生物化學：第八章 RNA的生物合成

第八章

RNA的生物合成RNA的生物合成包括轉錄和RNA的復制。轉錄（transcription）：以一段DNA的遺傳信息為模板，在RNA聚合酶作用下，合成出對應的RNA的過程(DNA指導的RNA合成）。轉錄產物：mRNA、rRNA、tRNA、小RNA除某些病毒基因組RNA外，絕大多數RNA分子都來自DNA轉錄的產物。轉錄研究的主要問題①RNA聚合酶②轉錄過程③轉錄后加工④轉錄的調控①~③是基本內容，④是目前研究的焦點，轉錄是基因表達的第一步，也是最關鍵的一步。轉錄水平的調控是基因調控的核心?；虮磉_的終產物：①RNA②蛋白質第一節(jié)

轉錄一、RNA聚合酶催化的轉錄過程（E.coli）王鏡巖P457圖36-21、

起始RNA聚合酶結合到DNA雙鏈的特定部位（啟動子區(qū)即RNA聚合酶識別結合和開始轉錄的基因中的一段DNA序列），局部解開雙螺旋，第一個核苷酸摻入轉錄起始位點，從此開始RNA鏈的延伸。在新合成的RNA鏈的5’末端，通常為pppG或pppA，即合成的第一個底物是GTP或ATP。因此RNA合成方向是5‘－3’。起始過程中，σ因子起關鍵作用，它能使聚合酶迅速地與DNA的啟動子結合，σ亞基與β’結合時，β’亞基的構象有利于核心酶與啟動子緊密結合。還常需要一些起始因子參與。正鏈（有意義鏈）：又叫編碼鏈，5‘－3’。與mRNA序列相同的DNA鏈。負鏈（反意義鏈）：模板鏈，3‘－5’。轉錄起點是+1，上游是-1。轉錄的起點核苷酸為+1，起點右邊為下游（轉錄區(qū)），用正數表示，起點左側為上游，用負數表示：-1，-2，-3。2、

延長轉錄起始后，σ亞基釋放，離開核心酶，使核心酶的β’亞基構象變化，與DNA模板親和力下降，在DNA上移動速度加快，使RNA鏈不斷延長。轉錄起始后，σ亞基便從全酶中解離出來，然后nusA亞基結合到核心酶上，由nusA亞基識別序列。常需要轉錄因子（DNA轉錄中協(xié)助轉錄的輔助因子）參與。3、

終止RNA聚合酶到達轉錄終止點（終止子區(qū)即基因中提供轉錄終子信號的DNA序列）時，在終止因子（DNA轉錄中協(xié)助RNA聚合酶識別終止信號的輔助因子）的幫助下，聚合反應停止，RNA鏈和聚合酶脫離DNA模板鏈，nusA又被σ亞基所取代。由此形成RNA聚合酶起始復合物與終止復合物兩種形式的循環(huán)?！颮NA轉錄合成的基本特征①底物：NTP（ATP、GTP、CTP、UTP）②RNA鏈生長方向：5’→3’③不需引物④需DNA模板，方向是3‘－5’?！镛D錄的起始由DNA上的啟動子區(qū)控制，轉錄的終止由DNA上的終止子控制，轉錄是通過DNA指導的RNA聚合酶來實現的。

★RNA的轉錄，起始于DNA模板的一個特定位點，并在另一位點終止，此轉錄區(qū)域稱為一個轉錄單位。一個轉錄單位可以是一個基因（真核即真核生物的mRNA為單順反子），也可以是多個基因（原核即原核生物的mRNA常為多順反子也有單順反子）?！锘虻霓D錄是有選擇性的，細胞不同生長發(fā)育階段和細胞環(huán)境條件的改變，將轉錄不同的基因。★轉錄與DNA復制的異同：相同：要有模板，新鏈延伸方向5’→3’，堿基的加入嚴格遵循堿基配對原則。相異：①復制需要引物，轉錄不需引物。②轉錄時，模板DNA的信息全保留，復制時模板信息是半保留。③轉錄時，RNA聚合酶只有5’→3’聚合作用，無5’→3’及3’→5’外切活性。二、

RNA聚合酶1、

E.coliRNA聚合酶（原核）E.coli和其它原核細胞只有一種RNA聚合酶，合成各種RNA（mRNA、tRNA、rRNA）。E.coliRNA聚合酶全酶（holoenzyme）分子量46萬Da，由六個亞基組成，α2ββ’σω，另有兩個Zn2+。不同的細菌，β’、β、α亞基分子量變化不大，σ亞基分子量變化較大，44KD~92KD。σ亞基的功能：無σ亞基的酶叫核心酶，核心酶只能使已開始合成的RNA鏈延長，而不具備起始合成活性，加入σ亞基后，全酶才具有起始合成RNA的能力，因此，σ亞基稱為起始因子。核心酶在DNA上滑動，σ亞基能增加酶與DNA啟動子的結合常數，增加停留時間，使聚合酶迅速找到啟動子并與之結合，σ亞基本身無催化活性。不同的σ因子識別不同的啟動子，從而表達不同的基因。不同的原核生物，都具有相同的核心酶，但σ亞基有所差別，這決定了原核基因表達的選擇性。E.coliRNA聚合酶各亞基的大小與功能：亞基亞基數分子量（KD）基因功能β’1160rpoC與模板DNA結合β1150rpoB與核苷酸結合，起始和催化部位。σ170rpoD起始識別因子α237rpoA與DNA上啟動子結合ω19----不詳

一個E.coli細胞中約有7000個RNA聚合酶分子，在任一時刻，大部分聚合酶（5000左右）正在參與RNA的合成，具體數量依生長條件而定?！颮NA聚合酶的催化活性：RNA聚合酶以完整的雙鏈DNA為模板，轉錄時DNA的雙鏈結構部分解開，轉錄后DNA仍然保持雙鏈的結構。

王鏡巖P456圖36-1RNA聚合酶的活性中心，p584圖20－5核心酶覆蓋60bp的DNA區(qū)域，其中解鏈部分17bp左右，RNA-DNA雜合鏈約12bp。純的RNA聚合酶，在離體條件下可轉錄雙鏈DNA，但在體內，DNA的兩條鏈中只有一條可用于轉錄，這可能是由于RNA聚合酶在分離時丟失了σ亞基引起的。解旋和重新螺旋化也是RNA聚合酶的內在特性，在酶的前端解螺旋，在后端以相反方向重新螺旋化，活體狀況中，可能還有其它酶活性來幫助調整DNA的拓撲學性質。37℃時，RNA聚合酶的聚合速度可達40~100個核苷酸/秒2、

真核生物RNA聚合酶三種細胞核內的RNA聚合酶：RNA聚合酶I轉錄rRNA，RNA聚合酶II轉錄mRNA和大多數核內小分子RNA，RNA聚合酶III轉錄tRNA和其它小分子RNA。這三種RNA聚合酶分子量都在50萬左右，亞基數分別為6-15。

線粒體和葉綠體RNA聚合酶，它們的結構簡單，能轉錄所有種類的RNA，類似于細菌RNA聚合酶。P589表20－1，王鏡巖表36-2真核生物RNA聚合酶的分類、分布及各自的功能

動物、植物、昆蟲等不同來源的細胞，RNApolⅠ對α-鵝膏蕈堿不敏感，RNApolⅡ對α-鵝膏蕈堿最敏感，可被低濃度的α-鵝膏蕈堿抑制，RNApolⅢ受高濃度的α-鵝膏蕈堿抑制，而酵母、昆蟲的RNApolⅢ不受抑制。3、

噬菌體T3和T7編碼的RNA聚合酶僅為一條分子量11KD的多肽鏈，這些聚合酶只需要識別噬菌體DNA的少數啟動子，并無選擇地與其作用，37℃時的聚合速度200nt/秒。三、

啟動子和轉錄因子啟動子：RNA聚合酶識別、結合并開始轉錄所必需的一段DNA序列，它不被轉錄。轉錄因子：RNA聚合酶在進行轉錄時，常需要一些輔助因子（蛋白質）參與作用，此類蛋白質統(tǒng)稱為轉錄因子。足跡法和DNA測序法確定啟動子的序列結構。P582圖20-3；王鏡巖p459圖36－4（一）

原核啟動子結構與功能不同的啟動子都存在共同的保守序列，包括RNA聚合酶識別位點和結合位點。（1）、-10序列（Pribnow框）：解鏈區(qū)在轉錄起點上游大約-10處，有一個6bp的保守序列TATAAT，稱Pribnow框。此段序列出現在-4到-13bp之間，每個位點的保守性在45%-100%。頻度：T89A89T50A65A65T100據預測，Pribnow框中，一開始的TA和第6位最保守的T在結合RNA聚合酶時起十分重要的作用。目前認為，Pribnow框決定轉錄方向。酶在此部位與DNA結合形成穩(wěn)定的復合物，Pribnow框中DNA序列在轉錄方向上解開，形成開放型起始結構，它是RNA聚合酶牢固的結合位點，是啟動子的關鍵部位。RNA聚合酶的結合，誘導富含AT的Pribnow框的雙鏈解開，然后進一步擴大成17個核苷酸長度的泡狀物，在泡狀物中RNA聚合酶從模板鏈開始轉錄RNA產物。（2）、

-35序列（Sexfamabox）：識別區(qū)只含-10序列的DNA不能轉錄，在-10序列上游還有一個保守序列，其中心約在-35位置，稱為-35序列，此序列為RNA酶的識別區(qū)域。各堿基出現頻率如下：T85T83G81A61C69A52，其中TTG十分保守。-35序列的功能：它是原核RNA聚合酶全酶依靠σ因子的初始識別位點。因此，-35序列對RNA聚合酶全酶有很高的親和性。-35序列的核苷酸結構，在很大程度上決定了啟動子的強度，RNA聚合酶易識別強的啟動子。-35序列提供RNA聚合酶識別信號，-10序列有助于DNA局部雙鏈解開，啟動子結構的不對稱性決定了轉錄的方向。（二）

真核啟動子真核生物有三種RNA聚合酶：RNA聚合酶I、II、III，分別轉錄rRNA、mRNA、tRNA和小分子RNA，這三類聚合酶的啟動子各有其結構特點。1.RNA聚合酶Ⅰ的啟動子主要控制rRNA的合成。

RNA聚合酶Ⅰ的啟動子由兩個元件或控制區(qū)組成:1)核心啟動子或核心元件位于起點附近，從－45至＋20。2）上游控制元件（UCE)位于－187至－107，富含G·C序列。結合了特異因子的UCE，可使單個核心啟動子的轉錄效率提高10~100倍。1、

RNA聚合酶Ⅱ的啟動子（1）、

TATA框（Hogness框）：解鏈區(qū)中心在-25至-30，長度7bp左右。堿基頻率：T82A97A85A63（T37）A83A50（T37）（全為A-T，少數含有一個G-C對）。此序列功能：使DNA雙鏈解開，并決定轉錄的起點位置，失去TATA框，轉錄將可能在許多位點上開始。TATA框的改變或缺失，直接影響DNA與酶的結合程度，會使轉錄起始點偏移，因此，TATA是絕大多數真核基因正確表達所必需的。由于RNA聚合酶分子有相對固定的空間結構，因此框的結合位點和轉錄反應催化位點的距離，決定了起始位點的正確選擇。啟動子特定序列和酶的正確結構，這兩者把酶置于一種正確的構象中，決定了識別的正確性和轉錄起始的正確性。（2）、

CAAT框：聚合酶識別結合區(qū)中心在-75處，9bp，共有序列GGT（G）CAATCT功能：與RNA聚合酶結合。（3）、

GC框：在CAAT框上游，序列GGGCGG，與某些轉錄因子結合。CAAT和GC框均為上游序列，對轉錄的起始頻率有較大影響。2、

RNApol

Ⅲ的啟動子RNApolⅢ的啟動子常在轉錄區(qū)內部即位于下游，但也有位于上游的。有三種類型，見書p591圖20－11。P365圖20-5由RNA聚合酶III轉錄的三個基因的啟動子四、

終止子和終止因子終止子：提供轉錄終止信號的一段DNA序列。終止因子：協(xié)助RNA聚合酶識別終止子的蛋白質輔助因子。有些終止子的作用可被特異的因子所阻止，使酶越過終止子繼續(xù)轉錄，稱為通讀，這類引起抗終止作用的蛋白質稱為抗終止因子。終止子位于已轉錄的序列中，DNA的終止子可被RNA聚合酶本身或其輔助因子識別。1、

大腸桿菌中的兩類終止子所有原核生物的終止子在終止點之前都有一個回文結構，它轉錄出來的RNA可以形成一個頸環(huán)式的發(fā)莢結構。P586圖20－7；王鏡巖P465圖36-11（1）、

不依賴于ρ的終止子（簡單終止子）簡單終止子除具有發(fā)夾結構外，在終止點前有一寡聚U序列，回文對稱區(qū)通常有一段富含GC的序列。寡聚U序列可能提供信號使RNA聚合酶脫離模板。（2）、

依賴ρ的終止子依賴ρ的終止子，必需在ρ因子存在時，才發(fā)生終止作用。終止點前無寡聚U序列，回文對稱區(qū)不富含GC。ρ因子是55KD的蛋白質，可水解三磷酸核苷。2、

抗終止作用通讀往往發(fā)生在強啟動子、弱終止子的基因上?？菇K止作用常見于某些噬菌體的時序控制。早期基因于后基因之間以終止子相隔開，通過抗終止作用可以打開后基因的表達。λ噬菌體前早期（immediateearly）基因的產物N蛋白就是一種抗終止因子。它與RNA聚合酶作用使其在左右兩個終止子處發(fā)生通讀，從而表達晚早期（delayedearly）基因。晚早期基因的產物Q蛋白也是一種抗終止因子，它能使晚早期基因得以表達。五、

轉錄過程的調節(jié)控制

基因的表達是受到嚴格的調節(jié)控制的，轉錄水平的調控是關鍵的環(huán)節(jié)，轉錄調控主要發(fā)生在起始和終止階段。時序調控：生長、發(fā)育、分化、時間程序。適應調控：細胞內外環(huán)境改變?？晌挥诨虻纳嫌位蛳掠螀^(qū)或內含子中。轉錄水平的調控取決于調節(jié)因子（RNA或蛋白質）與啟動子、增強子、終止子之間的相互作用。順式作用元件：指DNA上影響基因活性的遺傳元件，如啟動子、增強子、操縱基因﹑終止子等。反式作用元件（或因子）：調節(jié)基因的產物叫反式作用元件（或因子），如轉錄因子，調節(jié)蛋白和阻遏物等。結構基因：是編碼不同產物蛋白質或RNA的DNA序列。調節(jié)基因：是一種負責合成調節(jié)蛋白（阻遏物或激活蛋白）并控制操縱子基因表達的DNA序列。（一）

原核生物的轉錄調控1、

操縱子模型1960－1961年由Jacob和Monod提出乳糖操縱子模型（Lacoperonmodel)操縱子：原核生物基因表達的協(xié)調單位，包括結構基因、調節(jié)基因及由調節(jié)基因產物所識別的控制序列（啟動子、操縱基因）。調節(jié)基因的產物可以是負調節(jié)物（如阻遏蛋白），也可以是正調節(jié)物(激活蛋白），它們與操縱基因作用，關閉或打開結構基因的表達。兩種類型：酶的誘導（分解代謝中，如乳糖操縱子模型）和酶的阻遏。見王鏡巖p562圖39－212、

cAMP能促進許多原核生物的基因表達cAMP可以活化環(huán)腺苷酸受體蛋白（cAMPreceptorprotein，CRP），CRP作為一種廣譜性的正調節(jié)物，結合于被調控的啟動子上，促進RNA聚合酶與啟動子的結合，從而促進轉錄的進行。葡萄糖效應：培養(yǎng)基中葡萄糖含量較高時，細菌首先利用葡萄糖，阻遏利用其它底物的酶類的合成。原因：葡萄糖的降解物可以抑制腺苷酸環(huán)化酶的活力，并激活磷酸脂酶，因而降低cAMP的水平，使這些酶的基因不能轉錄。因此，CRP又稱降解物基因活化蛋白（catabolitegeneactivatorprotein,CAP）。受cAMP-CRP調節(jié)的操縱子（既代謝降解物敏感的操縱子）包括許多負責糖類分解代謝的誘導性啟動子，如乳糖操縱子，半乳糖操縱子，阿拉伯糖操縱子等，以及負責氨基酸合成代謝的可阻遏的操縱子，如Ile-Val操縱子（iLV）。調節(jié)子：受一種調節(jié)蛋白所控制的幾個操縱子構成的調節(jié)系統(tǒng)叫調節(jié)子。如cAMP-CRP對各種不同糖分解代謝和合成代謝的調節(jié)即屬于一種調節(jié)子。3、

衰減子的調控作用1）衰減子：是一種位于結構基因上游前導區(qū)的終止子。前導區(qū)編碼mRNA的前導序列，該序列可合成一段小肽（前導肽），它在翻譯水平上控制前導區(qū)轉錄的終止。因此，衰減子調控轉錄的機制是控制轉錄起始后是否繼續(xù)下去，而阻遏作用是調控轉錄的起始。2）最早是在大腸桿菌的色氨酸操縱子中發(fā)現的。3）許多氨基酸的合成的有關基因組中都存在衰減子的調節(jié)位點，生物體其他也有許多合成代謝的基因組也有衰減子的調控作用。（二）

真核生物的轉錄調控增強子：真核生物、病毒的基因組內，對轉錄起增強作用的一段DNA序列。它具有長距離效應，與方向無關，只作用于同一條DNA鏈上的啟動子。第二節(jié)

RNA轉錄后的加工RNA聚合酶合成的原初轉錄產物稱為前體RNA

，要經過剪切、修飾、拼接等過程，才能轉變成成熟的RNA分子，此過程稱RNA轉錄后的加工。（1）、

原核、真核的tRNA、rRNA細胞內的tRNA、rRNA相對穩(wěn)定，半衰期一般為幾個小時。所有的tRNA、rRNA都是由原初轉錄產物經過一系列的加工形成的：a.原初轉錄產物的5’是三磷酸（pppG、pppA），而成熟的tRNA、rRNA，5’是單磷酸。b.成熟tRNA、rRNA分子都比原初轉錄物小。c.所有的tRNA分子，都有原初轉錄物所沒有的稀有堿基（A、G、C、U以外的堿基）。（2）、

真核的mRNA單順反子（為一條多肽鏈編碼的mRNA)，壽命比原核mRNA的長。內含子、內元（intron）：在原初轉錄物中，通過RNA拼接反應而被去除的RNA序列，或基因中與這種序列對應的DNA序列。外顯子、外元（exon）：原初轉錄物通過RNA拼接反應后，而保留于成熟RNA中的序列，或基因中與成熟RNA對應的DNA序列。（3）、

原核mRNA多順反子(為二條或更多條多肽鏈編碼的mRNA)

，半衰期只有幾分鐘。原核生物沒有內含子。這是原核生物重要的調控機制，如果一種酶或蛋白質不再需要時，只需簡單地關閉其mRNA的合成就行了。前導序列：基因編碼后的mRNA的5‘不編碼核苷酸序列對應的基因中的一段DNA。間隔區(qū)：基因之間的DNA片斷。原核生物間隔區(qū)轉錄產物可以調節(jié)轉譯速度。一、原核生物RNA的加工（主要是tRNA、rRNA）1、

原核rRNA前體的加工（E.coli）王鏡巖P473圖36-13E.colirRNA前體的加工E.coli共有三種rRNA5SrRNA120b16SrRNA1541b23SrRNA2904brRNA原初轉錄物含6300個核苷酸，約30S。在原核生物中，rRNA基因與某些tRNA基因組成混合操縱子。這些操縱子在形成多順反子轉錄物后，先斷裂成為rRNA和tRNA的前體，然后進一步加工成熟。RNAaseⅢ是一種rRNA前體、多順反子mRNA前體加工的內切酶，識別特定的RNA雙螺旋區(qū)。RNAaseE也可識別P5（5SrRNA前體）兩端形成的雙螺旋區(qū)。大腸桿菌有7個rRNA的轉錄單位（操縱子），它們分散在基因組的各處。每個轉錄單位由16SrRNA、23SrRNA、5SrRNA以及一個或幾個tRNA基因所組成。每個操縱子中tRNA基因的種類、數量和位置都各不相同。2、

原核tRNA前體的加工

王鏡巖P474圖36-14

E.coli染色體基因組有60個tRNA基因。tRNA基因大多成簇存在，或與rRNA基因，或與蛋白質基因組成混合轉錄單位。tRNA前體加工步驟：a.核酸內切酶(RNAaseP、RNAaseF)在tRNA兩端切斷。b.核酸外切酶(RNAaseD)從3’端逐個切去附加序列。c.tRNA核苷酰轉移酶在tRNA3’端加上-CCA-OH。d.核苷的修飾（修飾酶）：甲基化酶/S-腺苷蛋氨酸（SAM），假尿苷合成酶?！?/p>

RNAaseP能識別空間結構，很干凈地切除tRNA前體的5’端。含有蛋白質和RNA（M1RNA）兩部分。M1RNA含375nt，在某些條件下，（提高[Mg2+]、或加入胺類），RNAaseP的M1RNA能單獨地切斷tRNA前體的5’端序列?！?/p>

RNAaseF不干凈地切除tRNA前體的3’端序列，需要RNAaseD進一步修剪。3、

原核mRNA前體的加工由單順反子構成mRNA，一般不需加工，一經轉錄，即可直接進行翻譯。有些多順反子構成的mRNA，須由核酸內切酶切成較小的mRNA，然后再進行翻譯。例：核糖體大亞基蛋白L10、L7、L12與RNA聚合酶β、β’亞基的基因組成混合操縱子。它在轉錄出多順反子mRNA后，由RNAaseⅢ將核糖體蛋白質基因與聚合酶亞基基因的mRNA切開，然后各自翻譯。該加工過程的意義：可對mRNA的翻譯進行調節(jié)，核糖體蛋白質的合成必須適應于rRNA的合成水平，而細胞內RNA聚合酶的合成水平則要低得多。兩者切開，有利于各自的翻譯調控。。二、

真核生物RNA的加工真核rRNA、tRNA前體的加工過程與原核的很相似，但mRNA的加工過程與原核的有很大不同。1、

真核rRNA前體的加工★真核生物核糖體的小亞基含：16-18SrRNA，大亞基含：26-28SrRNA、5SrRNA、5.8SrRNA（特有）。★真核rRNA基因拷貝數較多，幾十至幾千個之間。★真核rRNA基因也成簇排列在一起，18S、5.8S、28SrRNA基因組成一個轉錄單位，彼此被間隔區(qū)分開，由RNA聚合酶I轉錄生成一個長的rRNA前體。5SrRNA基因也成簇排列，間隔區(qū)不被轉錄，由RNA聚合酶III轉錄后經適當加工?！锊溉閯游铮?5SrRNA前體，含18S、5.8S、28SrRNA（核酸內切酶）果蠅：38SrRNA前體，含18S、5.8S、28SrRNA（核酸內切酶）酵母：37SrRNA前體，17S、5.8S、26SrRNA（核酸內切酶）5SrRNA前體也被加工成5SrRNA。★rRNA在成熟過程中可被甲基化，位點主要在核糖2’-OH上。真核rRNA甲基化程度比原核的高，約1-2%的核苷酸被甲基化?！镎婧松锏暮巳适莚RNA合成、加工和裝配成核糖體的場所，大、小亞基分別組裝后，通過核孔轉移到胞質中參與核糖體循環(huán)。2、

真核tRNA前體的加工★真核tRNA基因的數目比原核tRNA的要多的多。例如，E.coli有60個tRNA基因，啤酒酵母250個，果蠅850個，爪蟾1150個，人1300個?！镎婧藅RNA基因也成簇排列，被間隔區(qū)分開，tRNA基因由RNA聚合酶Ⅲ轉錄?！镎婧藅RNA前體的剪切、修飾過程與原核相似。3、

真核生物mRNA前體的加工mRNA原初轉錄物是分子量很大的前體，在核內加工過程中形成分子大小不等的中間產物，它們被稱為核內不均一RNA（hnRNA）。其中，約有25%可轉變成成熟的mRNA。hnRNA半壽期很短，比細胞質中的mRNA更不穩(wěn)定，一般在幾分鐘至1小時。而細胞質mRNA的半壽期為1-10小時，神經細胞mRNA最長可達數年?！飄nRNA轉變成mRNA的加工過程主要包括：a.5’末端形成帽子結構b.3’末端切斷并加上polyAc.剪接除去內含子對應的序列d.甲基化（1）、

5’末端加帽反應步驟P477，共四步。

RNA三磷酸酶，mRNA鳥苷酰轉移酶，mRNA（鳥嘌呤-7）甲基轉移酶，mRNA（核苷-2’）甲基轉移酶。由于甲基化的程度不同，有三種類型的帽子：CAPO型，CAPI型，CAPII型。

★5’帽子也出現于hnRNA，說明加帽過程可能在轉錄的早期階段或轉錄終止前就已完成?！?’帽子的功能a.在翻譯過程中起信號識別作用，協(xié)助核糖體與mRNA結合，使翻譯從AUG開始。b.保護mRNA，避免5’端受核酸外切酶的降解。（2）、

3’端加polyAhnRNA鏈由RNAaseⅢ切斷，由多聚腺苷酸聚合酶催化，加上polyA920-200個腺苷酸殘基），ATP為供體。高等真核生物和病毒的mRNA在靠近3’端區(qū)都有一段非常保守的序列AAUAAA，這一序列離多聚腺苷酸加入位點的距離在11-30nt范圍之內。核內hnRNA的3’端也有多聚腺苷酸，表明加尾過程早在核內已經完成。hnRNA中的poly（A）比mRNA略長，平均150-200nt?！飌olyA的功能:a.防止核酸外切酶對mRNA信息序列的降解，起緩沖作用。b.與mRNA從細胞核轉移到細胞質有關。3’脫氧腺苷（既冬蟲夏草素）是多聚腺苷酸化的特異抑制劑，但它不抑制hnRNA的轉錄。（3）、

mRNA甲基化某些真核mRNA內部有甲基化的位點，主要是在N6-甲基腺嘌呤（m6A）。三、

RNA的拼接和催化作用（內含子的切除）多數真核基因是斷裂基因，其轉錄產物通過拼接，去除內含子，使編碼區(qū)（外顯子）成為連續(xù)序列。有些內含子可以催化自身的拼接（self-splicing）,有些內含子需要在有關酶的作用下才能拼接。1、

tRNA前體的拼接酵母tRNA約有400個基因，有內含子的基因約占1/10，內含子長度14-46bp，沒有保守性。P483圖36-23酵母tRNAPhe及其前體的結構P483圖36-24酵母和植物tRNA前體的拼接過程

切除內含子的酶識別的是tRNA的二級結構，而不是保守序列。核酸內切酶環(huán)磷酸二脂酶激酶連接酶磷酸脂酶2、

四膜蟲rRNA前體的自我拼接四膜蟲35SrRNA前體，經加工可以生成5.8S、17S和26SrRNA。某些品系的四膜蟲在其26SrRNA基因中有一個內含子，35SrRNA前體需要拼接除去內含子。該拼接過程只需一價和二價陽離子和鳥苷酸(提供3’-OH)，無需能量和酶，稱為自我拼接

P479圖36-18四膜蟲rRNA前體的自我拼接3、

mRNA前體的拼接GT-AG規(guī)律：真核生物所有編碼蛋白質的核結構基因，其內含子的左端均為GT，右端均為AG。此規(guī)律稱GT-AG規(guī)律（此規(guī)律不適合于線粒體、葉綠體的內含子，也不適合于tRNA和某些rRNA的核結構基因）酵母核基因的內含子在靠近3’端還有一個保守序列，與5’端序列互補，稱為TACTAACbox，也與拼接有關。外顯子內含子A64G73G100T100A62A68G84T63……6Py74-84NC65A100G100N外顯子真核細胞內存在許多種類的小分子RNA（核內小RNA（snRNA），細胞質小RNA（scRNA）），大小在100-300nt。有些由聚合酶III轉錄，有些由聚合酶II轉錄。重要的snRNA有U系列snRNA，因其尿嘧啶含量高而得名。U系列snRNA通常都與多肽或蛋白質結合形成核糖核蛋白顆粒（RNP）。U-snRNA參與hnRNA的拼接過程。U3-snRNA與rRNA前體的加工有關，U1、U2、U4、U5、U6可能都與hnRNA的加工有關。

P378圖20-12U1-snRNA的5’端序列與hnRNA內含子拼接處的序列互補

P482圖36-22hnRNA的拼接過程★真核生物編碼蛋白質的核基因內含子屬于II類內含子（反式剪接）四、

RNA的催化功能

1、

I類內含子的自我剪接（順式剪接）I類內含子包括四膜蟲rRNA的內含子，幾種酵母線粒體的內含子，噬菌體T4胸苷酸合成酶的內含子等。這些內含子有較大的同源性，可自我拼接。1981，Cech（美國），四膜蟲rRNA前體（約6400nt）能自動切除413個nt的內含子，然后加工生成5.8S、17S、26SrRNA。1984，Apirion（美國），噬菌體T4的RNA可以在沒有蛋白質參與下自我斷裂，由215nt前體鏈切下76nt。2、

獨具催化活性的小分子RNA1984，Altman，Pace（美國），細菌加工tRNA前體的酶—RNAaseP中的M1RNA（375nt）在高濃度的Mg2+或胺類存在時能單獨切下tRNA前體的5’端。1，4-α葡聚糖分支酶中的RNA（31nt）也單獨具有分支酶活力。真核的U-snRNA催化rRNA前體、hnRNA前體的加工第三節(jié)

RNA的復制有些RNA病毒，進入寄主細胞后，借助復制酶而進行RNA病毒的復制。RNA病毒的RNA復制酶具有很強的模板特異性，只識別病毒自身的RNA，它以病毒RNA為模板，合成與模板性質相同的RNA。一、

噬菌體QβRNA的復制★噬菌體Qβ：直徑20nm，正十二面體，含30%RNA，其余為蛋白質，單鏈RNA（＋），4500個核苷酸，編碼3-4個蛋白質?！锘蚪M結構：5’端——成熟蛋白（A或A2蛋白）基因——外殼蛋白（或A1蛋白）基因——復制酶β亞基基因——3’端★Qβ復制酶：αβγδ四個亞基，只有β是自己編碼，其余三個亞基來自寄主細胞。

P492表36-8Qβ復制酶亞基的性質和功能

★噬菌體QβRNA的復制過程：進入E.coli細胞后，其RNA即作為mRNA，首先直接合成與病毒繁殖有關的蛋白質（包括復制酶β亞基）。然后在Qβ特異的RNA復制酶下開始病毒RNA的復制。★QβRNA翻譯和復制的自我調節(jié)：P492圖36-33QβRNA的高級結構（雙螺旋區(qū)的結構）參與翻譯的調節(jié)控制：（1）只有剛復制的QβRNA（＋），成熟蛋白基因才能翻譯。（2）

核糖體能直接啟動外殼蛋白基因的翻譯（3）

復制酶β亞基基因只有在外殼蛋白合成時雙鏈打開才能進行翻譯?！颭βRNA的翻譯、復制還受寄主細胞調節(jié)：以正鏈