-RNA的生物合成課件

17四月2024RNA的生物合成目錄第一節(jié)不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄第二節(jié)原核生物RNA的合成第三節(jié)原核轉(zhuǎn)錄調(diào)控第四節(jié)真核生物RNA的合成及其調(diào)控第五節(jié)

RNA的轉(zhuǎn)錄后加工第一節(jié)不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄ACGACGUU模板DNA5′3′5′3′新合成RNA

轉(zhuǎn)錄是在DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶的催化下，按照堿基配對(duì)的原則，以四種核苷酸為原料合成一條與模板DNA互補(bǔ)的RNA的過(guò)程。由于RNA的轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板而進(jìn)行的，所以又將這種轉(zhuǎn)錄方式稱為不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄。DNA的有義鏈和反義鏈

啟動(dòng)子（promoter)

終止子(terminator)模板鏈（templatestrand）反意義鏈(antisensestrand)有意義鏈(sensestrand)非信息區(qū)DNA5′5′3′3′RNA的轉(zhuǎn)錄從DNA模板的特定位點(diǎn)開(kāi)始，并在一定的位點(diǎn)終止，此轉(zhuǎn)錄區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)轉(zhuǎn)錄單位。5

3

3

5

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)錄方向第二節(jié)原核生物RNA的合成原核生物中的RNA聚合酶原核生物的啟動(dòng)子原核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程大腸桿菌RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)示意圖核心酶(α2ββ

ω)β’：和模板DNA結(jié)合β：與NTP結(jié)合并催化聚合反應(yīng)α：二聚體參與RNA聚合酶的組裝ω：？：識(shí)別啟動(dòng)子，起始因子全酶(αββ

ω

)起始因子

RNA聚合酶沒(méi)有3’-5’外切酶活性，缺少校對(duì)功能；可被利福平和利福霉素抑制啟動(dòng)子(promoter)是指DNA分子上被RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合形成起始轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的區(qū)域，它還包括一些調(diào)節(jié)蛋白因子的結(jié)合位點(diǎn)。無(wú)論是原核生物還是真核生物，啟動(dòng)子是控制轉(zhuǎn)錄起始的序列，并決定著某一基因的表達(dá)強(qiáng)度。與RNA聚合酶親和力高的啟動(dòng)子，其起始頻率和效率均高。盡管啟動(dòng)子的DNA序列不能像轉(zhuǎn)錄區(qū)域的DNA序列能轉(zhuǎn)變成RNA或蛋白質(zhì)，從而體現(xiàn)出它所貯存在信息，但是啟動(dòng)子的DNA序列本身也可以提供上面所說(shuō)的特定的信號(hào)。

原核生物的啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄區(qū)域啟動(dòng)子終止子轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)－1＋1編碼鏈模板鏈DNARNA原核生物的啟動(dòng)子所處位置RNA的轉(zhuǎn)錄單元示意圖轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)：在多數(shù)情況（>90％）下為嘌呤，常見(jiàn)序列為CAT，A為轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)，有時(shí)為G。-10區(qū)：T80A95T45A60A50T96——Pribnow框，結(jié)合位點(diǎn)-35區(qū)：T82T84G78A65C34A45——Sextama框，識(shí)別位點(diǎn)-10區(qū)和-35區(qū)間的距離：90％為16－19bp-10區(qū)到轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的距離：7bp原核生物的啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)101-10-20-30-40轉(zhuǎn)錄

（DNA指導(dǎo)下RNA的合成）起始階段延長(zhǎng)階段終止階段RNA合成過(guò)程起始雙鏈DNA局部解開(kāi)磷酸二酯鍵形成終止階段解鏈區(qū)到達(dá)基因終點(diǎn)延長(zhǎng)階段5

3

RNA

終止子(terminator)5

RNA聚合酶5

3

5

3

5

5

3

啟動(dòng)子

RNA合成的起始過(guò)程啟動(dòng)子RNA聚合酶

-10-35RNA聚合酶

閉合性復(fù)合物的形成開(kāi)放性復(fù)合物的形成起始轉(zhuǎn)錄泡（17bp）合成7~10bp的RNARNA聚合酶

RNA聚合酶

RNA聚合酶

RNA聚合酶

RNA聚合酶

RNA聚合酶σ因子的脫落轉(zhuǎn)錄起始的結(jié)束

RNA鏈的延伸圖解解鏈RNA聚合酶RNA-DNA雜交螺旋RNA單鏈DNA雙鏈一、原核生物的終止子(1)不依賴ρ因子的終止子(內(nèi)在終止子)：發(fā)夾結(jié)構(gòu)(富含GC對(duì))：為轉(zhuǎn)錄的終止提供了機(jī)會(huì)多聚U串：RNA聚合酶與模板的解離提供信號(hào)

(2)依賴ρ因子的終止子ρ因子可識(shí)別終止位點(diǎn)上游50-90bp的區(qū)域。分析這段RNA序列發(fā)現(xiàn)，C含量多，G含量少。另外，依賴ρ因子的終止子雖有發(fā)夾結(jié)構(gòu)，但GC含量低，缺少U串。二、真核生物的終止子

目前了解較少。不同的RNA聚合酶有不同的終止子。

原核生物的終止子第三節(jié)原核轉(zhuǎn)錄調(diào)控

操縱子是原核生物染色體上控制蛋白質(zhì)合成的功能單位，包括結(jié)構(gòu)基因區(qū)和調(diào)控區(qū)，有些操縱子還包括其它位點(diǎn)。乳糖操縱子（lacoperon）色氨酸操縱子原核生物酶合成調(diào)節(jié)的遺傳機(jī)制

操縱子學(xué)說(shuō)1.操縱子——原核轉(zhuǎn)錄調(diào)控的主要形式在細(xì)菌基因組中，編碼一組在功能上相關(guān)的蛋白質(zhì)的幾個(gè)結(jié)構(gòu)基因，與共同的控制位點(diǎn)組成一個(gè)基因表達(dá)的協(xié)同單位，稱為操縱子(operon)。RPOS1S2Sn調(diào)節(jié)基因啟動(dòng)子操縱基因結(jié)構(gòu)基因…………..結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄翻譯阻遏蛋白激活蛋白調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)乳糖操縱子的負(fù)控誘導(dǎo)調(diào)控模式LacZLacYOTRCAP基因TCAP結(jié)合部位RNA聚合酶PmRNACAPcAMP-CAPmRNAZmRNAYmRNAa

cAMP降低cAMP濃度使CAP呈失活狀態(tài)葡萄糖分解代謝產(chǎn)物腺苷酸環(huán)化酶磷酸二酯酶ATPcAMP5'-AMP抑制激活葡萄糖降解物與cAMP的關(guān)系CAP：降解物基因活化蛋白（catabolicgeneactivationprotein）乳糖操縱子的正調(diào)控LacA色氨酸操縱子色氨酸操縱子的負(fù)控阻遏作用色氨酸操縱子的前導(dǎo)區(qū)前導(dǎo)肽色氨酸操縱子的衰減機(jī)制stopstop暫停發(fā)夾構(gòu)象抗終止構(gòu)象色氨酸操縱子的衰減機(jī)制色氨酸操縱子的衰減機(jī)制第四節(jié)真核生物RNA的合成及其調(diào)控RNA聚合酶

RNA聚合酶I:定位核仁,轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物45srRNA前體RNA聚合酶Ⅱ:定位核質(zhì)，轉(zhuǎn)錄核不均一RNA(hnRNA)RNA聚合酶Ⅲ:定位核質(zhì)，轉(zhuǎn)錄tRNA及小分子量RNA真核生物的啟動(dòng)子

RNA聚合酶Ⅱ的啟動(dòng)子中元件分為3類基礎(chǔ)元件+上游元件+應(yīng)答元件真核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程真核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控TATA盒CAAT盒GC盒

增強(qiáng)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(dòng)子保守序列第五節(jié)RNA的轉(zhuǎn)錄后加工由RNA聚合酶最初合成的RNA都是不成熟的RNA前體，需要經(jīng)過(guò)加工才能形成有功能的RNA。對(duì)不成熟的RNA前體進(jìn)行加工的過(guò)程就稱為RNA的轉(zhuǎn)錄后加工（post-transcriptionalprocessing）。加工過(guò)程包括剪掉內(nèi)含子并將外顯子拼接起來(lái)，這個(gè)過(guò)程叫做剪接。加工的過(guò)程還包括兩個(gè)末端的切除及形成特殊的結(jié)構(gòu)，修飾特定的堿基或核糖分子。原核生物RNA轉(zhuǎn)錄后加工真核生物RNA轉(zhuǎn)錄后加工真核和原核生物轉(zhuǎn)錄的差別原核生物中mRNA前體的加工

原核生物往往是多個(gè)結(jié)構(gòu)基因利用共同的啟動(dòng)子和共同的終止信號(hào)轉(zhuǎn)錄形成一條mRNA分子，但是蛋白質(zhì)是單獨(dú)形成的，稱為多順?lè)醋?。原核生物中tRNA前體分子的加工c、修飾：形成稀有堿基如DH2。RNAasePRNAaseFRNAasePRNAaseFRNAaseDRNAaseDACC

表示核酸內(nèi)切酶的作用表示核苷酸轉(zhuǎn)移酶的作用表示核酸外切酶的作用

表示異構(gòu)化酶的作用

原核生物中rRNA前體的加工

甲基化作用專一核酸內(nèi)切酶30S前體17StRNA25S專一核酸外切酶16SrRNAtRNA23SrRNA5S

rRNA專一核酸外切酶真核細(xì)胞mRNA的加工5′“帽子”P(pán)olyA

3′

順?lè)醋?cistron)

m7G-5′ppp-N-3′pAAAAAAAA-OH

5′端接上一個(gè)“帽子”(CAP)結(jié)構(gòu)

3′端添加PolyA“尾巴”,由RNA末端核苷酸轉(zhuǎn)移酶催化

剪接：剪去內(nèi)含子(intron)，拼接外顯子(extron)真核生物中mRNA內(nèi)含子的剪接真核生物mRNA內(nèi)含子的剪接機(jī)制5’3’前體mRNA5’剪接位3’剪接位外顯子5’3’HOA5’3’HO-A5’3’成熟mRNAA3’-HO+真核生物和原核生物轉(zhuǎn)錄的差別DNA核核糖體新生蛋白質(zhì)真核生物原核生物mRNA前體轉(zhuǎn)運(yùn)加工mRNAmRNA

真核生物中轉(zhuǎn)錄與翻譯在不同的區(qū)域

RNA聚合酶不相同

啟動(dòng)子不同

轉(zhuǎn)錄后RNA加工修飾不同DNA和RNA合成的比較問(wèn)答題1、比較DNA復(fù)制與RNA轉(zhuǎn)錄的異同。2、比較DNA聚合酶與RNA聚合酶催化作用的異同。3、DNA復(fù)制的高度準(zhǔn)確性是通過(guò)什么來(lái)實(shí)現(xiàn)的？4、肽鏈合成后的加工處理主要有哪些方式？5、何謂基因工程？簡(jiǎn)述其基本理論、基本過(guò)程及應(yīng)用價(jià)值名詞解釋中心法則半保留復(fù)制轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄翻譯有意義鏈反意義鏈內(nèi)含子外顯子岡崎片段突變?cè)松锏膯?dòng)子

典型的原核生物的啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)：-35區(qū)、16-19bp的間隔區(qū)、-10區(qū)和轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)，-10區(qū)到轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的距離為7bp。TTGACAAACTGTPribnowbox(結(jié)合位點(diǎn))TATAATPuATATTAPySextama框(識(shí)別位點(diǎn))5

3

開(kāi)始轉(zhuǎn)錄(起始位點(diǎn))-35區(qū)-10區(qū)5

5

RNA聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因3

3

1-30-5010-10-40-203

5

-50-20-20-10-201-10原核生物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合