藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控

轉(zhuǎn)錄(transcription)生物體以DNA為模板合成RNA過程。

轉(zhuǎn)錄RNADNA

年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第1頁(yè)復(fù)制和轉(zhuǎn)錄區(qū)分年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第2頁(yè)參加轉(zhuǎn)錄物質(zhì)原料:

NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:

DNA酶:

RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其它蛋白質(zhì)因子年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第3頁(yè)第一節(jié)RNA生物合成（轉(zhuǎn)錄）（一）轉(zhuǎn)錄模板（二）RNA聚合酶（三）酶與模板識(shí)別結(jié)合（四）原核生物轉(zhuǎn)錄過程（五）真核生物轉(zhuǎn)錄過程（六）真核生物轉(zhuǎn)錄后修飾（七）RNA復(fù)制年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第4頁(yè)（一）轉(zhuǎn)錄模板DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因(structuralgene)。DNA雙鏈中按堿基配對(duì)規(guī)律能指導(dǎo)轉(zhuǎn)錄生成RNA一股單鏈，稱為模板鏈(templatestrand)，也稱作有意義鏈或Watson鏈。相正確另一股單鏈?zhǔn)蔷幋a鏈(codingstrand)，也稱為反義鏈或Crick鏈。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第5頁(yè)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)錄翻譯年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第6頁(yè)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)錄方向年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第7頁(yè)不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄(asymmetrictranscription)

在DNA分子雙鏈上某一區(qū)段，一股鏈用作模板指導(dǎo)轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄；模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一條單鏈上。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第8頁(yè)（二）RNA聚合酶1、原核生物RNA聚合酶年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第9頁(yè)關(guān)鍵酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)

年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第10頁(yè)RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)結(jié)合年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第11頁(yè)2、真核生物RNA聚合酶年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第12頁(yè)（三）模板上酶識(shí)別、結(jié)合原核生物一個(gè)轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子(operon)，包含若干個(gè)結(jié)構(gòu)基因及其上游(upstream)調(diào)控序列。

5

3

3

5

結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列RNA-polRNA聚合酶結(jié)合模板DNA部位，稱為開啟子(promoter)。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第13頁(yè)RNA聚合酶保護(hù)法年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第14頁(yè)開始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35區(qū)(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10區(qū)1-30-5010-10-40-205

3

3

5

原核生物開啟子保守序列RNA-pol識(shí)別位點(diǎn)(recognitionsite)5

5

RNA聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因3

3

年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第15頁(yè)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)錄起始真核生物開啟子保守序列年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第16頁(yè)1、轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始需處理兩個(gè)問題：RNA聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板起始區(qū)域。DNA雙鏈解開，使其中一條鏈作為轉(zhuǎn)錄模板。（四）原核生物轉(zhuǎn)錄過程年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第17頁(yè)②DNA雙鏈解開①RNA聚合酶全酶(2)與模板結(jié)合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RNApol(

2

)-DNA-pppGpN-OH3

轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物:5

-pppG-OH+

NTP

5

-pppGpN

-OH3

+ppi轉(zhuǎn)錄起始過程年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第18頁(yè)2、轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)①

亞基脫落，RNA–pol聚合酶關(guān)鍵酶變構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，沿著DNA模板前移；

②在關(guān)鍵酶作用下，NTP不停聚合，RNA鏈不停延長(zhǎng)。(NMP)n

+

NTP

(NMP)n+1

+PPi年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第19頁(yè)目錄年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第20頁(yè)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第21頁(yè)5

3

DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中羽毛狀現(xiàn)象核糖體RNARNA聚合酶年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第22頁(yè)依賴Rho(ρ)因子轉(zhuǎn)錄終止非依賴Rho因子轉(zhuǎn)錄終止3、轉(zhuǎn)錄終止指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進(jìn)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來。分類年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第23頁(yè)ATP依賴Rho因子轉(zhuǎn)錄終止年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第24頁(yè)非依賴Rho因子轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，有些特殊堿基序列，轉(zhuǎn)錄出RNA后，RNA產(chǎn)物形成特殊結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第25頁(yè)5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5

TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3

DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`莖環(huán)(stem-loop)/發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第26頁(yè)莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止機(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′pppG53

35RNA-pol年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第27頁(yè)（五）真核生物轉(zhuǎn)錄起始1、轉(zhuǎn)錄起始真核生物轉(zhuǎn)錄起始上游區(qū)段比原核生物多樣化，轉(zhuǎn)錄起始時(shí)，RNA-pol不直接結(jié)合模板，其起始過程比原核生物復(fù)雜。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第28頁(yè)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒增強(qiáng)子順式作用元件(cis-actingelement)①轉(zhuǎn)錄起始前上游區(qū)段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八聚體年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第29頁(yè)②轉(zhuǎn)錄因子能直接、間接識(shí)別和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA蛋白質(zhì)，現(xiàn)已發(fā)覺數(shù)百種，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，則稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactors,TF)。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第30頁(yè)參加RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄TFⅡ

年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第31頁(yè)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，而需依靠眾多轉(zhuǎn)錄因子。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第32頁(yè)P(yáng)OL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡ催化轉(zhuǎn)錄PICPOL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA復(fù)合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC組裝完成，TFⅡH使CTD磷酸化年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第33頁(yè)④

模板理論(piecingtheory)一個(gè)真核生物基因轉(zhuǎn)錄需要3至5個(gè)轉(zhuǎn)錄因子。轉(zhuǎn)錄因子之間相互結(jié)合，生成有活性，有專一性復(fù)合物，再與RNA聚合酶搭配而有針對(duì)性地結(jié)合、轉(zhuǎn)錄對(duì)應(yīng)基因。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第34頁(yè)2、轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)真核生物轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過程與原核生物大致相同，但因有核膜相隔，沒有轉(zhuǎn)錄與翻譯同時(shí)現(xiàn)象。RNA-pol前移處處都遇上核小體。轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過程中能夠觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第35頁(yè)RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)中核小體移位轉(zhuǎn)錄方向年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第36頁(yè)5

------AAUAAA-5

------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止修飾點(diǎn)5

5

3

3

3加尾AAAAAAA······3mRNA3、轉(zhuǎn)錄終止——和轉(zhuǎn)錄后修飾親密相關(guān)。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第37頁(yè)幾個(gè)主要修飾方式①

剪接(splicing)②

剪切(cleavage)③修飾(modification)④添加(addition)（六）真核生物轉(zhuǎn)錄后修飾年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第38頁(yè)1、真核生物mRNA轉(zhuǎn)錄后加工①加帽子5

端形成帽子結(jié)構(gòu)(m7GpppGp—)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第39頁(yè)帽子結(jié)構(gòu)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第40頁(yè)5pppGp…5GpppGp…pppGppi鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶5

m7GpppGp…甲基轉(zhuǎn)移酶SAM帽子結(jié)構(gòu)生成5ppGp…磷酸酶Pi年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第41頁(yè)3

端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)②加尾巴但多聚A尾形成并不是簡(jiǎn)單地加入A,而是先要在mRNA前體3‘末端切除一些多出附加核苷酸,然后再加入多聚A。在mRNA前體3’末端11-30核苷酸處有一段AAUAA保守序列,在U7-snRNP幫助下識(shí)別,由一個(gè)特異核酸內(nèi)切酶催化切除多出核苷酸。隨即,在多聚A聚合酶催化下,發(fā)生聚合反應(yīng)形成了3‘末端多聚A尾。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第42頁(yè)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第43頁(yè)③mRNA剪接hnRNA和snRNA核內(nèi)初級(jí)mRNA稱為雜化核RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)snRNA(smallnuclearRNA)核內(nèi)蛋白質(zhì)小分子核糖核酸蛋白體（并接體,splicesome）snRNA年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第44頁(yè)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)相互間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因。斷裂基因(splitegene)CABD編碼區(qū)A、B、C、D非編碼區(qū)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第45頁(yè)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)，并表示為成熟RNA核酸序列。內(nèi)含子隔斷基因線性表示而在剪接過程中被除去核酸序列。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第46頁(yè)雞卵清蛋白基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟mRNA雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第47頁(yè)雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNAmRNA年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第48頁(yè)內(nèi)含子分類依據(jù)基因類型和剪接方式，通常把內(nèi)含子分為4類。I：主要存在于線粒體、葉綠體及一些低等真核生物rRNA基因；II：也發(fā)覺于線粒體、葉綠體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是mRNA；III：是常見形成套索結(jié)構(gòu)后剪接，大多數(shù)mRNA基因有這類內(nèi)含子；IV：是tRNA基因及其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中內(nèi)含子，剪接過程需酶及ATP。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第49頁(yè)mRNA剪接方式——除去hnRNA中內(nèi)含子，將外顯子連接。snRNP與hnRNA結(jié)合成為并接體①年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第50頁(yè)②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第51頁(yè)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剪接過程二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)

年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第52頁(yè)?RNA編輯作用說明，基因編碼序列經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后加工，是可有多用途分化，所以也稱為分化加工(differentialRNAprocessing)。④mRNA編輯(mRNAediting)人類apoB基因mRNA（14500個(gè)核苷酸）肝臟apoB100（分子量為500000）腸道細(xì)胞apoB48（分子量為240000）mRNA編輯6666位C→U結(jié)果CAA→UAA年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第53頁(yè)2、tRNA轉(zhuǎn)錄后加工tRNA前體RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第54頁(yè)RNAaseP、內(nèi)切酶年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第55頁(yè)tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶、連接酶ATPADP年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第56頁(yè)堿基修飾（2）還原反應(yīng)如：UDHU（3）核苷內(nèi)轉(zhuǎn)位反應(yīng)如：Uψ（4）脫氨反應(yīng)如：A

I如：AAm（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第57頁(yè)3、rRNA轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄45S-rRNA剪接18S-rRNA5.8S和28S-rRNArDNA內(nèi)含子內(nèi)含子28S5.8S18S年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第58頁(yè)（七）RNA復(fù)制有些病毒如噬菌體f2、MS2、R17和Qβ等均含有RNA基因組。這些RNA病毒染色體為單鏈RNA,在病毒蛋白質(zhì)合成中含有mRNA功效。病毒RNA進(jìn)入宿主細(xì)胞后,還可進(jìn)行復(fù)制,即在RNA指導(dǎo)RNA聚合酶(RNA-directedRNApolymerase,RDRP)或稱RNA復(fù)制酶(RNAreplicase)催化下進(jìn)行RNA合成反應(yīng)。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第59頁(yè)RNA復(fù)制酶分子量約為210000,由四個(gè)亞基組成。其中只有一個(gè)分子量為65000亞基,是病毒RNA復(fù)制酶基因產(chǎn)物,其結(jié)構(gòu)中含有復(fù)制酶活性部位。其它三個(gè)亞基全是宿主細(xì)胞中正常合成蛋白質(zhì)。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第60頁(yè)RNA復(fù)制酶還需要有宿主細(xì)胞中三種蛋白質(zhì)因子幫助其發(fā)揮作用。它們是延長(zhǎng)因子TU(分子量30000)和Ts(分子量45000),以及S1(分子量70000)。這些因子能夠幫助RNA復(fù)制酶定位并結(jié)合于病毒RNA3’末端,引發(fā)RNA復(fù)制。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第61頁(yè)RNA復(fù)制酶催化合成反應(yīng)是以RNA為模板,由5'→3'方向進(jìn)行RNA鏈合成。反應(yīng)機(jī)理與其它核酸模板指導(dǎo)核酸合成反應(yīng)相同。RNA復(fù)制酶缺乏校對(duì)功效內(nèi)切酶活性,所以RNA復(fù)制錯(cuò)誤率較高,這與DNA指導(dǎo)RNA聚合反應(yīng)情況是相類似。RNA復(fù)制酶只是特異地對(duì)病毒RNA起作用,而宿主細(xì)胞RNA普通并不進(jìn)行復(fù)制。這就能夠解釋在宿主細(xì)胞中雖含有數(shù)種類型RNA,但病毒RNA是優(yōu)先進(jìn)行復(fù)制。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第62頁(yè)1、基因表示概念本世紀(jì)50年代末，生物科學(xué)家們揭示了生物遺傳信息從DNA傳遞到蛋白質(zhì)規(guī)律──中心法則。那么，終究是什么機(jī)制控制著遺傳信息傳遞規(guī)律呢？一個(gè)基因終究應(yīng)該在什么時(shí)候、什么組織器官開啟或關(guān)閉？1961年，F(xiàn)rancisJacob和JacquesMonod經(jīng)過E.coli基因表示調(diào)控研究提出了著名操縱子（元）學(xué)說，開創(chuàng)了基因表示調(diào)控研究新領(lǐng)域?；虮硎菊{(diào)控是分子生物學(xué)及分子遺傳學(xué)發(fā)展新領(lǐng)域，包括很多基本概念和原理，這是認(rèn)識(shí)原核、真核基因表示調(diào)控基礎(chǔ)。第二節(jié)基因轉(zhuǎn)錄調(diào)整年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第63頁(yè)基因表示就是基因轉(zhuǎn)錄及翻譯過程。在一定調(diào)整機(jī)制控制下，大多數(shù)基因經(jīng)歷基因激活、轉(zhuǎn)錄及翻譯等過程，產(chǎn)生含有特異生物學(xué)功效蛋白質(zhì)分子，賦予細(xì)胞或個(gè)體一定功效或形態(tài)表型。但并非全部基因表示過程都產(chǎn)生蛋白質(zhì)。rRNA、tRNA編碼基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生RNA過程也屬于基因表示。不論是病毒、細(xì)菌，還是多細(xì)胞生物，乃至高等哺乳類動(dòng)物及人，基因表示表現(xiàn)為嚴(yán)格規(guī)律性，即時(shí)間、空間特異性。

年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第64頁(yè)時(shí)間特異性噬菌體、病毒或細(xì)菌侵入宿主后，展現(xiàn)一定感染階段。隨感染階段發(fā)展、生長(zhǎng)環(huán)境改變，有些基因開啟，有些基因關(guān)閉。按功效需要，某一特定基因表示嚴(yán)格按一定時(shí)間次序發(fā)生，這就是基因表示時(shí)間特異性（temporalspecificity）?？臻g特異性在多細(xì)胞生物個(gè)體某一發(fā)育、生長(zhǎng)階段，同一基因產(chǎn)物在不一樣組織器官表示多少是不一樣；即使在同一生長(zhǎng)階段，不一樣基因表示產(chǎn)物在不一樣組織、器官分布也不完全相同。在個(gè)體生長(zhǎng)、發(fā)育全過程，一個(gè)基因產(chǎn)物在個(gè)體不一樣組織或器官表示，即在個(gè)體不一樣空間出現(xiàn)，這就是基因表示空間特異性（spatialspecificity）年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第65頁(yè)基因表示多級(jí)調(diào)控。當(dāng)前已經(jīng)有證據(jù)表明，基因結(jié)構(gòu)活化、轉(zhuǎn)錄起始、轉(zhuǎn)錄后加工及轉(zhuǎn)運(yùn)、翻譯及翻譯后加工等均為基因表示調(diào)控控制點(diǎn)?？梢?，基因表示調(diào)控是在多級(jí)水平上進(jìn)行復(fù)雜事件。其中，轉(zhuǎn)錄起始是基因表示基本控制點(diǎn)。

年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第66頁(yè)2、原核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄水平調(diào)整－操縱子學(xué)說原核生物大多數(shù)基因表示調(diào)控是經(jīng)過操縱子機(jī)制實(shí)現(xiàn)。操縱子（元）（operon）通常由2個(gè)以上編碼序列與開啟序列（promoter）、操縱序列（operator）以及其它調(diào)整序列在基因組中成簇串聯(lián)組成。開啟序列是RNA聚合酶結(jié)合并起動(dòng)轉(zhuǎn)錄特異DNA序列。各種原核基因開啟序列特定區(qū)域內(nèi)，通常在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-10及-35區(qū)域存在一些相同序列，稱為共有序列（consensussequence）。

年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第67頁(yè)E.coli及一些細(xì)菌開啟序列共有序列在-10區(qū)域是TATAAT，又稱Pribnow盒（Pribnowbox），在-35區(qū)域?yàn)門TGACA（圖）。這些共有序列中任一堿基突變或變異都會(huì)影響RNA聚合酶與開啟序列結(jié)合及轉(zhuǎn)錄起始。特異DNA序列原核生物—操縱子（operon）

開啟序列操縱序列編碼序列調(diào)控區(qū)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第68頁(yè)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第69頁(yè)共有序列決定開啟序列轉(zhuǎn)錄活性大小。操縱序列與開啟序列毗鄰或靠近，其DNA序列常與開啟序列交織、重迭，它是原核阻遏蛋白結(jié)合位點(diǎn)。當(dāng)操縱序列結(jié)合有阻遏蛋白時(shí)會(huì)妨礙RNA聚合酶與開啟序列結(jié)合，或使RNA聚合酶不能沿DNA向前移動(dòng)，阻遏轉(zhuǎn)錄，介導(dǎo)負(fù)性調(diào)整。原核操縱子調(diào)整序列中還有一個(gè)特異DNA序列可結(jié)合激活蛋白，此時(shí)RNA聚合酶活性增強(qiáng)，使轉(zhuǎn)錄激活，介導(dǎo)正性調(diào)整。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第70頁(yè)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第71頁(yè)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第72頁(yè)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第73頁(yè)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第74頁(yè)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第75頁(yè)3、真核細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄調(diào)整參加真核生物基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)整DNA序列比原核更為復(fù)雜。絕大多數(shù)真核基因調(diào)控機(jī)制幾乎普遍包括編碼基因兩側(cè)DNA序列──順式作用元件，及其與順式作用元件特異結(jié)合反式作用因子。順式作用元件：經(jīng)過開啟子、增強(qiáng)子等DNA元件來控制基因轉(zhuǎn)錄調(diào)整方式稱為順式調(diào)整，這一類存在于DNA上特定序列，稱為順式作用元件(cis-actingelement)。如TATA盒、CCAAT盒等。這些共有序列就是順式作用元件關(guān)鍵序列，它們是真核RNA聚合酶或特異轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)。

年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第76頁(yè)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第77頁(yè)順式作用元件通常是非編碼序列。順式作用元件并非都位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游（5’端）。依據(jù)順式作用元件在基因中位置、轉(zhuǎn)錄激活作用性質(zhì)及發(fā)揮作用方式，可將真核基因這些功效元件分為開啟子、增強(qiáng)子及緘默子等

反式作用因子：與順式作用元件進(jìn)行特異性結(jié)合蛋白質(zhì)因子被稱為反式作用因子(trans-actingfactor)。因?yàn)榉词阶饔靡蜃优c順式作用元件結(jié)合是基因轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控方式，因而反式作用因子也稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionfactor)

年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第78頁(yè)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第79頁(yè)增強(qiáng)子DNA環(huán)增強(qiáng)子DNA環(huán)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第80頁(yè)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第81頁(yè)轉(zhuǎn)錄因子幾個(gè)家族：①螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(Helix-turn-helix)蛋白：兩個(gè)α-螺旋由短肽轉(zhuǎn)折形成1200轉(zhuǎn)角，其中一個(gè)α-螺旋稱為“識(shí)別螺旋”能夠與DNA大溝相結(jié)合。②亮氨酸拉鏈(Leucinezipper)③鋅指結(jié)構(gòu)（ZincFinger)上述蛋白質(zhì)因子都是DNA結(jié)合蛋白，經(jīng)過和DNA特異結(jié)合，對(duì)轉(zhuǎn)錄起到調(diào)控作用。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第82頁(yè)鋅指（zincfinger）：一個(gè)α-螺旋和兩個(gè)反平行β-折疊組成。N-端二個(gè)Cys、C-端二個(gè)His之間形成洞穴容納Zn2+。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第83頁(yè)Zn2+可穩(wěn)定α-螺旋，使α-螺旋能鑲嵌于DNA大溝中。DNA、RNA結(jié)合模序。年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第84頁(yè)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第85頁(yè)年5月藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥學(xué)轉(zhuǎn)錄和基因表達(dá)調(diào)控第86頁(yè)LZ