北京大學(xué)生物化學(xué)課件 RNA生物合成

第十三章RNA生物合成

CHAPTER13RNABIOSYNTHESIS1第十三章RNA生物合成

CHAPTER13RN本章主要內(nèi)容

轉(zhuǎn)錄作用（Transcription）

轉(zhuǎn)錄作用及其特點(diǎn)RNA聚合酶（原核和真核生物RNA聚合酶）DNA模板（啟動(dòng)子和終止子）轉(zhuǎn)錄過(guò)程（起始、鏈的延長(zhǎng)和終止）轉(zhuǎn)錄后的加工過(guò)程（Post-transcriptionalprocessingofRNAs）mRNA前體的加工tRNA前體的加工rRNA前體的加工

RNA的復(fù)制（RNAreplication）核酶（Ribozymes）2本章主要內(nèi)容轉(zhuǎn)錄作用（Transcription）轉(zhuǎn)錄后DNAvs.RNADNARNAStandardbasesA,G,C,TA,G,C,USugarDeoxyriboseRiboseStructureusually

dsDNAcircular,linearusuallyssRNAusuallylinearLength~2kb-~263,000kb(humanchr1)~0.07kb-~110kb3DNAvs.RNADNARNAStandardbaserRNAs(ribosomalRNAs)

75-80%：

以核蛋白體的形式參與蛋白質(zhì)生物合成，是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所tRNAs（transferRNAs)10-25%：

在蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸mRNAs

(messengerRNAs)2-3%：

作為蛋白質(zhì)合成的直接模板hnRNAs（heterogeneousnuclearRNAs）

mRNA的未成熟前體snRNAs（smallnuclearRNAs）

參與mRNA前體剪接過(guò)程non-codingRNA

RNA種類及作用4rRNAs(ribosomalRNAs)75-80%

反轉(zhuǎn)錄DNA復(fù)制RNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯DNARNA

蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄（Transcription）:

DNA指導(dǎo)的RNA合成RNA復(fù)制（RNAreplication）:RNA指導(dǎo)的RNA合成DNA

轉(zhuǎn)錄

RNA前體

加工

成熟RNA5反轉(zhuǎn)錄DNA復(fù)制RNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯DNA

第一節(jié)轉(zhuǎn)錄作用

Section1Transcription轉(zhuǎn)錄作用（DNA-dependentRNAsynthesis）

TranscriptionRNADNA

在RNA聚合酶催化下，以DNA為模板，以4種三磷酸核苷（ATP,GTP,CTP,UTP）為原料進(jìn)行的RNA聚合反應(yīng)6

第一節(jié)轉(zhuǎn)錄作用

Section1Transc轉(zhuǎn)錄作用的特點(diǎn)

（CharacteristicsofTranscription）

部位：細(xì)胞核內(nèi)

DNA－AGCT

堿基配對(duì)規(guī)律:

RNA－UCGA

RNA核苷酸連接方式：3’,5’-磷酸二酯鍵

方向：

5’3’，合成過(guò)程是連續(xù)的，不需引物方式：不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄（asymmetrictranscription）7轉(zhuǎn)錄作用的特點(diǎn)

（CharacteristicsofTDNA片段轉(zhuǎn)錄時(shí)，雙鏈DNA中只有一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板，這種轉(zhuǎn)錄方式稱為不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄（asymmetrictranscription）8DNA片段轉(zhuǎn)錄時(shí)，雙鏈DNA中只有一條鏈作為轉(zhuǎn)5’–UCAGCUCGCUGCUAAUGGCC–3’RNAtranscripttranscriptioncodingstrandtemplatestrand5’–TCAGCTCGCTGCTAATGGCC–3’3’–AGTCGAGCGACGATTACCGG–5’模板鏈（templatestrand）編碼鏈（codingstrand）DoublestrandofDNA95’–UCAGCUCGCUGCUAAUGGCC–3’RNAGeneAGeneBGeneCGeneDCodingstrandTemplatestrandDoublestandDNA編碼鏈和模板鏈?zhǔn)且粋€(gè)相對(duì)的概念

10GeneAGeneBGeneCGeneDCoding參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)原料:NTP(ATP,GTP,CTP,UTP)

模板:DNA的一條鏈酶:RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)無(wú)機(jī)離子：Mg2＋，Mn2＋其他蛋白質(zhì)因子11參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)原料:NTP(ATP,GTP,CTP二RNA聚合酶

RNApolymerase全稱：依賴DNA的RNA聚合酶（DNA-dependentRNApolymerase）簡(jiǎn)稱：

RNApolDNARNARNApol12二RNA聚合酶

RNApolymerase全稱核心酶（coreenzyme）全酶（holoenzyme）ω’ω’（一）原核生物RNA聚合酶結(jié)構(gòu):2’ω2’ω

13核心酶（coreenzyme）全酶（holoenzym36512決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄

β

150618催化RNA鏈延伸155613結(jié)合DNA模板70263辨認(rèn)起始點(diǎn)（轉(zhuǎn)錄起始后脫落）亞基分子量功能α

β’

σ

ω11000功能不明亞基數(shù)21111原核RNA聚合酶各亞基的作用1436512決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄βTATAATTTGACA-35+1+20dsDNAω’

1.辨別轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)2.促使DNA雙鏈打開(kāi)17bp3.催化NTP以3’,5’磷酸二酯鍵相連，方向5’→3’4.識(shí)別轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)原核RNA聚合酶的功能15TATAATTTGACA-35+1+20dsDNAω

原核RNA聚合酶作用特點(diǎn)：1.聚合速率慢，30－85nt/s（DNA合成250-1000nt/s）2.缺乏3’→5’外切酶活性，無(wú)校對(duì)功能，錯(cuò)誤率高（10-4~10-5，DNA合成錯(cuò)誤率10-9~10-10

）3.活性可被利福霉素，利福平抑制（與亞基結(jié)合）利福平抗結(jié)核的機(jī)理16原核RNA聚合酶作用特點(diǎn)：1.聚合速率慢，30－85n（二）真核生物RNA聚合酶

種類IIIII5.8S/18S/28SrRNA前體hnRNAU1,U2,U4U5snRNA前體轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物IMt定位核仁核質(zhì)核質(zhì)線粒體tRNA前體5SrRNA前體U6snRNA前體線粒體RNA利福平不敏感不敏感不敏感敏感利福霉素敏感敏感敏感17（二）真核生物RNA聚合酶種類IIIII5.8S/18S/三模板DNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

StructuralcharacteristicsofDNAtemplate轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)(startsite)以+1表示，一般為A或G5335結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列＋1上游(upstream):

基因調(diào)控區(qū)(啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、靜息子)下游(downstream):基因轉(zhuǎn)錄區(qū)（結(jié)構(gòu)基因、終止子）

RNA-pol18三模板DNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

StructuralcRNA-polProtectionAssay19RNA-pol19

啟動(dòng)子（promoter）：

位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游的一段核苷酸序列，是RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合模板DNA的特定部位原核真核識(shí)別部位

－35區(qū)

－40～－110區(qū)

結(jié)合部位pribnow

boxTATA

box5’-TTGACA-3’5’-TATAAT-3’CAATboxGCbox－10區(qū)－25區(qū)20啟動(dòng)子（promoter）：原核生物啟動(dòng)子保守序列開(kāi)始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35區(qū)RNA-pol結(jié)合位點(diǎn)(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10區(qū)1-30-5010-10-40-205335RNA-pol識(shí)別位點(diǎn)(recognitionsite)

55結(jié)構(gòu)基因33RNA-pol21原核生物啟動(dòng)子保守序列開(kāi)始轉(zhuǎn)錄TTGACA-35

TATA盒GC盒

CAAT盒

增強(qiáng)子

順式作用元件

結(jié)構(gòu)基因-CAAT---GCGC---TATA轉(zhuǎn)錄起始真核生物啟動(dòng)子保守序列22TATA盒GC盒CAAT盒增強(qiáng)子順式作用元件結(jié)構(gòu)基四轉(zhuǎn)錄過(guò)程

TranscriptionProcess轉(zhuǎn)錄過(guò)程可以分為三個(gè)階段：1.轉(zhuǎn)錄起始（

Initiation）2.轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)（Elongation）3.轉(zhuǎn)錄終止（Termination）（一）原核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程（二）真核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程23四轉(zhuǎn)錄過(guò)程

TranscriptionP1.轉(zhuǎn)錄起始（

Initiation）RNA聚合酶必須準(zhǔn)確結(jié)合轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域DNA雙鏈解開(kāi)，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板（一）原核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程?轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問(wèn)題241.轉(zhuǎn)錄起始（Initiation）RNA聚合酶必須準(zhǔn)確RNA聚合酶-σ識(shí)別DNA啟動(dòng)子(－35區(qū))核心酶與啟動(dòng)子結(jié)合(－10區(qū))DNA構(gòu)象改變，啟動(dòng)子－10區(qū)處打開(kāi)雙鏈DNA分子（約17bp)轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程25RNA聚合酶-σ識(shí)別DNA啟動(dòng)子(－35區(qū))核心酶與啟動(dòng)子結(jié)DNA構(gòu)象改變，啟動(dòng)子－10區(qū)處打開(kāi)雙鏈DNA分子（約17bp)轉(zhuǎn)錄開(kāi)始，形成第一個(gè)3’,5’磷酸二酯鍵（不需引物）核心酶沿模板向下游移動(dòng)（循環(huán)使用）26DNA構(gòu)象改變，啟動(dòng)子－10區(qū)處打開(kāi)雙鏈DNA分子（約17b核心酶沿DNA模板鏈向下游方向滑動(dòng)

核心酶滑過(guò)的部位，DNA鏈很快恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)RNA鏈延長(zhǎng)，暫時(shí)形成DNA?RNA雜交體（約8bp）RNA逐步脫離模板鏈NTP以3’,5’-磷酸二酯鍵逐個(gè)相連形成RNA鏈，方向5’3’2.轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)（Elongation）27核心酶沿DNA模板鏈向下游方向滑動(dòng)核心酶滑過(guò)的部位，DNA轉(zhuǎn)錄泡(transcriptionbubble)由DNA雙鏈（打開(kāi)約17bp）,RNA聚合酶與新合成的RNA鏈局部形成的結(jié)構(gòu).28轉(zhuǎn)錄泡(transcriptionbubble)28原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的羽毛狀現(xiàn)象

DNARNA聚合酶

RNA

核糖體3’5’

29原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的羽毛狀現(xiàn)象DNARNA聚合酶RNA3.轉(zhuǎn)錄終止（

Termination

）核心酶遇到DNA模板的終止信號(hào)和／或ρ因子阻礙核心酶繼續(xù)滑動(dòng)核心酶從模板DNA上脫落新合成的RNA鏈脫落，轉(zhuǎn)錄終止303.轉(zhuǎn)錄終止（Termination）核心酶終止信號(hào)（stopsignal）：在基因單位中，具有停止轉(zhuǎn)錄作用的部位,

包括GC富集區(qū)和AT富集區(qū),也稱終止子。依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止原核轉(zhuǎn)錄終止方式：(terminator)31終止信號(hào)（stopsignal）：依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止原

1.

依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止輔助識(shí)別終止信號(hào)誘使RNA聚合酶構(gòu)象改變

具有解螺旋酶活性，釋放RNA產(chǎn)物因子（6聚體蛋白質(zhì)）：321.依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止輔助識(shí)別終止信號(hào)因子（6聚33332.非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止終止信號(hào)處有特殊的堿基序列:GC富集區(qū)和AT富集區(qū)，使轉(zhuǎn)錄生成的RNA形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)和多聚U序列，促使轉(zhuǎn)錄終止。342.非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止終止信號(hào)處有特殊的堿基序列:G3535原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程36原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程36（二）真核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程1.轉(zhuǎn)錄起始（

Initiation）起始過(guò)程比原核生物復(fù)雜上游調(diào)控序列復(fù)雜啟動(dòng)子Promoter增強(qiáng)子Enhancer、靜息子Silencer等RNA聚合酶不直接與模板結(jié)合轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物pre-initiationcomplex,PIC

需多種轉(zhuǎn)錄因子參與37（二）真核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程1.轉(zhuǎn)錄起始（Initiatio轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游區(qū)段編碼鏈模板鏈其他調(diào)節(jié)元件增強(qiáng)子（+）靜息子（-）CCAATTATA

基因轉(zhuǎn)錄區(qū)5’3’調(diào)節(jié)表達(dá)

基礎(chǔ)表達(dá)（啟動(dòng)子）轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)+1-40～-110-253’5’基因調(diào)控區(qū)mRNA順式作用元件(cis-actingelement)38轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游區(qū)段編碼鏈模板鏈其他調(diào)增強(qiáng)子（+）CCAATFEBDARNA

polⅡTATADNATATATFⅡD

TFⅡA

TFⅡB

TFⅡF

TFⅡERNApolⅡ真核生物轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物pre-initiationcomplex,PIC

TFⅡ：與RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子39FEBDARNApolⅡTATADNATATATFⅡ2.轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)（Elongation）真核生物RNA-pol前移會(huì)遇上核小體核小體解聚和移位現(xiàn)象

RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄方向402.轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)（Elongation）真核生物RNA-pol——和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)3.轉(zhuǎn)錄終止（

Termination

）轉(zhuǎn)錄終止修飾點(diǎn)AATAAA….GTGTGT…（編碼鏈）GUGUGU41——和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)3.轉(zhuǎn)錄終止（Terminat第二節(jié)轉(zhuǎn)錄后的加工過(guò)程

Section2RNAProcessing剪切(cleavage)和剪接(splicing)末端添加(terminaladdition)核苷酸化學(xué)修飾(modification)RNA編輯(RNAediting)將轉(zhuǎn)錄生成的前體RNA轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓?、有活性的RNA的過(guò)程主要加工方式：42第二節(jié)轉(zhuǎn)錄后的加工過(guò)程

Section2RNAPr

剪接(splicing)剪切(cleavage)43剪接(splicing)剪切(cleavage)43一mRNA前體的加工（一）mRNA生成特點(diǎn)ProcessingofmRNAsPrecursor原核生物：多順?lè)醋觤RNA(polycistronicmRNA)沒(méi)有核膜，轉(zhuǎn)錄和翻譯同時(shí)進(jìn)行不需復(fù)雜加工就表現(xiàn)出生物活性真核生物：?jiǎn)雾樂(lè)醋觤RNA(monocistronicmRNA)直接轉(zhuǎn)錄生成mRNA前體－h(huán)nRNA

需要在細(xì)胞核加工成成熟的mRNA

44一mRNA前體的加工（一）mRNA生成特點(diǎn)ProcessiPolycistronicmRNA

原核生物多順?lè)醋觤RNAMonocistronicmRNA

真核生物單順?lè)醋觤RNA45PolycistronicmRNA原核生物多順?lè)醋觤RN5’末端加帽(5’cap)3’末端加尾去除內(nèi)含子，連接外顯子甲基化修飾核苷酸編輯（二）真核生物mRNA前體的加工(3’polyAtail)465’末端加帽(5’cap)（二）真核生物mRNA前體的加工5’末端帽子的結(jié)構(gòu):

m7GpppNmp-

7甲基鳥(niǎo)嘌呤7’methylguanylate

5’→5’的連接5’to5’linkage

核糖2’位羥基甲基化methylationof2’carbon475’末端帽子的結(jié)構(gòu):m7GpppNmp-5pppNp…5GpppNp…pppGppi鳥(niǎo)苷酸轉(zhuǎn)移酶5

m7GpppNmp…甲基轉(zhuǎn)移酶CH3-5ppNp…磷酸酶Pi5’末端帽子的生成:G/ACH3485pppNp…5GpppNp…pppGppi鳥(niǎo)苷酸5’末端帽子的功能:

m7GpppNmp-

保護(hù)新合成的mRNA免被降解增加翻譯活性協(xié)助mRNA轉(zhuǎn)移至胞漿參與第一個(gè)內(nèi)含子的剪接495’末端帽子的功能:m7GpppNmp-3’末端多聚A“尾”的生成3’polyadenylationG-Trich轉(zhuǎn)錄終止修飾點(diǎn)503’末端多聚A“尾”的生成3’polyadenylatio3’末端加多聚A“尾”：增加mRNA的穩(wěn)定性加強(qiáng)翻譯活性參與最后一個(gè)內(nèi)含子的剪接RNA＋nATPRNA(AMP)n+nPPi多聚A聚合酶功能：513’末端加多聚A“尾”：增加mRNA的穩(wěn)定性RNA＋nAT剪接作用（mRNAsplicing）外顯子(Exon):在真核結(jié)構(gòu)基因中具有表達(dá)活性的編碼序列內(nèi)含子(Intron):在真核結(jié)構(gòu)基因中無(wú)表達(dá)活性，不能編碼相應(yīng)氨基酸的序列DNA轉(zhuǎn)錄hnRNA加工mRNA(結(jié)構(gòu)基因)(內(nèi)含子、外顯子)(只有外顯子)mRNAExon1Exon2Exon3Intron1Intron2蛋白質(zhì)DNA52剪接作用（mRNAsplicing）外顯子(Exon):剪接作用（mRNAsplicing）即在細(xì)胞核內(nèi),剪切hnRNA中內(nèi)含子序列,將各外顯子序列連接為成熟mRNA的過(guò)程內(nèi)含子5’端剪切點(diǎn)序列為：內(nèi)含子3’端剪切點(diǎn)序列為:內(nèi)含子3’端剪切點(diǎn)上游附近A序列分支點(diǎn)剪接部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：UpstreamexonAGGUAAGUA(Py)nNCAGGDownstreamexon5’Splicesite3’SplicesiteBranchsiteGUAG53剪接作用（mRNAsplicing）即在細(xì)胞核內(nèi),剪切hn剪接過(guò)程:套索(lariat)的形成及剪除54剪接過(guò)程:套索(lariat)的形成及剪除54套索(lariat)的形成及剪除55套索(lariat)的形成及剪除55剪接體的生成（Formationofspliceosome）在酵母和人體的mRNA剪接過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)有剪接體的存在UsnRNP與mRNA前體結(jié)合形成，參與mRNA前體的剪接過(guò)程

剪接體:分類：U1、U2---U6非特異小核核(糖體)蛋白

UsnRNPUnspecificsmallnuclearribonucleoprotein核蛋白質(zhì)snRNA（smallnuclearRNA）56剪接體的生成（Formationofspliceosom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)錄后加工57雞卵清蛋白基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟的mRN一個(gè)相同的初級(jí)轉(zhuǎn)錄本，在不同組織中由于剪接作用的差異，可產(chǎn)生不同編碼的mRNA，導(dǎo)致翻譯生成不同的蛋白質(zhì)產(chǎn)物可變剪接（AlternatesplicingofmRNA）

DNA

轉(zhuǎn)錄

hnRNA

剪接1

mRNA1

mRNA2

剪接2意義：在組織特異性（tissuespecificity）中發(fā)揮重要作用58一個(gè)相同的初級(jí)轉(zhuǎn)錄本，在不同組織中由于剪接作用的差異AlternativeprocessingofthecalcitoningenetranscriptCalcitoninCGRPTranslationandposttranslationalprocessing1234polyA12356polyASplicingSplicing1234polyA123456polyA123456PolyAsitePolyAsiteCleavageandpolyadenylationPrimarytranscriptThyroidBrain降鈣素基因相關(guān)肽降鈣素59Alternativeprocessingofthe甲基化作用（Methylation）甲基化位點(diǎn)真核生物mRNA分子中含甲基化核苷酸

hnRNA5’端帽子結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)分子含1~2個(gè)m6A需供體SAM和甲基轉(zhuǎn)移酶參與60甲基化作用（Methylation）甲基化位點(diǎn)真核生物mRNRNA編輯（RNAediting）遺傳信息在轉(zhuǎn)錄水平發(fā)生改變，由一個(gè)基因產(chǎn)生不止一種蛋白質(zhì)核苷酸殘基插入、刪除或替換C脫氨U61RNA編輯（RNAediting）遺傳信息在轉(zhuǎn)錄水平發(fā)生改二tRNA前體的加工ProcessingoftRNAsPrecursor剪接和剪切3’末端添加-CCA堿基修飾

62二tRNA前體的加工ProcessingoftRNAs剪切（cleavage）

RNaseP切除5’端多余的核苷酸RNaseD切除3’端多余的核苷酸RNasePRNaseD剪接（splicing）:去除內(nèi)含子序列63剪切（cleavage）RNaseP剪接（splicing）3’末端添加-CCA核苷酸轉(zhuǎn)移酶ATPADP643’末端添加-CCA核苷酸轉(zhuǎn)移酶ATPAD堿基修飾（2）還原反應(yīng)如：U

DHU（3）核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)如：U

ψ（4）脫氨反應(yīng)如：A

I（1）（1）（3）（2）（4）如：A

Am（1）甲基化G

Gm65堿基修飾（2）還原反應(yīng)如：UDHU（3）核苷內(nèi)的三rRNA前體的加工ProcessingofrRNAsPrecursor剪接甲基化修飾

rRNA基因多拷貝，串聯(lián)在DNA分子中細(xì)菌：5-10拷貝果蠅：260拷貝人：1100拷貝66三rRNA前體的加工ProcessingofrRNAsProkaryonic30SrRNAprecursor16S23S5SttP16SP23SP5SPtPt5'3'17S25S5SttRNase

RNaserRNArRNArRNAtRNAtRNA(一)原核核糖體RNA的加工67Prokaryonic30SrRNAprecursor45Spre-rRNA41Spre-rRNA32Spre-rRNA

28SrRNA20Spre-rRNA

18SrRNA

5.8S

5Spre-rRNA

5SrRNAmethylation﹡(二)真核核糖體RNA的加工6845Spre-rRNA41Spre-rRNA32Spr第三節(jié)核酶

Section3RIBOZYMES具有催化活性的RNA核酶

ribozyme核糖核酸酶RNase水解核糖核酸鏈69第三節(jié)核酶

Section3RT.Cech等首先發(fā)現(xiàn)四膜蟲(chóng)rRNA前體具有自我剪接作用(1982)核酶的發(fā)現(xiàn)S.Altman發(fā)現(xiàn)RNaseP中的RNA可催化tRNA的加工(1983)1989年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)70T.Cech等首先發(fā)現(xiàn)四膜蟲(chóng)rRNA前體具有自我核酶類型剪切型催化自身RNA或異體RNA分子剪去一段多核苷酸片段，功能類似于內(nèi)切核酸酶剪接型切去自身RNA內(nèi)部一段多核苷酸片段，再將剩余的兩個(gè)片段連接，功能類似于內(nèi)切核酸酶與連接酶的聯(lián)合作用其他類型71核酶類型剪切型剪接型其他類型71G

3995′3′395四膜蟲(chóng)rRNA的自我剪接5′3′L-19IVS具有催化活性的片段3′G5′OH5′3′GOH41426SrRNAGOH5′3′E1E2I（鳥(niǎo)苷作為輔助因子）72G3995′3′395四膜蟲(chóng)rRNA的自我剪接5′3′L-L-19IVS的功能：核苷酸轉(zhuǎn)移反應(yīng)（核苷酸轉(zhuǎn)移酶）水解反應(yīng)（磷酸二酯酶）磷酸轉(zhuǎn)移反應(yīng)（磷酸轉(zhuǎn)移酶）脫磷酸反應(yīng)（酸性磷酸酶）RNA限制性內(nèi)切反應(yīng)（RNA限制性內(nèi)切酶）RNA聚合反應(yīng)（RNA聚合酶）(linear-19

interveningsequence)73L-19IVS的功能：核苷酸轉(zhuǎn)移反應(yīng)（核苷酸轉(zhuǎn)移酶）(l核酶研究的意義:核酶的發(fā)現(xiàn)，對(duì)生命起源的討論提供了依據(jù)核酶的發(fā)現(xiàn)是對(duì)傳統(tǒng)酶學(xué)的挑戰(zhàn)利用核酶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成人工核酶

AnRNAworld?74核酶研究的意義:核酶的發(fā)現(xiàn)，對(duì)生命起源的討論提供了依據(jù)AnRIBOZYMEclinicaltrialsinprogress:

anti-HIVanti-cancer75RIBOZYMEclinicaltrials75某些生物（如RNA噬菌體和動(dòng)物病毒）攜帶單鏈RNA基因組信息，進(jìn)入宿主細(xì)胞后，以自身RNA為模板，4種NTP為底物，由RNA復(fù)制酶催化合成RNA。第四節(jié)RNA的復(fù)制

Section4RNAReplicationRNA復(fù)制酶

(RNAreplicase)RNA指導(dǎo)的RNA聚合酶（RNAdirectedRNApolymerase，RDRP)76某些生物（如RNA噬菌體和動(dòng)物病毒）攜帶單鏈RNA基因組信息附錄77附錄77轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的比較復(fù)制轉(zhuǎn)錄原料dNTPNTP主要酶和因子DNA聚合酶、拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶、DNA單鏈結(jié)合蛋白、引物酶、DNA連接酶RNA聚合酶、ρ因子等模板DNADNA鏈延長(zhǎng)方向5’→3’5’→3’方式半保留復(fù)制不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄配對(duì)方式A=T;G=CT=A；A=U;G=C產(chǎn)物DNARNA加工過(guò)程一般不需加工轉(zhuǎn)錄后加工分別形成成熟mRNA、tRNA和rRNA78轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的比較復(fù)制轉(zhuǎn)錄原料dNTPNTP主要酶和因子DNADNA聚合酶反轉(zhuǎn)錄酶RNA聚合酶RNA復(fù)制酶模板DNARNADNARNA原料dNTPdNTPNTPNTP特點(diǎn)依賴DNA的DNA聚合酶DDDP依賴RNA的DNA聚合酶RDDP依賴DNA的RNA聚合酶DDRP依賴RNA的DNA聚合酶RDRP相同點(diǎn)都是在核苷酸之間形成磷酸二酯鍵延伸方向都是5’→3’都是遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則不同聚合酶的比較79DNA聚合酶反轉(zhuǎn)錄酶RNA聚合酶RNA復(fù)制酶模板DNARNA真核生物與原核生物轉(zhuǎn)錄特點(diǎn)的比較原核生物真核生物模板DNA啟動(dòng)子啟動(dòng)子＋增強(qiáng)子＋靜息子RNA聚合酶1種，α2ββ’ωσ4種，polⅠ,polⅡ,polⅢ，Mt轉(zhuǎn)錄起始RNA聚合酶以轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物形式與啟動(dòng)子結(jié)合σ因子識(shí)別啟動(dòng)子,RNA聚合酶直接與啟動(dòng)子結(jié)合轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)核心酶沿模板向3’端滑動(dòng)轉(zhuǎn)錄后加工不需要復(fù)雜加工需要剪接,末端添加,修飾,編輯等聚合酶前行需核小體移位和解聚80真核生物與原核生物轉(zhuǎn)錄特點(diǎn)的比較原核生物本章重點(diǎn)轉(zhuǎn)錄體系

模板、原料、方向、方式、RNA聚合酶（原核、真核）

轉(zhuǎn)錄過(guò)程

原核：起始、延長(zhǎng)、終止真核：起始、延長(zhǎng)、終止轉(zhuǎn)錄后加工

mRNA，tRNA，rRNA加工核酶

四膜蟲(chóng)rRNA前體的加工81本章重點(diǎn)轉(zhuǎn)錄體系轉(zhuǎn)錄過(guò)程轉(zhuǎn)錄后加工核酶基本概念

不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄asymmetrictranscription模板鏈templatestrand編碼鏈codingstrand啟動(dòng)子promoter外顯子exon內(nèi)含子intron轉(zhuǎn)錄泡transcriptionbubble單順?lè)醋觤onocistronicmRNA多順?lè)醋觩olycistronicmRNA82基本概念82第十三章RNA生物合成

CHAPTER13RNABIOSYNTHESIS83第十三章RNA生物合成

CHAPTER13RN本章主要內(nèi)容

轉(zhuǎn)錄作用（Transcription）

轉(zhuǎn)錄作用及其特點(diǎn)RNA聚合酶（原核和真核生物RNA聚合酶）DNA模板（啟動(dòng)子和終止子）轉(zhuǎn)錄過(guò)程（起始、鏈的延長(zhǎng)和終止）轉(zhuǎn)錄后的加工過(guò)程（Post-transcriptionalprocessingofRNAs）mRNA前體的加工tRNA前體的加工rRNA前體的加工

RNA的復(fù)制（RNAreplication）核酶（Ribozymes）84本章主要內(nèi)容轉(zhuǎn)錄作用（Transcription）轉(zhuǎn)錄后DNAvs.RNADNARNAStandardbasesA,G,C,TA,G,C,USugarDeoxyriboseRiboseStructureusually

dsDNAcircular,linearusuallyssRNAusuallylinearLength~2kb-~263,000kb(humanchr1)~0.07kb-~110kb85DNAvs.RNADNARNAStandardbaserRNAs(ribosomalRNAs)

75-80%：

以核蛋白體的形式參與蛋白質(zhì)生物合成，是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所tRNAs（transferRNAs)10-25%：

在蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸mRNAs

(messengerRNAs)2-3%：

作為蛋白質(zhì)合成的直接模板hnRNAs（heterogeneousnuclearRNAs）

mRNA的未成熟前體snRNAs（smallnuclearRNAs）

參與mRNA前體剪接過(guò)程non-codingRNA

RNA種類及作用86rRNAs(ribosomalRNAs)75-80%

反轉(zhuǎn)錄DNA復(fù)制RNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯DNARNA

蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄（Transcription）:

DNA指導(dǎo)的RNA合成RNA復(fù)制（RNAreplication）:RNA指導(dǎo)的RNA合成DNA

轉(zhuǎn)錄

RNA前體

加工

成熟RNA87反轉(zhuǎn)錄DNA復(fù)制RNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯DNA

第一節(jié)轉(zhuǎn)錄作用

Section1Transcription轉(zhuǎn)錄作用（DNA-dependentRNAsynthesis）

TranscriptionRNADNA

在RNA聚合酶催化下，以DNA為模板，以4種三磷酸核苷（ATP,GTP,CTP,UTP）為原料進(jìn)行的RNA聚合反應(yīng)88

第一節(jié)轉(zhuǎn)錄作用

Section1Transc轉(zhuǎn)錄作用的特點(diǎn)

（CharacteristicsofTranscription）

部位：細(xì)胞核內(nèi)

DNA－AGCT

堿基配對(duì)規(guī)律:

RNA－UCGA

RNA核苷酸連接方式：3’,5’-磷酸二酯鍵

方向：

5’3’，合成過(guò)程是連續(xù)的，不需引物方式：不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄（asymmetrictranscription）89轉(zhuǎn)錄作用的特點(diǎn)

（CharacteristicsofTDNA片段轉(zhuǎn)錄時(shí)，雙鏈DNA中只有一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板，這種轉(zhuǎn)錄方式稱為不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄（asymmetrictranscription）90DNA片段轉(zhuǎn)錄時(shí)，雙鏈DNA中只有一條鏈作為轉(zhuǎn)5’–UCAGCUCGCUGCUAAUGGCC–3’RNAtranscripttranscriptioncodingstrandtemplatestrand5’–TCAGCTCGCTGCTAATGGCC–3’3’–AGTCGAGCGACGATTACCGG–5’模板鏈（templatestrand）編碼鏈（codingstrand）DoublestrandofDNA915’–UCAGCUCGCUGCUAAUGGCC–3’RNAGeneAGeneBGeneCGeneDCodingstrandTemplatestrandDoublestandDNA編碼鏈和模板鏈?zhǔn)且粋€(gè)相對(duì)的概念

92GeneAGeneBGeneCGeneDCoding參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)原料:NTP(ATP,GTP,CTP,UTP)

模板:DNA的一條鏈酶:RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)無(wú)機(jī)離子：Mg2＋，Mn2＋其他蛋白質(zhì)因子93參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)原料:NTP(ATP,GTP,CTP二RNA聚合酶

RNApolymerase全稱：依賴DNA的RNA聚合酶（DNA-dependentRNApolymerase）簡(jiǎn)稱：

RNApolDNARNARNApol94二RNA聚合酶

RNApolymerase全稱核心酶（coreenzyme）全酶（holoenzyme）ω’ω’（一）原核生物RNA聚合酶結(jié)構(gòu):2’ω2’ω

95核心酶（coreenzyme）全酶（holoenzym36512決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄

β

150618催化RNA鏈延伸155613結(jié)合DNA模板70263辨認(rèn)起始點(diǎn)（轉(zhuǎn)錄起始后脫落）亞基分子量功能α

β’

σ

ω11000功能不明亞基數(shù)21111原核RNA聚合酶各亞基的作用9636512決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄βTATAATTTGACA-35+1+20dsDNAω’

1.辨別轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)2.促使DNA雙鏈打開(kāi)17bp3.催化NTP以3’,5’磷酸二酯鍵相連，方向5’→3’4.識(shí)別轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)原核RNA聚合酶的功能97TATAATTTGACA-35+1+20dsDNAω

原核RNA聚合酶作用特點(diǎn)：1.聚合速率慢，30－85nt/s（DNA合成250-1000nt/s）2.缺乏3’→5’外切酶活性，無(wú)校對(duì)功能，錯(cuò)誤率高（10-4~10-5，DNA合成錯(cuò)誤率10-9~10-10

）3.活性可被利福霉素，利福平抑制（與亞基結(jié)合）利福平抗結(jié)核的機(jī)理98原核RNA聚合酶作用特點(diǎn)：1.聚合速率慢，30－85n（二）真核生物RNA聚合酶

種類IIIII5.8S/18S/28SrRNA前體hnRNAU1,U2,U4U5snRNA前體轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物IMt定位核仁核質(zhì)核質(zhì)線粒體tRNA前體5SrRNA前體U6snRNA前體線粒體RNA利福平不敏感不敏感不敏感敏感利福霉素敏感敏感敏感99（二）真核生物RNA聚合酶種類IIIII5.8S/18S/三模板DNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

StructuralcharacteristicsofDNAtemplate轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)(startsite)以+1表示，一般為A或G5335結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列＋1上游(upstream):

基因調(diào)控區(qū)(啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、靜息子)下游(downstream):基因轉(zhuǎn)錄區(qū)（結(jié)構(gòu)基因、終止子）

RNA-pol100三模板DNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

StructuralcRNA-polProtectionAssay101RNA-pol19

啟動(dòng)子（promoter）：

位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游的一段核苷酸序列，是RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合模板DNA的特定部位原核真核識(shí)別部位

－35區(qū)

－40～－110區(qū)

結(jié)合部位pribnow

boxTATA

box5’-TTGACA-3’5’-TATAAT-3’CAATboxGCbox－10區(qū)－25區(qū)102啟動(dòng)子（promoter）：原核生物啟動(dòng)子保守序列開(kāi)始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35區(qū)RNA-pol結(jié)合位點(diǎn)(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10區(qū)1-30-5010-10-40-205335RNA-pol識(shí)別位點(diǎn)(recognitionsite)

55結(jié)構(gòu)基因33RNA-pol103原核生物啟動(dòng)子保守序列開(kāi)始轉(zhuǎn)錄TTGACA-35

TATA盒GC盒

CAAT盒

增強(qiáng)子

順式作用元件

結(jié)構(gòu)基因-CAAT---GCGC---TATA轉(zhuǎn)錄起始真核生物啟動(dòng)子保守序列104TATA盒GC盒CAAT盒增強(qiáng)子順式作用元件結(jié)構(gòu)基四轉(zhuǎn)錄過(guò)程

TranscriptionProcess轉(zhuǎn)錄過(guò)程可以分為三個(gè)階段：1.轉(zhuǎn)錄起始（

Initiation）2.轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)（Elongation）3.轉(zhuǎn)錄終止（Termination）（一）原核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程（二）真核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程105四轉(zhuǎn)錄過(guò)程

TranscriptionP1.轉(zhuǎn)錄起始（

Initiation）RNA聚合酶必須準(zhǔn)確結(jié)合轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域DNA雙鏈解開(kāi)，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板（一）原核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程?轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問(wèn)題1061.轉(zhuǎn)錄起始（Initiation）RNA聚合酶必須準(zhǔn)確RNA聚合酶-σ識(shí)別DNA啟動(dòng)子(－35區(qū))核心酶與啟動(dòng)子結(jié)合(－10區(qū))DNA構(gòu)象改變，啟動(dòng)子－10區(qū)處打開(kāi)雙鏈DNA分子（約17bp)轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程107RNA聚合酶-σ識(shí)別DNA啟動(dòng)子(－35區(qū))核心酶與啟動(dòng)子結(jié)DNA構(gòu)象改變，啟動(dòng)子－10區(qū)處打開(kāi)雙鏈DNA分子（約17bp)轉(zhuǎn)錄開(kāi)始，形成第一個(gè)3’,5’磷酸二酯鍵（不需引物）核心酶沿模板向下游移動(dòng)（循環(huán)使用）108DNA構(gòu)象改變，啟動(dòng)子－10區(qū)處打開(kāi)雙鏈DNA分子（約17b核心酶沿DNA模板鏈向下游方向滑動(dòng)

核心酶滑過(guò)的部位，DNA鏈很快恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)RNA鏈延長(zhǎng)，暫時(shí)形成DNA?RNA雜交體（約8bp）RNA逐步脫離模板鏈NTP以3’,5’-磷酸二酯鍵逐個(gè)相連形成RNA鏈，方向5’3’2.轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)（Elongation）109核心酶沿DNA模板鏈向下游方向滑動(dòng)核心酶滑過(guò)的部位，DNA轉(zhuǎn)錄泡(transcriptionbubble)由DNA雙鏈（打開(kāi)約17bp）,RNA聚合酶與新合成的RNA鏈局部形成的結(jié)構(gòu).110轉(zhuǎn)錄泡(transcriptionbubble)28原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的羽毛狀現(xiàn)象

DNARNA聚合酶

RNA

核糖體3’5’

111原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的羽毛狀現(xiàn)象DNARNA聚合酶RNA3.轉(zhuǎn)錄終止（

Termination

）核心酶遇到DNA模板的終止信號(hào)和／或ρ因子阻礙核心酶繼續(xù)滑動(dòng)核心酶從模板DNA上脫落新合成的RNA鏈脫落，轉(zhuǎn)錄終止1123.轉(zhuǎn)錄終止（Termination）核心酶終止信號(hào)（stopsignal）：在基因單位中，具有停止轉(zhuǎn)錄作用的部位,

包括GC富集區(qū)和AT富集區(qū),也稱終止子。依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止原核轉(zhuǎn)錄終止方式：(terminator)113終止信號(hào)（stopsignal）：依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止原

1.

依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止輔助識(shí)別終止信號(hào)誘使RNA聚合酶構(gòu)象改變

具有解螺旋酶活性，釋放RNA產(chǎn)物因子（6聚體蛋白質(zhì)）：1141.依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止輔助識(shí)別終止信號(hào)因子（6聚115332.非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止終止信號(hào)處有特殊的堿基序列:GC富集區(qū)和AT富集區(qū)，使轉(zhuǎn)錄生成的RNA形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)和多聚U序列，促使轉(zhuǎn)錄終止。1162.非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止終止信號(hào)處有特殊的堿基序列:G11735原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程118原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程36（二）真核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程1.轉(zhuǎn)錄起始（

Initiation）起始過(guò)程比原核生物復(fù)雜上游調(diào)控序列復(fù)雜啟動(dòng)子Promoter增強(qiáng)子Enhancer、靜息子Silencer等RNA聚合酶不直接與模板結(jié)合轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物pre-initiationcomplex,PIC

需多種轉(zhuǎn)錄因子參與119（二）真核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程1.轉(zhuǎn)錄起始（Initiatio轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游區(qū)段編碼鏈模板鏈其他調(diào)節(jié)元件增強(qiáng)子（+）靜息子（-）CCAATTATA

基因轉(zhuǎn)錄區(qū)5’3’調(diào)節(jié)表達(dá)

基礎(chǔ)表達(dá)（啟動(dòng)子）轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)+1-40～-110-253’5’基因調(diào)控區(qū)mRNA順式作用元件(cis-actingelement)120轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游區(qū)段編碼鏈模板鏈其他調(diào)增強(qiáng)子（+）CCAATFEBDARNA

polⅡTATADNATATATFⅡD

TFⅡA

TFⅡB

TFⅡF

TFⅡERNApolⅡ真核生物轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物pre-initiationcomplex,PIC

TFⅡ：與RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子121FEBDARNApolⅡTATADNATATATFⅡ2.轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)（Elongation）真核生物RNA-pol前移會(huì)遇上核小體核小體解聚和移位現(xiàn)象

RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄方向1222.轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)（Elongation）真核生物RNA-pol——和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)3.轉(zhuǎn)錄終止（

Termination

）轉(zhuǎn)錄終止修飾點(diǎn)AATAAA….GTGTGT…（編碼鏈）GUGUGU123——和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)3.轉(zhuǎn)錄終止（Terminat第二節(jié)轉(zhuǎn)錄后的加工過(guò)程

Section2RNAProcessing剪切(cleavage)和剪接(splicing)末端添加(terminaladdition)核苷酸化學(xué)修飾(modification)RNA編輯(RNAediting)將轉(zhuǎn)錄生成的前體RNA轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓摹⒂谢钚缘腞NA的過(guò)程主要加工方式：124第二節(jié)轉(zhuǎn)錄后的加工過(guò)程

Section2RNAPr

剪接(splicing)剪切(cleavage)125剪接(splicing)剪切(cleavage)43一mRNA前體的加工（一）mRNA生成特點(diǎn)ProcessingofmRNAsPrecursor原核生物：多順?lè)醋觤RNA(polycistronicmRNA)沒(méi)有核膜，轉(zhuǎn)錄和翻譯同時(shí)進(jìn)行不需復(fù)雜加工就表現(xiàn)出生物活性真核生物：?jiǎn)雾樂(lè)醋觤RNA(monocistronicmRNA)直接轉(zhuǎn)錄生成mRNA前體－h(huán)nRNA

需要在細(xì)胞核加工成成熟的mRNA

126一mRNA前體的加工（一）mRNA生成特點(diǎn)ProcessiPolycistronicmRNA

原核生物多順?lè)醋觤RNAMonocistronicmRNA

真核生物單順?lè)醋觤RNA127PolycistronicmRNA原核生物多順?lè)醋觤RN5’末端加帽(5’cap)3’末端加尾去除內(nèi)含子，連接外顯子甲基化修飾核苷酸編輯（二）真核生物mRNA前體的加工(3’polyAtail)1285’末端加帽(5’cap)（二）真核生物mRNA前體的加工5’末端帽子的結(jié)構(gòu):

m7GpppNmp-

7甲基鳥(niǎo)嘌呤7’methylguanylate

5’→5’的連接5’to5’linkage

核糖2’位羥基甲基化methylationof2’carbon1295’末端帽子的結(jié)構(gòu):m7GpppNmp-5pppNp…5GpppNp…pppGppi鳥(niǎo)苷酸轉(zhuǎn)移酶5

m7GpppNmp…甲基轉(zhuǎn)移酶CH3-5ppNp…磷酸酶Pi5’末端帽子的生成:G/ACH31305pppNp…5GpppNp…pppGppi鳥(niǎo)苷酸5’末端帽子的功能:

m7GpppNmp-

保護(hù)新合成的mRNA免被降解增加翻譯活性協(xié)助mRNA轉(zhuǎn)移至胞漿參與第一個(gè)內(nèi)含子的剪接1315’末端帽子的功能:m7GpppNmp-3’末端多聚A“尾”的生成3’polyadenylationG-Trich轉(zhuǎn)錄終止修飾點(diǎn)1323’末端多聚A“尾”的生成3’polyadenylatio3’末端加多聚A“尾”：增加mRNA的穩(wěn)定性加強(qiáng)翻譯活性參與最后一個(gè)內(nèi)含子的剪接RNA＋nATPRNA(AMP)n+nPPi多聚A聚合酶功能：1333’末端加多聚A“尾”：增加mRNA的穩(wěn)定性RNA＋nAT剪接作用（mRNAsplicing）外顯子(Exon):在真核結(jié)構(gòu)基因中具有表達(dá)活性的編碼序列內(nèi)含子(Intron):在真核結(jié)構(gòu)基因中無(wú)表達(dá)活性，不能編碼相應(yīng)氨基酸的序列DNA轉(zhuǎn)錄hnRNA加工mRNA(結(jié)構(gòu)基因)(內(nèi)含子、外顯子)(只有外顯子)mRNAExon1Exon2Exon3Intron1Intron2蛋白質(zhì)DNA134剪接作用（mRNAsplicing）外顯子(Exon):剪接作用（mRNAsplicing）即在細(xì)胞核內(nèi),剪切hnRNA中內(nèi)含子序列,將各外顯子序列連接為成熟mRNA的過(guò)程內(nèi)含子5’端剪切點(diǎn)序列為：內(nèi)含子3’端剪切點(diǎn)序列為:內(nèi)含子3’端剪切點(diǎn)上游附近A序列分支點(diǎn)剪接部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：UpstreamexonAGGUAAGUA(Py)nNCAGGDownstreamexon5’Splicesite3’SplicesiteBranchsiteGUAG135剪接作用（mRNAsplicing）即在細(xì)胞核內(nèi),剪切hn剪接過(guò)程:套索(lariat)的形成及剪除136剪接過(guò)程:套索(lariat)的形成及剪除54套索(lariat)的形成及剪除137套索(lariat)的形成及剪除55剪接體的生成（Formationofspliceosome）在酵母和人體的mRNA剪接過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)有剪接體的存在UsnRNP與mRNA前體結(jié)合形成，參與mRNA前體的剪接過(guò)程

剪接體:分類：U1、U2---U6非特異小核核(糖體)蛋白

UsnRNPUnspecificsmallnuclearribonucleoprotein核蛋白質(zhì)snRNA（smallnuclearRNA）138剪接體的生成（Formationofspliceosom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)錄后加工139雞卵清蛋白基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟的mRN一個(gè)相同的初級(jí)轉(zhuǎn)錄本，在不同組織中由于剪接作用的差異，可產(chǎn)生不同編碼的mRNA，導(dǎo)致翻譯生成不同的蛋白質(zhì)產(chǎn)物可變剪接（AlternatesplicingofmRNA）

DNA

轉(zhuǎn)錄

hnRNA

剪接1

mRNA1

mRNA2

剪接2意義：在組織特異性（tissuespecificity）中發(fā)揮重要作用140一個(gè)相同的初級(jí)轉(zhuǎn)錄本，在不同組織中由于剪接作用的差異AlternativeprocessingofthecalcitoningenetranscriptCalcitoninCGRPTranslationandposttranslationalprocessing1234polyA12356polyASplicingSplicing1234polyA123456polyA123456PolyAsitePolyAsiteCleavageandpolyadenylationPrimarytranscriptThyroidBrain降鈣素基因相關(guān)肽降鈣素141Alternativeprocessingofthe甲基化作用（Methylation）甲基化位點(diǎn)真核生物mRNA分子中含甲基化核苷酸

hnRNA5’端帽子結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)分子含1~2個(gè)m6A需供體SAM和甲基轉(zhuǎn)移酶參與142甲基化作用（Methylation）甲基化位點(diǎn)真核生物mRNRNA編輯（RNAediting）遺傳信息在轉(zhuǎn)錄水平發(fā)生改變，由一個(gè)基因產(chǎn)生不止一種蛋白質(zhì)核苷酸殘基插入、刪除或替換C脫氨U143RNA編輯（RNAediting）遺傳信息在轉(zhuǎn)錄水平發(fā)生改二tRNA前體的加工ProcessingoftRNAsPrecursor剪接和剪切3’末端添加-CCA堿基修飾

144二tRNA前體的加工ProcessingoftRNAs剪切（cleavage）

RNaseP切除5’端多余的核苷酸RNaseD切除3’端多余的核苷酸RNasePRNaseD剪接（splicing）:去除內(nèi)含子序列145剪切（cleavage）RNaseP剪接（splicing）3’末端添加-CCA核苷酸轉(zhuǎn)移酶ATPADP1463’末端添加-CCA核苷酸轉(zhuǎn)移酶ATPAD堿基修飾（2）還原反應(yīng)如：U

DHU（3）核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)如：U

ψ（4）脫氨反應(yīng)如：A

I（1）（1）（3）（2）（4）如：A

Am（1）甲基化G

Gm147堿基修飾（2）還原反應(yīng)如：UDHU（3）核苷內(nèi)的三rRNA前體的加工ProcessingofrRNAsPrecursor剪接甲基化修飾

rRNA基因多拷貝，串聯(lián)在DNA分子中細(xì)菌：5-10拷貝果蠅：260拷貝人：1100拷貝148三rRNA前體的加工ProcessingofrRNAsProkaryonic30SrRNAprecursor16S23S5SttP16SP23SP5SPtPt5'3'17S2