蛋白質(zhì)復(fù)合體結(jié)合，參與mRNA和核糖體的結(jié)合，啟動(dòng)蛋白質(zhì)的生物合成。73ppt課件真核生物成熟mRNA（除組蛋白），3’端都有polyA結(jié)構(gòu)，約為80至250個(gè)核苷酸之間。多聚腺苷酸尾的生成是多步驟過(guò)程，與轉(zhuǎn)錄終止同時(shí)進(jìn)行。

3’多聚腺苷酸化的過(guò)程如下：（二）前體mRNA在3’端特異位點(diǎn)斷裂并加上多聚腺苷酸尾74ppt課件AAUAAAG/U5’3’PolyA信號(hào)PolyA位點(diǎn)mRNA斷裂與聚腺苷酸化特異性因子（CPSF）G/U5’3’CPSF斷裂因子CFI,CFII,斷裂激動(dòng)因子CStFCPSFCStFCFICFII多聚腺苷酸聚合酶(PAP)CPSFCStFCFICFIIPAPATPPPiCFIICFICStF多聚腺苷酸結(jié)合蛋白Ⅱ（PABⅡ）CPSFAAAAAAAAAAOHPAPATPPPiPABⅡ快速多腺苷酸化，在足夠長(zhǎng)時(shí)終止CPSFAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAHOAAAAAAAAAAPAPPAP慢速多腺苷酸化CPSFAAAAAAAAAAOH形成CPSF-信號(hào)復(fù)合體CFI,CFII,CStF結(jié)合CPSF-信號(hào)復(fù)合體G/UP75ppt課件3’端polyA的意義

polyA維持mRNA作為翻譯模板的活性，增加mRNA本身穩(wěn)定性。76ppt課件序列分析證明mRNA來(lái)源于hnRNA，只是去除了大部分中間片斷。雜交實(shí)驗(yàn)證明hnRNA與DNA模板鏈完全互補(bǔ)；mRNA與DNA雜交，出現(xiàn)配對(duì)雙鏈區(qū)和鼓泡的單鏈區(qū)1.hnRNA和斷裂基因(splitegene)（三）前體mRNA的剪接DNAmRNA77ppt課件真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個(gè)編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔排列，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(chēng)為斷裂基因。斷裂基因(splitegene)CABD編碼區(qū)A、B、C、D非編碼區(qū)78ppt課件2.外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)外顯子：在斷裂基因及其初級(jí)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(xiàn)性表達(dá)而在剪接過(guò)程中被除去的核酸序列。少數(shù)真核基因無(wú)內(nèi)含子，如組蛋白基因、低等真核生物（釀酒酵母）。廣義的內(nèi)含子包括翻譯后刪除內(nèi)含子（胰島素原的C肽）。

最龐大的抗肌萎縮蛋白基因（106bp)分別有50多個(gè)外顯子和內(nèi)含子；內(nèi)含子的功能？79ppt課件雞卵清蛋白基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟的mRNA雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾套索RNA外顯子內(nèi)含子80ppt課件雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNA（7.7kb）mRNA（1.2kb）81ppt課件3.mRNA的剪接－－指去除hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子連接為成熟的mRNA，稱(chēng)為剪接。剪接接口：5’GU……AG3’

剪接的場(chǎng)所－－剪接體（超大分子復(fù)合體）

剪接體：由多種小分子核糖核蛋白(snRNP)組成

snRNP：是snRNA－蛋白質(zhì)復(fù)合體，其RNA和蛋白質(zhì)都高度保守。

snRNA有5種：U1、U2、U4、U5、U6，長(zhǎng)度100-300nt，富含尿嘧啶。82ppt課件mRNA的剪接機(jī)制E1E2①83ppt課件②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U55′GU….AG3′為剪接接口U2U2、U6形成催化中心U1、U2與內(nèi)含子兩端配對(duì)；U4、U5、U6加入；內(nèi)含子彎曲成套索，E1、E2靠近84ppt課件pG-OH(ppG-OH,pppG-OH)G-OHApGpGpU第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)第二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)GpUApG外顯子1內(nèi)含子外顯子2A-OHGpGpGpU剪接過(guò)程的二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)