生物信息的傳遞(上)從DNARNA

第二章主要問題？Tm值的影響因素和應(yīng)用價值？提取基因組DNA需要做哪些關(guān)鍵實驗處理？如何鑒定質(zhì)粒DNA的結(jié)構(gòu)？體外DNA復制中需要哪些材料？DNA復制需要哪些酶的參與，其各自的作用是什么？巴巴拉·麥克林托克-20世紀傳奇女科學家發(fā)現(xiàn)“跳舞基因”的啟示？第三章：生物信息的傳遞（上）

-從DNA到RNA

基因表達（geneexpression）包括轉(zhuǎn)錄（transcription）和翻譯（translation）兩個階段。

表達系統(tǒng)三種物質(zhì)：DNA:貯存、傳遞RNA:貯存、傳遞、酶PRO:貯存、傳遞、酶翻譯：翻譯是指以新生的mRNA為模板，把核苷酸三聯(lián)子遺傳密碼翻譯成氨基酸序列、合成多肽鏈的過程，是基因表達的最終目的。轉(zhuǎn)錄：指拷貝出一條與DNA鏈序列完全相同（除了T→U之外）的RNA單鏈的過程，是基因表達的核心步驟從DNA到RNA1與RNA轉(zhuǎn)錄有關(guān)的概念2RNA合成的特點3RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程4轉(zhuǎn)錄機器的主要成分5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始6轉(zhuǎn)錄的抑制7原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物比較8原核生物與真核生物mRNA的特征比較9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工10RNA的編輯、再編碼及化學修飾本章主要內(nèi)容1

與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的概念

酶：轉(zhuǎn)錄是一種酶促的核苷酸聚合過程，所需的酶叫做依賴DNA的RNA聚合酶。編碼鏈（codingstrand/有義鏈sensestrand/正鏈）：指與mRNA序列（除T/U替換外）和方向相同的那條DNA鏈。模板鏈（templatestrand/無意義鏈antisensestrand/負鏈）：指DNA雙鏈中能作為轉(zhuǎn)錄模板通過堿基互補原則指導mRNA前體合成的DNA鏈。sensestrandantisensestrand？依賴DNA的DNA聚合酶A5’ATG---AGGCGAGGA---TTTTTTTT3’B5’TAC---TCCGCTCCT---AAAAAAAA3’C5’UAC---UCCGCTCCT---UUUUUUUU3’D5’AUG---AGGCGAGGA---UUUUUUUU3’

某課題從一病人體內(nèi)分離到一條基因，按照目前常用分子數(shù)據(jù)庫的習慣，該雙鏈DNA中：有義鏈

，無義鏈

，反義鏈

，模板鏈

，其轉(zhuǎn)錄出的RNA應(yīng)該是哪條

？單項選擇題DA無無無A5’ATG---AGGCGAGGA---TTTTTTTT3’B3’TAC---TCCGCTCCT---AAAAAAAA5’C5’UAC---UCCGCTCCT---UUUUUUUU3’D5’AUG---AGGCGAGGA---UUUUUUUU3’

某課題從一病人體內(nèi)分離到一條基因，按照目前常用分子數(shù)據(jù)庫的習慣，該雙鏈DNA中：有義鏈

，無義鏈

，反義鏈

，模板鏈

，其轉(zhuǎn)錄出的RNA應(yīng)該是哪條

？單項選擇題DABBBA3’ATG---AGGCGAGGA---TTTTTTTT5’B5’TAC---TCCGCTCCT---AAAAAAAA3’C5’UAC---UCCGCUCCU---AAAAAAAA3’D5’AUG---AGGCGAGGA---UUUUUUUU3’

某課題從一病人體內(nèi)分離到一條基因，按照目前常用分子數(shù)據(jù)庫的習慣，該雙鏈DNA中：有義鏈

，無義鏈

，反義鏈

，模板鏈

，其轉(zhuǎn)錄出的RNA應(yīng)該是哪條

？單項選擇題CBAAA1

與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的概念

啟動子（Promoter）：P85

結(jié)構(gòu)基因的重要成分。是一段位于轉(zhuǎn)錄起始位點5′端上游區(qū)大約100~200bp以內(nèi)的具有獨立功能的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之與模板DNA準確地相結(jié)合并具有轉(zhuǎn)錄起始的特性。轉(zhuǎn)錄起始位點（transcriptioninitiationsite）：P86

指與新生RNA鏈第一個核苷酸相對應(yīng)DNA鏈上的堿基位點，通常為嘌呤。1

與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的概念P86上游序列、下游序列堿基位置sensestrand1

與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的概念終止子（Terminator）：又叫終止區(qū)，DNA上促使轉(zhuǎn)錄終止的一段核苷酸序列，給RNA聚合酶提供轉(zhuǎn)錄終止信號。（補充）轉(zhuǎn)錄單位（transcriptionunit）：是一段可被RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄成一條連續(xù)mRNA鏈的DNA，包括轉(zhuǎn)錄起始位點和終止信號。(P477)promoter轉(zhuǎn)錄起始位點Terminatortranscriptionunit1

與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的概念轉(zhuǎn)錄方向RNApolymeraeseRNA聚合酶（RNApolymerase);啟動子(Promoter);轉(zhuǎn)錄起始點(startpoint);終止子(Terminator);上游(Upstream);下游（Downstream);近端(proximal);遠端(distal)基因表達盒結(jié)構(gòu)組成1

與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的概念信使RNA(messengerRNA,mRNA)轉(zhuǎn)移RNA(transferRNA,tRNA)核糖體RNA(ribosomalRNA,rRNA)其他一些小RNA（smallRNA,sRNA)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物：翻譯出蛋白質(zhì)RNA的結(jié)構(gòu)：P73RNA在細胞中的分布：P74,P129表4-71與RNA轉(zhuǎn)錄有關(guān)的概念2RNA合成的特點3RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程4轉(zhuǎn)錄機器的主要成分5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始6轉(zhuǎn)錄的抑制7原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物比較8原核生物與真核生物mRNA的特征比較9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工10RNA的編輯、再編碼及化學修飾本章主要內(nèi)容2RNA合成的特點

從DNA合成反應(yīng)的化學本質(zhì)、極性和模板的使用這三方面來說，轉(zhuǎn)錄與復制是相同的。但是，也存在三個主要不同點：

A、轉(zhuǎn)錄中不需要RNA引物；

B、轉(zhuǎn)錄反應(yīng)一般只用一小段DNA做模板；

C、在轉(zhuǎn)錄中，一般都只有一條DNA鏈可以作為模板。RNA合成的

特點（P74）即轉(zhuǎn)錄，依賴于DNA的RNA的合成小測驗嘍?。。?分鐘）

共2道題,20空，每空5分?2-1復制與轉(zhuǎn)錄異同對比。

復制轉(zhuǎn)錄模板原料酶產(chǎn)物配對方向化學鍵引物13579111315246810121416?2-2請標出以下區(qū)域、位點、鏈的名稱。1區(qū)域4位點2區(qū)域3鏈1與RNA轉(zhuǎn)錄有關(guān)的概念2RNA合成的特點3RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程4轉(zhuǎn)錄機器的主要成分5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始6轉(zhuǎn)錄的抑制7原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物比較8原核生物與真核生物mRNA的特征比較9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工10RNA的編輯、再編碼及化學修飾本章主要內(nèi)容3RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程

包括：模板識別、轉(zhuǎn)錄起始、通過啟動子、轉(zhuǎn)錄延長、轉(zhuǎn)錄終止。3.1模板識別（templaterecognition）指RNA聚合酶與啟動子DNA作用并與之結(jié)合。注：真核生物RNA聚合酶不能直接識別啟動子，需要轉(zhuǎn)錄（調(diào)控）因子輔助，形成轉(zhuǎn)錄前起始復合物（P75）。3RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程3.2轉(zhuǎn)錄起始（initiation）指RNA鏈上第一個核苷酸鍵的產(chǎn)生。在DNA上形成轉(zhuǎn)錄泡、轉(zhuǎn)錄起始復合物。RNA聚合酶與啟動子的結(jié)合模式圖RNA聚合酶與啟動子可逆性結(jié)合，形成封閉復合物；封閉復合物（closedcomplex）

與酶結(jié)合的一小段DNA序列的“熔解”導致封閉復合物轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放復合物；開放復合物（opencomplex）

開放復合物與最初的兩個NTP結(jié)合轉(zhuǎn)變成RNA聚合酶、模板DNA、新生RNA組成的三元復合物。三元復合物（ternarycomplex）轉(zhuǎn)錄起始復合物

合成并釋放2~9個核苷酸的短RNA轉(zhuǎn)錄物

盡快釋放σ亞基，生成轉(zhuǎn)錄延伸復合物（P77）“流產(chǎn)式起始”由核心酶、模板DNA、新生RNA鏈組成

三元復合物的兩條反應(yīng)途徑（P76）轉(zhuǎn)錄起始復合物3RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程3.3通過啟動子（P76）指轉(zhuǎn)錄起始后到9個核苷酸短鏈的形成的過程。通過啟動子的時間代表一個啟動子的強弱。一般來說，通過啟動子的時間越短，該基因轉(zhuǎn)錄起始的頻率也越高。3.4轉(zhuǎn)錄的延伸指RNA連續(xù)合成的過程。DNA的轉(zhuǎn)錄循環(huán)假說--解釋了RNA鏈的延伸（了解）？變化：DNA和聚合酶分子構(gòu)象變化（核心酶與DNA模板的結(jié)合是松弛的非特異性的）。轉(zhuǎn)錄延伸復合物與DNA模板的結(jié)合極穩(wěn)定。3RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程3.4轉(zhuǎn)錄的延伸

轉(zhuǎn)錄延伸階段，原核/真核生物之間沒有太大差別。

核苷酸不斷加到RNA鏈的3`-OH上，RNA鏈就延長。RNA鏈延伸的速度不恒定，在DNA某些區(qū)域，轉(zhuǎn)錄速度減慢或停止，這種速度的降低叫Pause，常發(fā)生在富含GC區(qū)。RNApolymerasecanrecoverfrompausingRNApolymeraseduringelongationRNApolymeraseisstalled&backtracks3`regionofRNAiscleavedNew3`endislocatedincatalyticsiteCatalyticsiteresumeselongation3RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程3.5轉(zhuǎn)錄終止

指RNA鏈延伸到終止位點，不再形成磷酸二酯鍵，RNA－DNA分離，轉(zhuǎn)錄泡瓦解，DNA恢復雙鏈，RNA和RNA聚合酶都被釋放出來。對生物RNA聚合酶終止方面信息的掌握遠不如起始方面。大腸桿菌的兩類終止子RNA合成的抗終止3.5.1大腸桿菌的兩類終止子

又內(nèi)源性終止子（intrinsicterminator）在體外無其他因子參與，核心酶也能在某些位點終止轉(zhuǎn)錄，這些位點稱內(nèi)源性終止子。不依賴于ρ因子的終止作用依賴于ρ因子的終止作用？不依賴于ρ因子的終止作用

內(nèi)源性終止子的基本結(jié)構(gòu)（P78）二級結(jié)構(gòu)中的發(fā)夾(長度7-20bp);發(fā)夾靠近基部通常有一個G-C富集區(qū)。轉(zhuǎn)錄單位最末端的連續(xù)約6個A殘基組成的片段。

終止效率與發(fā)卡結(jié)構(gòu)和寡聚U的長短有關(guān)。在大腸桿菌中，符合此標準的序列約有一半基因擁有內(nèi)源性終止子。發(fā)卡結(jié)構(gòu)寡聚UrU.dAρ因子是大腸桿菌的一種基本蛋白質(zhì)，只在終止階段發(fā)揮作用，由6個相同亞基組成。亞基具有一個RNA結(jié)合域和ATP水解域大腸桿菌中的ρ-依賴型終止子約有一半左右。依賴于ρ因子(rho-dependentterminator)的終止作用ρ因子的基本結(jié)構(gòu)ρ因子的作用機理(P79了解)“熱追蹤（hot-pursuit）”模型：

ρ因子最初結(jié)合到RNA終止子上游（新生RNA鏈5’端）一個伸展（約70個核苷酸）單鏈區(qū)；結(jié)合上后，發(fā)揮其NTP酶活性供能在RNA上滑動；到達RNA-DNA雜合鏈區(qū)域，發(fā)揮它的解旋酶活性，使雙鏈體結(jié)構(gòu)解開。

ρ因子比聚合酶移動的速度快。當酶遇到終止子時暫停，若ρ因子在此處趕上，終止發(fā)生。依賴于ρ因子(rho-dependentterminator)的終止作用3.5.2抗終止定義：RNA聚合酶越過一個或多個終止子實現(xiàn)通讀。是細菌操縱子和噬菌體調(diào)控回路中機制之一兩種作用方式：①破壞終止點RNA的莖-環(huán)結(jié)構(gòu)，即破壞mRNA終止子特定的二級結(jié)構(gòu)。②抗終止蛋白作用于RNA聚合酶(P81,3-9)。

λ噬菌體的N蛋白，能夠識別轉(zhuǎn)錄所形成的莖-環(huán)結(jié)構(gòu)，并與之結(jié)合；

N蛋白、NusA蛋白、RNA聚合酶形成蛋白復合物，改變RNA聚合酶的構(gòu)象，使之對終止信號不敏感。3.5.2抗終止Antiterminationextendsthetranscriptionunit抗終止蛋白作用在RNA聚合酶上，使之越過特定終止子而通讀1與RNA轉(zhuǎn)錄有關(guān)的概念2RNA合成的特點3RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程4轉(zhuǎn)錄機器的主要成分5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始6轉(zhuǎn)錄的抑制7原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物比較8原核生物與真核生物mRNA的特征比較9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工10RNA的編輯、再編碼及化學修飾本章主要內(nèi)容4轉(zhuǎn)錄機器的主要成分

在細菌中，一種RNA聚合酶幾乎負責所有mRNA、rRNA、tRNA的合成；大多數(shù)原核生物的RNA聚合酶組成是相同的。RNA聚合酶4.1原核生物RNA聚合酶大腸桿菌RNA聚合酶原核生物RNA聚合酶真核生物RNA聚合酶線粒體葉綠體RNA聚合酶大腸桿菌RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)示意圖

核心酶（corepolymerase）(α2ββ

)起始因子全酶（holoenayme）(α2ββ

)核心酶：具有催化轉(zhuǎn)錄活性，負責合成RNA僅在起始轉(zhuǎn)錄時需要，作用：辨認轉(zhuǎn)錄起始位點

大腸桿菌RNA聚合酶的核心酶aabb’w裝配核心酶；在啟動子識別、RNA聚合酶與其他調(diào)控因子相互作用中發(fā)揮作用

組成了催化中心；它們在序列上與真核生物RNA聚合酶的兩個大亞基有同源性是酶與DNA模板結(jié)合的主要成分能與模板DNA、RNA產(chǎn)物、核苷酸底物結(jié)合利福平和利福霉素能結(jié)合在β亞基上而抑制此酶的作用σ亞基（σ因子P82）σ因子僅能保證細菌RNA聚合酶穩(wěn)定地結(jié)合到啟動子上，它通常在RNA鏈合成8~9個堿基后釋放。作用：

負責模板鏈的選擇和轉(zhuǎn)錄的起始，它是酶的別構(gòu)效應(yīng)物，使酶專一性識別模板上的啟動子；

提高酶（RNA聚合酶）對啟動子區(qū)DNA序列的親和力，降低酶與模板DNA的非特異性結(jié)合；

在某些細菌不同生長發(fā)育階段，識別不同啟動子，調(diào)控不同基因轉(zhuǎn)錄的起始。標志著轉(zhuǎn)錄起始的終止，轉(zhuǎn)錄進入延伸期4.2真核生物RNA聚合酶種類分布轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物對α-鵝膏蕈堿的敏感性

Ⅰ核仁45SrRNA不敏感

Ⅱ核質(zhì)hnRNA（mRNA）敏感Ⅲ核質(zhì)tRNA，5sRNA，SnRNA

具有物種特異性P83表3-4aab’wRPB3RPB11RPB2RPB1RPB6Fig.RNA聚合酶的組成prokaryoticeukaryoticb兩個大亞基與細菌的β、β′同源由多個亞基組成，一般是8~16個亞基晶體結(jié)構(gòu)：現(xiàn)狀大體像

一只蟹爪活性中心裂（酶活性位點）TheshapeofDNApolis？原核生物RNA聚合酶真核生物RNA聚合酶線粒體/葉綠體RNA聚合酶不受α-鵝膏蕈堿抑制4.3線粒體/葉綠體RNA聚合酶細胞核中的RNA聚合酶相比，較小；線粒體的RNA聚合酶只有一條多肽鏈，是已知最小的聚合酶之一；葉綠體RNA聚合酶由多個亞基組成，結(jié)構(gòu)與細菌RNA聚合酶相似。1與RNA轉(zhuǎn)錄有關(guān)的概念2RNA合成的特點3RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程4轉(zhuǎn)錄機器的主要成分5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始6轉(zhuǎn)錄的抑制7原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物比較8原核生物與真核生物mRNA的特征比較9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工10RNA的編輯、再編碼及化學修飾本章主要內(nèi)容

啟動子—一段位于轉(zhuǎn)錄起始位點5′端上游區(qū)的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之與模板DNA準確地相結(jié)合并具有轉(zhuǎn)錄起始的特性。

啟動子位于基因上游，分兩類：RNA聚合酶直接識別型啟動子和蛋白質(zhì)因子輔助RNA聚合酶識別型啟動子。在特異的啟動位點，RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄需要的，但本身不是酶的一部分的輔助因子（蛋白質(zhì)），稱為轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactor，TF）5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始原核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始真核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始RNA聚合酶與啟動子區(qū)的識別增強子及其功能5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始5.1原核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始

原核生物啟動子區(qū)的結(jié)構(gòu)特征

-10區(qū)和-35區(qū)間的間距與轉(zhuǎn)錄起始RNA聚合酶對啟動子的識別是轉(zhuǎn)錄的第一步；大腸桿菌RNA聚合酶與啟動子的相互作用主要包括：--識別、--結(jié)合、--解離（P85）。？設(shè)計實驗P86Pribnow-－10sequenceP86-－35sequence5.1原核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始？原核生物啟動子區(qū)的結(jié)構(gòu)特征5.1原核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始－10區(qū)：

一致性序列為TATAAT

又叫TATAbox，或Pribnowbox

是RNA-pol的結(jié)合位點細菌常見的突變（P88）：下降突變：TATAAT→AATAAT

上升突變：增加Pribnowbox序列的一致性？原核生物啟動子區(qū)的結(jié)構(gòu)特征有何應(yīng)用價值？

-35區(qū)：一致性序列為TTGACA；是RNA聚合酶全酶的識別位點，對全酶有很高的親和性。如果-35區(qū)序列發(fā)生突變或缺失，將大大降低對全酶的親和性，即降低RNA聚合酶與啟動子的結(jié)合速度，但不影響轉(zhuǎn)錄起始位點附近DNA雙鏈的解開。

？-10區(qū)和-35區(qū)間的間距與轉(zhuǎn)錄起始(P88)

最佳間距：原核生物中，-10區(qū)與-35區(qū)之間距離約是16~19bp(占90%)，少數(shù)15~20bp。17bp最佳。

應(yīng)用：

1）正確認識已有啟動子，分析其活性；

2）根據(jù)研究目的人工構(gòu)建啟動子。5.1原核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始原核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始真核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始RNA聚合酶與啟動子區(qū)的識別增強子及其功能5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始5.2真核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始RNA聚合酶Ⅱ啟動子的結(jié)構(gòu)特征真核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄因子-25~-35區(qū)含TATA序列(TATAbox)-70~-80區(qū)含CCAAT序列(CAATbox)在-80~-110區(qū)含有GCCACCC或GGGCGGG序列（GCbox)在其它位置可能還有增強子區(qū)？RNA聚合酶Ⅱ啟動子的結(jié)構(gòu)特征

習慣上將TATA區(qū)上游的保守序列稱為上游啟動子元件（upstreampromoterelement，UPE）或上游激活序列（UAS）不同的啟動子上還有其它類型的UPE，它們是轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子結(jié)合的位點，影響著轉(zhuǎn)錄活化和頻率5.2真核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始(P89)

TATAbox主要控制轉(zhuǎn)錄精確的起始；

缺失TATAbox，轉(zhuǎn)錄將在許多位點上開始，起始點不固定。？真核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始CAATbox（-70~-80區(qū)）、GCbox（-80~-110區(qū)）、增強子區(qū)都是控制轉(zhuǎn)錄起始效率，影響啟動子的生物活性；

CAATbox對轉(zhuǎn)錄起始頻率的影響最大?；蜃儺惖挠绊?/p>

基因轉(zhuǎn)錄實際上是RNA聚合酶、轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子和啟動子區(qū)各種調(diào)控元件相互作用的結(jié)果。(P91)5.2真核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始

真核生物轉(zhuǎn)錄起始需要多種蛋白因子的協(xié)助，它們與RNA聚合酶Ⅱ形成轉(zhuǎn)錄起始復合物，共同參與轉(zhuǎn)錄的起始。轉(zhuǎn)錄因子（TranscriptionFactor，TF)包括（P88/P91）：TFII-D、TFII-A、TFII-B、TFII-F、TFII-E、TFII-H等。5.2真核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄(調(diào)控)因子TFII-D：首先與TATA區(qū)結(jié)合

TFII-A：穩(wěn)定TFII-D與TATA區(qū)結(jié)合

TFII-B：幫助RNA酶與啟動子區(qū)結(jié)合

TFII-F：與RNA酶結(jié)合

TFII-E與TFII-H：促進轉(zhuǎn)錄起始

結(jié)合順序：D-A-B-F-E-H5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始5.2真核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始原核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始真核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始RNA聚合酶與啟動子區(qū)的識別增強子及其功能

RNA聚合酶既是雙鏈DNA結(jié)合蛋白，又是單鏈結(jié)合蛋白（P87）。一般認為，RNA聚合酶并不直接識別堿基對本身，而是通過氫鍵互補的方式加以識別。因此啟動子功能既受DNA序列影響，又受其構(gòu)象影響。應(yīng)用：同一表達盒在基因組不同位置可能有不同的轉(zhuǎn)錄強度。5.3RNA聚合酶與啟動子區(qū)的識別5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始原核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始真核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始RNA聚合酶與啟動子區(qū)的識別增強子及其功能

增強子（Enhancer）：能提高轉(zhuǎn)錄起始效率的序列，或稱為強化子。增強子可位于轉(zhuǎn)錄起始點的5′或3′端，而且一般與所調(diào)控的靶基因的距離無關(guān)。5.4增強子及其功能5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始

增強子的作用特點：

1．遠距離效應(yīng)：一般位于上游-200bp處，增強遠處啟動子的轉(zhuǎn)錄；（遠端調(diào)控區(qū)）

2．無方向性：位置可在基因5’上游、基因內(nèi)或3’下游；

3．順式調(diào)節(jié)：只調(diào)節(jié)位于同一染色體上的靶基因；5.4增強子及其功能5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始

增強子的作用特點：

4．無物種和基因特異性：對同源基因或異源基因同樣有效；

5．具有組織或細胞特異性；

6．有相位性：其作用與DNA構(gòu)象有關(guān)；

7.有的增強子可以對外部信號產(chǎn)生反應(yīng)，如熱休克基因。5.4增強子及其功能5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始5.4增強子及其功能5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始5.4增強子及其功能5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始原核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始真核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始RNA聚合酶與啟動子區(qū)的識別增強子及其功能1與RNA轉(zhuǎn)錄有關(guān)的概念2RNA合成的特點3RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程4轉(zhuǎn)錄機器的主要成分5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始6轉(zhuǎn)錄的抑制7原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物比較8原核生物與真核生物mRNA的特征比較9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工10RNA的編輯、再編碼及化學修飾本章主要內(nèi)容制藥6轉(zhuǎn)錄的抑制

DNA模板功能抑制劑

RNA聚合酶抑制劑

RNA轉(zhuǎn)錄的抑制劑根據(jù)其作用性質(zhì)主要分為：具有抗菌、抗癌作用1與RNA轉(zhuǎn)錄有關(guān)的概念2RNA合成的特點3RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程4轉(zhuǎn)錄機器的主要成分5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始6轉(zhuǎn)錄的抑制7原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物比較8原核生物與真核生物mRNA的特征比較9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工10RNA的編輯、再編碼及化學修飾本章主要內(nèi)容8原核生物與真核生物mRNA的特征比較原核生物mRNA特征真核生物mRNA特征

雖然mRNA在細胞內(nèi)執(zhí)行功能相同，但其生物合成過程和成熟mRNA的結(jié)構(gòu)在原/真核生物細胞內(nèi)是不同的。原核生物真核生物合成（轉(zhuǎn)錄）翻譯翻譯起始密碼子轉(zhuǎn)錄后是否需要加工修飾一個mRNA編碼多肽數(shù)量在細胞核質(zhì)內(nèi)發(fā)生在同一個細胞空間內(nèi)在細胞質(zhì)內(nèi)AUGAUG(有時GUG/UUG)轉(zhuǎn)/翻幾乎同時進行是多個一個8原核生物與真核生物mRNA的特征比較原核生物mRNA特征真核生物mRNA特征SD序列（Shine-Dalgarnosequence）：在原核生物起始密碼AUG上游7~12個核苷酸處的一種4~7個核苷酸的保守片段,它與16SrRNA3′端反相互補，幫助將mRNA的AUG置于核糖體的適當位置以便起始翻譯過程。它是1974年由J.Shine和L.Dalgarno發(fā)現(xiàn)的,故此而命名。

半衰期短；許多是以多順反子形式存在；

5`端無帽子結(jié)構(gòu)；

3`端沒有或只有較短的poly(A)。非常保守又高度自我互補，發(fā)卡結(jié)構(gòu)8原核生物與真核生物mRNA的特征比較5′端帽子的形成及其生物學功能3′端poly(A)尾的形成及其生物學功能原核生物mRNA特征真核生物mRNA特征

許多是以單順反子形式存在；

5′端存在帽子結(jié)構(gòu)；

絕大部分真核生物mRNA3′端含poly(A)尾巴。

順反子(cistron):指編碼蛋白質(zhì)的DNA單位。8原核生物與真核生物mRNA的特征比較5′端帽子的形成及其生物學功能

真核生物的mRNA（除葉綠體和線粒體）5′都經(jīng)過修飾。轉(zhuǎn)錄始于核苷三磷酸（經(jīng)常是A或G）。初始序列：5′pppA/GpNpNpNp…

5′5′5′-5′Gppp+pppA/GpNpNp…

GpppA/GpNpNp…+PP+P

鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶5′加G反應(yīng)非常迅速。在新生鏈mRNA達到50個核苷酸之前，甚至可能在RNA聚合酶Ⅱ離開轉(zhuǎn)錄起始位點之前帽子結(jié)構(gòu)就加上了。mRNA幾乎一誕生就戴上帽子了帽子覆蓋了mRNA的5`端，它可在幾個位點被甲基化GAAGuanine-7-methyl-transferase2`-O-methyl-transferaseCap010~15%100%8原核生物與真核生物mRNA的特征比較5′端帽子的形成及其生物學功能

生物學功能：使mRNA免遭核酸酶的破壞，保持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；利于mRNA被蛋白質(zhì)起始因子所識別，從而促進翻譯的起始。8原核生物與真核生物mRNA的特征比較3′端poly(A)尾的形成及其生物學功能除組蛋白基因外，真核生物的mRNA3′端都有poly(A)尾。其長度因mRNA種類不同而有變化，一般為40~200個左右。高等真核生物（不包括酵母）的mRNA，還有一個共同特征：即在poly(A)添加位點的上游15~30個核苷酸區(qū)域內(nèi)存在一段高度保守的AAUAAA序列（P98）。

AAUAAA對于初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的準確切割及加poly(A)是必需的。相對應(yīng)模板AATAAA。RNA聚合酶Ⅱ不在此處終止，而往往繼續(xù)轉(zhuǎn)錄。大部分基因初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物有poly（A）位點下0.2~2kb序列初級轉(zhuǎn)錄本(primarytranscript)/hnRNA（核不均一RNA）/原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物/mRNA前體加尾信號8原核生物與真核生物mRNA的特征比較3′端poly(A)尾的形成及其生物學功能

生物學功能：維持基因的轉(zhuǎn)錄活性，并進行正常剪接加工，以產(chǎn)生功能性RNA；保持mRNA的穩(wěn)定性，防止被降解。

應(yīng)用（廣泛應(yīng)用于分子克?。豪肞oly(A)從總RNA中分離mRNA；設(shè)計寡聚dT（Oligo(dT)）片段合成cDNA。注：多達1/3無Poly(A)，記為PolyA-EukaryoticmRNAProkaryoticmRNA8原核生物與真核生物mRNA的特征比較1與RNA轉(zhuǎn)錄有關(guān)的概念2RNA合成的特點3RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程4轉(zhuǎn)錄機器的主要成分5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始6轉(zhuǎn)錄的抑制7原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物比較8原核生物與真核生物mRNA的特征比較9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工10RNA的編輯、再編碼及化學修飾本章主要內(nèi)容9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工幾個重要概念mRNA的剪接tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工9.1幾個重要概念

斷裂基因（splitegene）：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。

內(nèi)含子（intron）：DNA片段（？），P474。

外顯子（exon）：被表達為蛋白質(zhì)（？），P475。UTR（un-translationregion）：5’UTR，5’端起始密碼子之前的非翻譯區(qū)；3’UTR，3’端終止密碼子之后的非翻譯區(qū)。CDS（codonsequence）：編碼序列。

ORF（openreadingframe）：開放閱讀框/可譯框架，(P473)

指一組連續(xù)的含有三聯(lián)密碼子的能夠被翻譯成為多肽鏈的DNA序列。它由起始密碼子開始，到終止密碼子結(jié)束。9.1幾個重要概念-基因的結(jié)構(gòu)（重點自學，要理解，下節(jié)課提問）

基因的結(jié)構(gòu)（真核）

-DNA水平啟動子序列區(qū)轉(zhuǎn)錄序列區(qū)終止子序列區(qū)

基因的結(jié)構(gòu)（真核）

-初級轉(zhuǎn)錄本水平exonintron9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工9.1幾個重要概念

基因的結(jié)構(gòu)（真核）

-初級轉(zhuǎn)錄本水平

基因的結(jié)構(gòu)（真核）

-成熟mRNA水平exonintron5’UTRCDS3’UTR5’UTRCDS3’UTR5’

端帽子3’

端poly(A)尾9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工9.1幾個重要概念

基因的結(jié)構(gòu)（原核）啟動子序列區(qū)轉(zhuǎn)錄序列區(qū)終止子序列區(qū)DNA水平5’UTRCDS3’-UTRmRNA水平9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工幾個重要概念mRNA的剪接tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工9.2mRNA的剪接RNA的剪接（RNAsplicing）：從mRNA前體分子中切除內(nèi)含子，并使基因中外顯子拼接形成成熟mRNA的過程。9.2.1mRNA的剪接過程（P102）許多相對分子質(zhì)量較小的snRNA（如U1、U2、U3、U4、U5、U6）以及這些RNA的結(jié)合核蛋白即snRNPs（smallnuclearribonucleo-proteinpaticle）參與了mRNA的剪接。每個snRNP含有一個snRNA和幾種（少于20種）蛋白質(zhì)，每個snRNP都含有一個由8種蛋白質(zhì)組成的結(jié)構(gòu)中心。

snRNP和其他一些輔助蛋白質(zhì)共同構(gòu)成了剪接體。1）2）3）4）5）6）剪接過程Correctsplicingremoves3intronsbypairwiserecognitionofthejunctionsPairingofwrongjunctionswouldremoveexons9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工9.2mRNA的剪接9.2.2剪接發(fā)生的位點

GU-AG法則（GU-AGrule）：多數(shù)細胞核mRNA前體中內(nèi)含子的5’邊界序列為GU，3’邊界序列為AG。因此，GU表示供體(donor)銜接點的5’端，AG表示受體(acceptor)銜接點的3’端序列。習慣上，把這種保守序列模式稱為GU-AG法則。在內(nèi)含子左側(cè)的連接點稱為供體，右側(cè)的稱為受體。Chambon法則Intron-exonboudarieshaveshortconsensussequencesintheintron9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工9.3mRNA的剪接

哺乳動物細胞中，mRNA前體上的snRNP是從5’向下游“掃描”，選擇在分支點富含嘧啶區(qū)（圖3-26）3’下游的第一個AG作為剪接的3’位點。

AG前第一個核苷酸可以影響剪接效率，（P103）一般是：CAG=UAG>AAG>GAGGC-AG型和AU-AC型內(nèi)含子（P106）人基因組中：GU-AG＞98%，GC-AG＜1%，AU-AC≈0.1%

注意：這幾種內(nèi)含子在很多基因組內(nèi)同時存在，有時甚至出現(xiàn)在同一條基因里。GU-AG型內(nèi)含子（dh轉(zhuǎn)錄剪接）

I類、

II類、Ⅲ

類內(nèi)含子snRNP是GU-AG型內(nèi)含子剪接所必需的生物體內(nèi)內(nèi)含子的種類內(nèi)含子類型細胞內(nèi)定位GU-AG,GC-AG,AU-AC細胞核pre-mRNAI類內(nèi)含子細胞核pre-rRNA，細胞器，少數(shù)細菌II類內(nèi)含子細胞器，部分細菌Ⅲ類內(nèi)含子細胞器tRNA前體中的內(nèi)含子細胞核，pre-tRNA9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工9.3mRNA的剪接

I類內(nèi)含子和II類內(nèi)含子具有RNA自我切割的能力。

I類內(nèi)含子比II類內(nèi)含子更普遍，兩類之間幾乎沒有聯(lián)系。但是這兩類RNA在體外都能進行自我剪接，而不需要其它蛋白質(zhì)提供酶活性。但在體內(nèi)還是需要蛋白質(zhì)來幫助折疊。

自我剪接（self-splicing,autosplicing)：像催化作用一樣，內(nèi)含子能從RNA里切下自已，而這只依賴于內(nèi)含子中的RNA序列。

I類內(nèi)含子和

II類內(nèi)含子原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物完成剪接的RNARNA剪接中間產(chǎn)物上游外顯子的自由3`-OH作為親核基團攻擊內(nèi)含子3`位核苷酸上的磷酸二酯鍵，使內(nèi)含子被完全切開自由鳥苷酸的3`-OH作親核基團攻擊內(nèi)含子5`端的磷酸二酯鍵，從上游切開RNA鏈I類內(nèi)含子的自我剪接過程GTP、GDP、GMP、G原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物內(nèi)含子本身的某個腺苷酸的2`-OH作為親核基因攻擊內(nèi)含子5`端的磷酸二酯鍵2`,5`－磷酸二酯鍵RNA剪接產(chǎn)物與3`末端相連上游外顯子的3`-OH作為親核基團攻擊內(nèi)子3`位核苷酸上的磷酸二酯鍵,使套索結(jié)構(gòu)完全解離套索結(jié)構(gòu)中的腺苷酸帶有3個磷酸二酯鍵完成剪接的RNA內(nèi)含子II類內(nèi)含子的自我剪接過程9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工9.2mRNA的剪接

可變剪接（alternativesplicing）：依靠使用剪接位點的改變，從單一RNA轉(zhuǎn)錄物中得到不同的剪接體。又稱內(nèi)含子的變位剪接。在高的真核生物中，內(nèi)含子通常是有序或組成性從mRNA前體中被剪接；然而，在個體發(fā)育或細胞分化時可以有選擇地越過某些外顯子或某個剪接點進行變位剪接，產(chǎn)生出組織或發(fā)育階段特異性mRNA。順式剪接（cis-splicing）：剪接發(fā)生在同一條RNA分子上；

反式剪接（trans-splicing）：剪接發(fā)生在不同的RNA分子上。腺病毒的E1A基因黑腹果蠅的traTrans-splicingoccursonlyinspecialcircumstances9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工幾個重要概念mRNA的剪接tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工1與RNA轉(zhuǎn)錄有關(guān)的概念2RNA合成的特點3RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程4轉(zhuǎn)錄機器的主要成分5啟動子與轉(zhuǎn)錄起始6轉(zhuǎn)錄的抑制7原核生物與真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物比較8原核生物與真核生物mRNA的特征比較9真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄后加工10RNA的編輯、再編碼及化學修飾本章主要內(nèi)容10RNA的編輯、再編碼及化學修飾RNA的編輯RNA的再編碼RNA的化學修飾核酶RNA在生物進化中的地位10RNA的編輯、再編碼及化學修飾10.1RNA的編輯RNA的編輯(RNAediting):某些RNA，特別是mRNA前體的一種加工方式，它導致了DNA所編碼的遺傳信息的改變（如插入、刪除或取代一些核苷酸殘基）。

RNA編輯的機制：位點特異性脫氨基作用；引導RNA指導的尿嘧啶插入或刪除。

RNA編輯的生物學意義：

校正作用：基因突變中丟失的信息可通過RNA編輯恢復；

調(diào)控翻譯：構(gòu)建/去除起始密碼子/終止密碼子，調(diào)控基因表達；

擴充遺傳信息：是基因獲得新的結(jié)構(gòu)和功能，利于生物進化。單堿基突變：CUThehumanapolipoproteingeneStopcodeInliverInintestines10RNA的編輯、再編碼及化學修飾10.2RNA的再編碼RNA的再編碼（RNArecoding）：RNA編碼和讀碼方式的改變。

RNA再編碼的方式：

核糖體程序性+1/-1位移：mRNA讀碼信號發(fā)生+1/-1移位；

核糖體跳躍：核糖體跳過n個核苷酸讀碼；

終止子通讀的編碼：硒代半胱氨酸，吡咯賴氨酸。