第11章 RNA的生物合成七版10.ppt

1、第 十 一 章,RNA的生物合成 （轉(zhuǎn)錄） RNA Biosynthesis, Transcription,轉(zhuǎn)錄 (transcription) 生物體以DNA 為模板合成RNA 的過程 。,參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì),原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 模板: DNA 酶: RNA聚合酶(RNA polymerase, RNA-pol) 其他蛋白質(zhì)因子,原核生物轉(zhuǎn)錄的 模板和酶,第一節(jié),一、原核轉(zhuǎn)錄模板,不對稱轉(zhuǎn)錄(asymmetric transcription),在DNA分子雙鏈上某一區(qū)段，一股鏈可轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄 ； 模板鏈并非永遠在同一條單鏈上。,5GCAGTACATG

2、TC 3,3 c g t g a t g t a c a g 5,5GCAGUACAUGUC 3,NAla Val His Val C,編碼鏈,模板鏈,mRNA,蛋白質(zhì),轉(zhuǎn)錄,翻譯,模板鏈（有意義鏈，Watson 鏈）： 能轉(zhuǎn)錄、能復(fù)制 編碼鏈（coding strand)（反義鏈，Crick鏈）： 不能轉(zhuǎn)錄，能復(fù)制, 功能（53聚合功能）,底物：NTP（N：A、U、C、G） 模板：雙股DNA鏈 引物：不需要 聚合方向： 53（ 模板是 35 ） 聚合反應(yīng)：反復(fù)形成磷酸二酯鍵,依賴DNA的RNA聚合酶 RNA-pol,二、RNA聚合酶,（二）原核生物RNA聚合酶組成,4種亞基形成的五聚體,核心

3、酶 (core enzyme),全酶 (holoenzyme),全酶 2 核心酶 2 負責新鏈延伸 因子（亞基） 辨認轉(zhuǎn)錄起始點,原核生物轉(zhuǎn)錄單位：操縱子,調(diào)節(jié)基因,-10區(qū) Pribnow box，TATA盒 合成RNA鏈中的第一個核苷酸（一般為嘌呤）,識別區(qū),結(jié)合區(qū),轉(zhuǎn)錄起始點,原核生物的轉(zhuǎn)錄過程 The Process of Transcription,第二節(jié),一、轉(zhuǎn)錄起始 需要RNA聚合酶全酶,RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3,轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物:,第一個磷酸二酯鍵 5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + ppi,二、原核生物轉(zhuǎn)錄

4、延長,因子從全酶上脫離，核心酶繼續(xù)沿DNA鏈移動，按堿基互補，從 53不斷聚合RNA。,轉(zhuǎn)錄空泡 (transcription bubble)：,RNA-pol （核心酶） DNA RNA,5,3,DNA,原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象（轉(zhuǎn)錄翻譯相偶聯(lián)）,核糖體,RNA,RNA聚合酶,依賴Rho ()因子的轉(zhuǎn)錄終止 非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止,三、原核生物轉(zhuǎn)錄終止,指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來。,分類,A T P,1. 依賴 Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止,ATP酶和解螺旋酶活性,5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUG

5、ACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3,5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3,RNA,5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT. 3,DNA,5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3,莖環(huán)(stem-loop)/發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu),2. 非依賴 Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止,莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機理,使RNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓； 使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨

6、于解離，RNA產(chǎn)物釋放,真核生物RNA的生物合成,第三節(jié),一、真核生物的RNA聚合酶,有三類，能選擇性的轉(zhuǎn)錄不同類型的基因,二、真核生物的轉(zhuǎn)錄起始,（一）也具有啟動子核心序列,增強子,增強子,順式作用元件、反式作用因子、轉(zhuǎn)錄因子,（二）轉(zhuǎn)錄因子,轉(zhuǎn)錄起始時，RNA-pol不直接結(jié)合模板，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子。 轉(zhuǎn)錄因子TFD結(jié)合TATA盒,參與RNA-pol轉(zhuǎn)錄的TF,四、轉(zhuǎn)錄終止, 和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)。,5-AAUAAA-,5 -AAUAAA-,核酸酶,-GUGUGUG,RNA-pol,AATAAA GTGTGTG,轉(zhuǎn)錄終止的修飾點,5,5,3,3,3加尾,AAAAAAA 3 mRNA,

7、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的相同點： DNA模板 依賴DNA的聚合酶 形成磷酸二酯鍵 合成方向都是53 堿基配對,復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別,引物 連續(xù)性 加工,真核生物的轉(zhuǎn)錄后修飾 Post-transcriptional Modification,第四節(jié),轉(zhuǎn)錄的直接產(chǎn)物初級轉(zhuǎn)錄本,成熟的RNA（mRNA、tRNA、rRNA）,加工、改造,幾種主要的修飾方式,1. 剪接(splicing),2. 剪切(cleavage),3. 修飾(modification),4. 添加(addition),一、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工,（一）在5端形成 帽子結(jié)構(gòu)(m7GpppGp ),初級轉(zhuǎn)錄本hnRNA,甲基化帽子,帽子功能

8、：防止降解、促進翻譯中起始復(fù)合物的形成,帽子種類：0號（m7GpppX）、1號（ m7GpppXm）、2號,（二）3端加上多聚腺苷酸尾巴 (poly A tail),3,特異核酸內(nèi)切酶,polyA功能： 增加mRNA的穩(wěn)定性 與mRNA的運輸有關(guān) 參與基因表達的調(diào)控,加尾,5-AAUAAA-,5 -AAUAAA-,核酸酶,-GUGUGUG,RNA-pol,AATAAA GTGTGTG,轉(zhuǎn)錄終止的修飾點,5,5,3,3,3加尾,AAAAAAA 3 mRNA,（三）mRNA的剪接：去除內(nèi)含子，連接外顯子,1.斷裂基因和hnRNA,外顯子,內(nèi)含子,核內(nèi)的初級mRNA稱為雜化核RNA (hetero-nuclear RNA, hnRNA ),雞卵清蛋白基因,hnRNA,首、尾修飾,hnRNA剪接,成熟的mRNA,雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾,1.872kb,雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖,DNA,mRNA,3. mRNA的剪接, 除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子連接。,snRNA (small nuclear RNA),內(nèi)含子以GU開始，AG結(jié)束,5剪接點：GU 3剪接點：AG 分支點： CURAY,5剪切點切開,套索結(jié)構(gòu),3剪切點斷開,SnRNP釋放,剪接體snRNP與hnRNA,第一次轉(zhuǎn)酯