生物化學(xué)(合工大)第六章RNA的生物合成

第六章RNA的生物合成,DNA攜帶的遺傳信息（基因）傳遞給RNA分子的過程稱轉(zhuǎn)錄（transcription）。在生物界，RNA合成有兩種方式：一是DNA指導(dǎo)的RNA合成，此為生物體內(nèi)的主要合成方式。另一種是RNA指導(dǎo)的RNA合成，此種方式常見于病毒。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的初級轉(zhuǎn)錄本是RNA前體（RNAprecursor），需經(jīng)加工過程（processing）方具有生物學(xué)活性。,反應(yīng)體系：DNA模板,NTP,酶，Mg2+,Mn2+，合成方向53。連接方式-3,5磷酸二酯鍵。轉(zhuǎn)錄特點：不對稱轉(zhuǎn)錄-DNA片段轉(zhuǎn)錄時，雙鏈DNA中只有一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板，這種轉(zhuǎn)錄方式稱作不對稱轉(zhuǎn)錄。模板鏈(templatestrand)及反意義鏈(antisensestrand):指導(dǎo)RNA合成的DNA鏈為模板鏈，又稱反意義鏈。編碼鏈(codingstrand)及有意義鏈(sensestrand)：不作為轉(zhuǎn)錄的另一條DNA鏈為編碼鏈，又稱有意義鏈。由于基因分布于不同的DNA單鏈中，即某條DNA單鏈對某個基因是模板鏈，而對另一個基因則是編碼鏈。原料：四種磷酸核苷NTP,DNA中的T在RNA合成中變?yōu)閁合成過程:連續(xù)，方向：53從頭合成,5末端的起始核苷酸常為GTP或ATP,一、轉(zhuǎn)錄基本特點,不對稱轉(zhuǎn)錄“轉(zhuǎn)錄單位”（transcriptionunit）以操縱子（operon）為轉(zhuǎn)錄的功能單位,結(jié)構(gòu)上包括四個功能區(qū)：多順反子（結(jié)構(gòu)基因區(qū)）、啟動子、操作子、終止子和調(diào)節(jié)基因。原核RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄過程,二、原核細胞RNA轉(zhuǎn)錄合成特點,大腸桿菌的RNA聚合酶全酶由5種亞基2組成，因子與其它部分的結(jié)合不是十分緊密，它易于與2分離，沒有、亞基的酶稱為核心酶只催化鏈的延長，對起始無作用。五種亞基的功能分別為：亞基：與啟動子結(jié)合功能。亞基：含催化部位，起催化作用，催化形成磷酸二酯鍵。亞基：在全酶中存在，功能不清楚。亞基：與DNA模板結(jié)合功能。亞基：識別起始位點。,識別解鏈起始延伸終止,1.起始位點的識別識別正確的啟動位點，啟動子的結(jié)構(gòu)至少由三部分組成：-35序列提供了RNA聚合酶全酶識別的信號；-10序列是酶的緊密結(jié)合位點（富含AT堿基，利于雙鏈打開）；第三部分是RNA合成的起始點。,2.轉(zhuǎn)錄起始加入的第一個核苷三磷酸常是GTP或ATP。所形成的啟動子、全酶和核苷三磷酸復(fù)合物稱為三元起始復(fù)合物，第一個核苷三磷酸一旦摻入到轉(zhuǎn)錄起始點，亞基就會被釋放脫離核心酶。,3.鏈的延伸以NTP為原料和能量,DNA模板鏈為模板，靠核心酶的催化，核苷酸間通過3,5-磷酸二酯鍵成核糖核酸鏈(RNA),4.轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄終止信號有兩種情況弱終止子：依賴因子（終止因子，terminators）的終止NusA蛋白識別DNA鏈上的終止信號，在因子幫助終止。強終止子：（1）在終止點之前具有一段富含G-C的回文區(qū)域。（2）富含G-C的區(qū)域之后是一連串的dA堿基序列，它們轉(zhuǎn)錄的RNA鏈的末端為一連串U（連續(xù)6個）。,三、真核生物的轉(zhuǎn)錄作用,1.真核RNA聚合酶,2.轉(zhuǎn)錄真核RNA轉(zhuǎn)錄基本過程與原核類似，但其產(chǎn)生的mRNA為“單順反子”，只編碼一條肽鏈。,四、轉(zhuǎn)錄過程的選擇性抑制劑,五、轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的“加工”（成熟過程）,在細胞內(nèi)，由RNA聚合酶合成的原初轉(zhuǎn)錄物（primarytranscript）往往需要一系列的變化，包括鏈的裂解、5和3末端的切除和特殊結(jié)構(gòu)的形成、核苷的修飾、以及拼接和編輯等過程，才轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓腞NA分子。此過程總稱為RNA的成熟或稱為RNA的轉(zhuǎn)錄后加工。原核生物的mRNA轉(zhuǎn)錄后一般不需要加工，轉(zhuǎn)錄的同時即進行翻譯（半壽期短）。,rRNA前體的轉(zhuǎn)錄后加工tRNA前體的加工真核mRNA前體的加工,rRNA前體的加工rRNA基因之間以縱向串聯(lián)的方式重復(fù)排列。加工過程：1、剪切作用：需核酸酶參與。2、甲基化修飾：修飾在堿基上。3、自我剪接：一種核酶的作用。原核rRNA加工：rRNA含非轉(zhuǎn)錄的間隔區(qū)，其產(chǎn)物中含tRNA真核rRNA加工：1.5S自成體系加工少無修飾和剪接。2.45S加工中含剪切和甲基化修飾，需核酸酶。,大腸桿菌rRNA前體加工,真核生物rRNA前體加工,tRNA前體的加工tRNA前體在tRNA剪切酶的作用下，切成一定在小的tRNA分子3末端加上CCA堿基的修飾：甲基化、脫氨和還原作用,真核mRNA前體的加工,剪接（Splicing）去除內(nèi)含子，連接外顯子5帽端結(jié)構(gòu)的生成（如圖）3端多聚A（polyA）的附加,六、RNA的復(fù)制合成（RNA指導(dǎo)的RNA合成）,噬菌體Q的RNA復(fù)制兩階段（1）其單鏈RNA可充當mRNA，利用寄主中的核糖體合成外殼蛋白和RNA復(fù)制酶的亞基。（2）復(fù)制酶的亞基可與來自寄主細胞的亞基自動裝配成RNA復(fù)制酶，可進行RNA的復(fù)制，以分子中單鏈RNA為模板（正鏈