王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件RNA合成考研必備學(xué)生物化學(xué)必備

1、生物合成及其調(diào)控生物合成及其調(diào)控第第3636章章RNARNA的的一、DNA指導(dǎo)下RNA的合成1958 年Crick提出的中心法則(一) DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶 原核生物的RNA聚合酶由2構(gòu)成核心酶，為起始因子，因子引導(dǎo)RNA聚合酶穩(wěn)定地結(jié)合到DNA的啟動子上，不同的菌種因子的大小差別很大,不同的因子可以識別不同的啟動子，亞基借助疏水作用與DNA結(jié)合,亞基是堿性蛋白，借助靜電作用與DNA結(jié)合，構(gòu)成RNA聚合酶的催化中心，亞基與啟動子上游元件和活化因子結(jié)合，促進(jìn)酶的裝配，因子參與某些基因轉(zhuǎn)錄的終止。 真核生物的RNA聚合酶對-鵝膏蕈堿不敏感，轉(zhuǎn)錄45S rRNA前體，經(jīng)加工產(chǎn)生5.8S rRNA

2、，18S rRNA 和28S rRNA； RNA聚合酶對-鵝膏蕈堿敏感，轉(zhuǎn)錄編碼蛋白質(zhì)的基因和大多數(shù)snRNA；RNA聚合酶 對-鵝膏蕈堿中等敏感，轉(zhuǎn)錄小RNA，包括tRNA，5S rRNA， snRNA和scRNA 。轉(zhuǎn)錄的步驟研究轉(zhuǎn)錄起點的方法:足跡法(二) 啟動子和轉(zhuǎn)錄因子 原核生物的啟動子不同的因子識別的啟動子共有序列有所不同（表36-3）真核生物RNA聚合酶啟動子的共有序列 RNA聚合酶基本啟動子的共有序列TATA位于-25至 -30，轉(zhuǎn)錄起始部位有一保守序列PyPyA*NT(A)PyPy, 其中的Py表示嘧啶，*表示+1位點。上游調(diào)控元件包括CAAT框，GC框和八聚體框等，位置不很

3、確定，不同的細(xì)胞可以有不同的上游調(diào)控元件，不同的上游調(diào)控元件與不同的轉(zhuǎn)錄因子相互作用（表36-4）。 真核生物RNA聚合酶啟動子與轉(zhuǎn)錄因子的相互作用真核生物RNA聚合酶前轉(zhuǎn)錄復(fù)合物TFD是包含TATA結(jié)合蛋白(TATA-binding protein,TBP)和多種TBP聯(lián)結(jié)因子(TBP-associated factor,TAF)的寡聚蛋白，可以與RNA聚合酶的C端相互作用。TFB有兩個結(jié)構(gòu)域，一個結(jié)合TBP。另一個可以引進(jìn)TFF/pol復(fù)合物TFF有ATP酶，解螺旋酶，激酶等多種活性，可以使RNA聚合酶大亞基的C端磷酸化，引起構(gòu)像變化，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。還可以參與DNA損傷的修復(fù)。E和H促進(jìn)除F以

4、外的其他轉(zhuǎn)錄因子脫落，使轉(zhuǎn)錄由起始階段進(jìn)入延伸階段。黃色為TATA box的糖磷酸骨架，堿基對為紅色，相鄰的DNA片段為藍(lán)色，馬鞍形的TBP（綠色）結(jié)合在DNA的小溝，使小溝擴大，并使DNA軸彎曲約100o，使TATA序列解旋。TFD雜聚體的其它組分位于TBP上方，像騎在馬鞍上的牛仔。所有真核生物的基因均依賴于TBP。前起始復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。顯示pol, TATA box, TBP, TFB(B) , TFE(E)的相對位置。轉(zhuǎn)錄起始于pol和TFE環(huán)繞的區(qū)域。電腦構(gòu)建的TFA-TBP-TFB復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。注意蛋白質(zhì)引起的DNA上游和下游的錯位。 RNA聚合酶的核心啟動子位于-45至+20，上游控

5、制元件位于-180至-107，兩部分均有富含GC的區(qū)域。轉(zhuǎn)錄因子UBF1可結(jié)合于兩部分富含GC的區(qū)域，隨后結(jié)合SL1四聚體蛋白（作用類似與原核生物的因子）。 RNA聚合酶的啟動子有3種類型，基因內(nèi)啟動子有兩種，一種由boxA-中間元件-boxC組成，轉(zhuǎn)錄起始時，TFA(一種鋅指蛋白）結(jié)合到boxA上，然后 TFC（至少5個亞基組成的復(fù)合物）結(jié)合，后者促進(jìn)TFB（含有TBP和另外兩種蛋白質(zhì)，能使RNA聚合酶正確定位）結(jié)合，并引導(dǎo)RNA聚合酶結(jié)合到起始位點上。 另一種由boxA-間隔區(qū)-boxB組成，轉(zhuǎn)錄起始時， TFC識別boxB，其結(jié)合區(qū)包括boxA 和boxB，然后依次引導(dǎo) TFB和RNA聚

6、合酶的結(jié)合。第3類啟動子位于轉(zhuǎn)錄起點的上游， RNA聚合酶可以結(jié)合到其中的TATAbox并起始轉(zhuǎn)錄，但其上游的鄰近序列元件（proximal sequence element, PSE）和八聚體基序(octamer motif, OCT)會增加轉(zhuǎn)錄的效率。轉(zhuǎn)錄的解螺旋方式如果RNA纏繞在DNA雙螺旋上，不會產(chǎn)生超螺旋，但通過這種模式解開雙螺旋進(jìn)行轉(zhuǎn)錄是不可能的。拓?fù)洚悩?gòu)酶可以解除超螺旋，使轉(zhuǎn)錄泡移動。(三) 終止子和終止因子 大腸桿菌有兩類終止子，不依賴于因子的為簡單終止子，能形成發(fā)夾區(qū)，其中常有一段富含G-C區(qū)，終點前有一段寡聚U，可能提供RNA聚合酶脫離模板的信號，同時，寡聚U容易從模板脫

7、落。 依賴于因子的終止子發(fā)夾區(qū)不含富G-C區(qū)，其后也無寡聚U，在細(xì)菌中少見，但在噬菌體中廣泛存在。因子為六聚體蛋白質(zhì)，可結(jié)合在新合成的RNA鏈上，借助水解NTP的能量移動，RNA聚合酶遇到終止子時停止移動，因子追上來與其結(jié)合，促進(jìn)RNA聚合酶脫落，并使RNA從模板脫離。 抗終止子可使終止子通讀，促進(jìn)其后的基因轉(zhuǎn)錄，噬菌體的前早期基因的產(chǎn)物N蛋白是一種抗終止子，可以使終止子通讀，使晚早期基因表達(dá)，晚早期基因的產(chǎn)物Q蛋白也是一種抗終止子，能使晚期基因得以表達(dá)。 真核生物轉(zhuǎn)錄的終止了解不多。識別終止子還需要NusA, NusB, NusE. NusG等因子參與，有關(guān)問題有待深入研究。轉(zhuǎn)錄的過程1.

8、操縱子的結(jié)構(gòu)和調(diào)控 原核生物的不少基因在加入誘導(dǎo)物后mRNA迅速合成，隨之酶滯后合成。當(dāng)去除誘導(dǎo)物時mRNA的合成很快停止，但酶的合成延遲停止。 1961年 Jacob & Monod構(gòu)建部分二倍體(lacI-/FlacI+) lacs為阻遏蛋白不可誘導(dǎo)性突變，其阻遏蛋白失去誘導(dǎo)物結(jié)合位點； lacI-突變的阻遏蛋白不能形成寡聚物； lacI-d突變的阻遏蛋白不能和DNA結(jié)合，且呈負(fù)互補(反式顯性)； Oc操縱基因的突變使結(jié)構(gòu)基因組成型表達(dá)。 由此提出操縱子學(xué)說。二. 轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)控制(一) 原核生物轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)控制（1）大腸桿菌乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)大腸桿菌乳糖操縱子的作用方式乳糖操縱子的降解

9、物阻遏和降解物基因活化蛋白(CAP)的作用CAP二聚體與DNA的相互作用引起DNA的彎曲。紅色為與CAP相互作用的磷原子， cAMP為紅色。 乳糖操縱子包括三個結(jié)構(gòu)基因（Z、Y、A），三個調(diào)控基因（啟動基因、操縱基因和CAP蛋白結(jié)合位點），以及一個調(diào)節(jié)基因。調(diào)節(jié)基因編碼阻遏蛋白，阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合可阻止RNA聚合酶對結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄。當(dāng)乳糖存在時，由乳糖轉(zhuǎn)化而成的別乳糖與阻遏蛋白結(jié)合，導(dǎo)致阻遏蛋白與操縱基因解離，誘導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄。但是阻遏蛋白脫離操縱基因而解除封閉后，如果沒有CAP的作用也不能啟動轉(zhuǎn)錄。細(xì)胞內(nèi)葡萄糖缺乏、cAMP水平升高時，cAMP與CAP結(jié)合形成復(fù)合物，并與CAP結(jié)合位點結(jié)合

10、，可促進(jìn)RNA聚合酶與啟動基因結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄。所以，乳糖操縱子的誘導(dǎo)作用既需要乳糖的存在又需要葡萄糖的缺乏。當(dāng)操縱基因突變后，阻遏蛋白即不能與操縱基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因會組成性表達(dá)。 （2）基因表達(dá)的調(diào)控方式（3）araBAD操縱子的正調(diào)控和負(fù)調(diào)控promoter負(fù)調(diào)控蛋白負(fù)調(diào)控蛋白正調(diào)控蛋白正調(diào)控蛋白araBAD操縱子的作用機制（4）大腸桿菌的色氨酸操縱子鄰氨基苯甲酸合酶N-(5-磷酸核糖）鄰氨基苯甲酸異構(gòu)酶吲哚-3-甘油磷酸合酶烯醇式烯醇式-L-（O-羧基苯氨羧基苯氨酸）酸）-L-脫氧核糖脫氧核糖-5-磷酸磷酸特點: (1) trpR(89)和trpABCDE(25)不連鎖； (2) 操縱基因

11、在啟動子內(nèi) (3) 有衰減子(attenuator) (4) 啟動子和結(jié)構(gòu)基因不直接相連，二者被前導(dǎo)順序(Leader)所隔開。調(diào)節(jié)： (1) Trp為輔阻遏物(corepressor) (2)阻遏物和RNA pol 在P,O重疊區(qū)產(chǎn)生競爭性抑制； (3)阻遏物的阻遏能力低，是LacR的1/1000； (4) trpO調(diào)節(jié)合成代謝，存在衰減作用。色氨酸操縱子的阻遏物辨認(rèn)三種操縱基因色氨酸操縱子轉(zhuǎn)錄本前導(dǎo)區(qū)二級結(jié)構(gòu)的變換缺乏多種氨基酸則前導(dǎo)肽不能合成，轉(zhuǎn)錄被終止。色氨酸含量很低，但不缺乏其他氨基酸時，前導(dǎo)肽的合成在色氨酸密碼子處停頓，不形成終止子，轉(zhuǎn)錄可以完成。1234有高濃度色氨酸存在時，前導(dǎo)

12、肽順利合成，核糖體占據(jù)1和2，使3和4形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄被終止。色氨酸操縱子衰減作用的機制幾種氨基酸合成操縱子的衰減作用前導(dǎo)肽的氨基酸序列2.生長速度的調(diào)控 營養(yǎng)豐富，溫度適宜時，細(xì)菌的生長速度可以很快，在兩個細(xì)胞尚未分裂的情況下，新一代的DNA已經(jīng)開始合成，大腸桿菌的倍增時間為25分鐘時，平均每個細(xì)胞的DNA分子為4.5個，核糖體的數(shù)目也很多。當(dāng)營養(yǎng)嚴(yán)重缺乏時，細(xì)菌進(jìn)入嚴(yán)緊控制狀態(tài)，氨基酸的缺乏使細(xì)菌合成ppGpp或pppGpp，這一信號使細(xì)菌的大部分蛋白質(zhì)合成停止，只合成對生存必不可少的少量蛋白質(zhì)。3.基因表達(dá)的時序調(diào)控 噬菌體基因表達(dá)的時序調(diào)控研究較深入，其50個基因組成4個操縱子，即阻

13、遏蛋白操縱子，左右兩個早期操縱子和晚期操縱子，左向轉(zhuǎn)錄的為L鏈，右向轉(zhuǎn)錄的為R鏈，當(dāng)噬菌體侵入宿主細(xì)胞后，前早期和后早期的基因首先表達(dá)，隨后，若晚期基因表達(dá)，噬菌體進(jìn)入裂解循環(huán)，若合成阻遏蛋白，則進(jìn)入溶原狀態(tài)。右早期操縱子的調(diào)節(jié)基因cro可抑制溶原型阻遏蛋白cI的合成，使噬菌體進(jìn)入裂解循環(huán)，左早期操縱子的調(diào)節(jié)基因N的表達(dá)產(chǎn)物為抗終止子，使前早期基因的轉(zhuǎn)錄越過終止信號進(jìn)入后早期基因，后早期基因包括左右早期操縱子的3個調(diào)節(jié)基因，c/c與建立溶原狀態(tài)的阻遏蛋白的合成有關(guān)，Q調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物亦為抗終止子，使晚期基因表達(dá)，噬菌體進(jìn)入裂解循環(huán)。 基因表達(dá)的時序調(diào)控是發(fā)育生物學(xué)的基礎(chǔ)。(二) 真核生物轉(zhuǎn)錄的調(diào)

14、節(jié)控制1.順式作用元件： 指可影響自身基因表達(dá)活性的DNA序列，包括：核心啟動子，如 TATA 框；上游啟動子，如 CAAT框,GC框；遠(yuǎn)上游順序，如增強子，衰減子、 靜息子，酵母的UAS（upstream activator sequences）等；特殊細(xì)胞中的啟動子成分，如淋巴細(xì)胞中的Oct(octamer）和B。2.反式作用因子： 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子由某一基因表達(dá)后，通過與特異的順式作用元件相互作用（DNA-蛋白質(zhì)相互作用），或通過與其它調(diào)節(jié)因子的相互作用（蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用），反式激活另一基因的轉(zhuǎn)錄，可以分為3類； 通用反式作用因子，主要識別啟動子的核心啟動成分，如TBP； 特殊細(xì)胞的反

15、式作用因子，如淋巴細(xì)胞中的Oct-2； 同反應(yīng)性元件（response elenents）結(jié)合的反式作用因子，如HSE（熱休克反應(yīng)元件，heat shock response element），GRE（糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件glucocorticoid response element）； MRE（金屬反應(yīng)元件，metal response element）；TRE（腫瘤誘導(dǎo)劑反應(yīng)元件，tumorgenic agent response element)相應(yīng)的反式作用因子。3.幾種真核生物promoter的結(jié)構(gòu) 真核生物的promoter與增強子的距離和方向差別很大，轉(zhuǎn)錄因子與增強子結(jié)合促進(jìn)其與p

16、romoter靠近，并促進(jìn)基因的表達(dá)。 金屬硫蛋白的promoter由多個元件構(gòu)成，特異應(yīng)答元件如MREs（金屬應(yīng)答元件）和GRE（糖皮質(zhì)激素應(yīng)答元件）。BLEs元件（基礎(chǔ)水平元件）與基礎(chǔ)表達(dá)(組成性表達(dá)）有關(guān)，TRE 是一個腫瘤應(yīng)答元件，可以被促腫瘤佛波脂如TPA(tetradecanoyl phorbol acetate,四癸基佛波乙酸脂)活化。AP為反式作用因子。 增強子通過蛋白質(zhì)介導(dǎo)與promoter相互作用，形成的DNA環(huán)使增強子結(jié)合的特異轉(zhuǎn)錄因子與同promoter結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子及RNA聚合酶相互作用。轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶的蛋白質(zhì):蛋白質(zhì)相互作用活化基因的轉(zhuǎn)錄。蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)與D

17、NA的雙位的雙位點相互作用點相互作用幾種蛋白質(zhì)中的螺幾種蛋白質(zhì)中的螺旋旋-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角-螺旋基序螺旋基序4.DNA結(jié)合蛋白基序的結(jié)構(gòu) （1）螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋基序二聚體與DNA的二重對稱位點結(jié)合，辨認(rèn)螺旋(紅色)與DNA的大溝結(jié)合，另一個螺旋(紫色)幫助辨認(rèn)螺旋鎖定在特定的位置。Zn-指基序Cys和His與 Zn的協(xié)同作用二級結(jié)構(gòu) （2）Zn-指C2H2基序與DNA的相互作用。3個Zn-指基序與DNA半個螺旋的大溝結(jié)合，Zn-指的螺旋指向大溝，與大溝的堿基對相互作用。Cx家族Zn-指蛋白質(zhì)的特征雌激素受體的DNA結(jié)合基序，其二級結(jié)構(gòu)無-片層結(jié)構(gòu)。Cx類雌激素受體有多個鋅指結(jié)構(gòu)域雌激素受體的DNA結(jié)合

18、結(jié)構(gòu)域與DNA辨認(rèn)元件的相互作用。 （3）亮氨酸拉鏈C/EBP*的C- 末端螺旋結(jié)構(gòu)，Leu處于螺旋的一側(cè)。*即CCAAT and Enhancer Binding Protein,從小鼠肝臟提取的一種耐熱的DNA結(jié)合蛋白。11種特異性結(jié)合蛋白堿性區(qū)和亮氨酸拉鏈區(qū)序列的比較亮氨酸拉鏈二聚體bZIP蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)bZIP蛋白質(zhì)雜二聚體轉(zhuǎn)錄因子c-Fos:c-Jun結(jié)合于 DNA的AP-1共有靶序列 TGACTCA（三）轉(zhuǎn)錄的抑制劑 1.嘌呤和嘧啶的類似物：如6-巰基嘌呤在體內(nèi)可以轉(zhuǎn)變?yōu)閹€基嘌呤核苷酸，阻斷嘌呤核苷酸的生物合成，從而抑制轉(zhuǎn)錄。5-氟尿嘧啶是尿嘧啶的類似物，可以摻入RNA，5-氯，5-

19、溴，5-碘尿嘧啶是胸腺嘧啶的類似物，可以摻入DNA，并可以引起堿基配對的錯誤。上述化合物可作為抗癌藥使用。 2.DNA模般功能的抑制劑：烷化劑可以使DNA烷基化，通常有致癌作用；放線菌素D可以插入堿基平面之間，抑制轉(zhuǎn)錄作用，色霉素A，橄欖霉素，光神酶素有類似的作用；嵌入染料如丫啶和菲錠可以使DNA發(fā)生移碼突變，抑制復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。 3.RNA聚合酶的抑制劑：利福霉素（或利福平），利鏈霉素可以和原核生物RNA聚合酶的亞基結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)錄，-鵝膏蕈堿可以抑制真核生物的轉(zhuǎn)錄。利福霉素和利福平:轉(zhuǎn)錄起始的抑制劑蛹蟲草菌素：轉(zhuǎn)錄起始的抑制劑-鵝膏蕈堿是真核生物轉(zhuǎn)錄的抑制劑三、RNA的轉(zhuǎn)錄后加工 (一) 原核生

20、物中RNA的加工 原核生物rRNA的加工tRNA的加工 原核生物的mRNA一般不需要加工即可直接翻譯，但有些多順反子mRNA在翻譯前被切割成單順反子。(二) 真核生物中RNA的一般加工 真核生物rRNA前體的甲基化，假尿嘧啶化和切割是由核仁小RNA(small nucleolar RNA, snoRNA) 指導(dǎo)的，酵母和人類細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)上百種snoRNA。 多數(shù)真核生物rRNA的基因不含內(nèi)含子，少數(shù)含有內(nèi)含子的有的不轉(zhuǎn)錄，有的轉(zhuǎn)錄后會自動切除。真核生物mRNA的加工5端加帽子:真核pre-mRNA有3種不同的帽子結(jié)構(gòu)，帽子結(jié)構(gòu)對翻譯的起始和mRNA的穩(wěn)定有重要作用。*帽子結(jié)合復(fù)合體帽子結(jié)合復(fù)合

21、體* 轉(zhuǎn)錄本3末端下游10至30個核苷酸處有加尾信號AAUAAA，核酸內(nèi)切酶切斷初級轉(zhuǎn)錄本，Poly(A) 聚合酶在3 羥基添加Poly(A)。3末端的多聚腺苷酸化 靠近3末端的AAUAAA為鏈的切斷和多聚腺苷酸化提供信號，鏈的切斷由RNase 催化，多聚腺苷酸化由多聚腺苷酸聚合酶催化，此外還需要多種蛋白質(zhì)參與。冬蟲夏草素是多聚腺苷酸化的特異抑制劑。甲基化和切割 hnRNA的一些位點可以被甲基化，隨后進(jìn)行切割，切割的過程十分復(fù)雜。(三) RNA的拼接、編輯和再編碼 Group I introns are found in some nuclear, mitochondrial and chlo

22、roplast genes encoding rRNAs, mRNAs, and tRNAs. Group II introns are often found in genes encoding mRNAs in mitochondrial and chloroplast DNA of fungi, algae, and plants. Group III introns (the largest group) are found in genes encoding eukaryotic nuclear mRNAs. Group IV introns are found in genes e

23、ncoding the tRNAs in the nuclear genomic DNA of eukaryotes類型內(nèi)含子的自我拼接類型內(nèi)含子的自我拼接真核生物斷裂基因的組織真核pre-mRNA的剪接三種不同物種斷裂基因DFHR（二氫葉酸還原酶）的組織，內(nèi)含子片段遠(yuǎn)大于外顯子，外顯子比內(nèi)含子保守的多。內(nèi)含子兩端的序列分別為GT(GU)和AG，內(nèi)含子通過套索式的結(jié)構(gòu)被剪切。Y表示任意嘧啶,N表示任意核苷酸，R表示任意嘌呤。轉(zhuǎn)酯作用形成新的磷酸二酯鍵U1 snRNA形成的二級結(jié)構(gòu)使其5末端和內(nèi)含子共有序列的5末端形成堿基對。剪接復(fù)合體的形成和作用 剪接需要大量反向平行的RNA堿基對，這里總結(jié)的

24、是伴隨第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)的重排，黑線表示snRNA的序列，黃線表示pre-mRNA的序列，分子內(nèi)和分子間形成堿基對的片段用顏色框表示。（a)U1和U6的交換涉及到與內(nèi)含子5端形成的堿基對（橙色）；(b)BBP(分支點結(jié)合蛋白）被取代是由U2與分支點序列形成堿基對（橙色）引起的；（c) U2的分子內(nèi)堿基對（藍(lán)綠色）；(d)U4和U6相互作用的解除使U6形成分子內(nèi)的莖環(huán)結(jié)構(gòu)（黃色）；(e)U4和U6相互作用的解除有利于U2和U6的相互作用（粉紅色）；(f)U2和U6堿基對的相互作用（綠色）。 反式拼接：分子內(nèi)的拼接，稱順式拼接，分子間的拼接稱反式拼接，較少見。反式剪接較典型的例子是錐蟲表面糖蛋白基因表

25、面糖蛋白基因VSG(variable surface glycoprotein)，線蟲的肌動蛋白基因肌動蛋白基因（actin genes），衣藻（chlamydomonas）葉綠體DNA中含有的psa基因。選擇性拼接 在不同的發(fā)育階段，可以有不同的剪切方式產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)，圖示為快骨骼肌肌鈣蛋白T的基因排列，從這一基因可以生成64種不同的mRNA。選擇性拼接的四種方式降鈣素基因相關(guān)肽RNA的編輯 在RNA中插入、刪除或替換核苷酸稱作RNA編輯，編輯過程有編輯體的多種酶和蛋白質(zhì)參與。 載脂蛋白Apo B100和Apo B48由同一個基因編碼，在肝臟中合成的是Apo B100，在小腸中，谷氨酸的密

26、碼子CAA經(jīng)編輯成為終止密碼UAA，因而合成Apo B48。腦受體離子通道亞基的mRNA可以通過不同部位的編輯產(chǎn)生多種不同的蛋白質(zhì)。 RNA的編輯可以消除突變造成的危害，增加基因產(chǎn)物的多樣性，可能與生物的發(fā)育和進(jìn)化有關(guān)。 基因組中編碼 I S S L C I K V E N L V G V M DNA 序列 ATA TCA AGT TTA GCT TAT AAA GTA GA G A AC CTG GTA GGT GTA AT 480 400 500 移框 1 個堿基 RNA 序列 AUA UCA AGU UUA GGU AUA AAA GUA GAU UGU AUA CCU GGU AGG

27、UGU AAU蛋白質(zhì)順序 I S S L G I K V D C I P G R C N圖 13-43 錐蟲 cox基因片斷及其產(chǎn)物順序的比較。核酸序列的數(shù)字是以起始密碼子 AUG 的 A 開始編號。蛋白質(zhì)以單個字母表示。方框表示與酵母、人類同源的氨基酸。黑體表示編輯位點。 (參考 B.Lewin:GENES ,1997，F(xiàn)ig31.15)紅色紅色91990年L.Simpsom等發(fā)現(xiàn)指導(dǎo)指導(dǎo)RNARNA（guide gRNA）。RNA的再編碼 tRNA反密碼環(huán)上堿基的變化，或決定其特異性的堿基的變化，引起對密碼子閱讀的變化是RNA的再編碼的一種方式。核糖體閱讀框的改變是RNA的再編碼的另一種方

28、式。勞氏肉瘤病毒的基因重疊(四) RNA生物功能的多樣性 1.在遺傳信息的翻譯中起決定作用； 2.有催化功能，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)多種核酶； 3.參與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工,如UsnRNAr（剪接）,gRNA（編輯）和snoRNA（修飾）； 4.對基因表達(dá)和細(xì)胞功能有調(diào)節(jié)作用，如反義RNA對轉(zhuǎn)錄和翻譯的抑制作用，RNA干涉對翻譯的抑制作用和對mRNA的降解作用等。RNA干涉在功能基因組研究和基因治療等方面的應(yīng)用價值引人關(guān)注。 5.在進(jìn)化中起重要作用。小時序小時序RNA小干涉小干涉RNA(五) RNA的降解 tRNA和rRNA較穩(wěn)定，更新率較低。 mRNAmRNA的降解是基因表達(dá)調(diào)節(jié)的一個重要環(huán)節(jié)，不同的mRNA半

29、衰期相差很大，短的只有幾分鐘，但一些可合成組成性表達(dá)產(chǎn)物的mRNA，可以在多個細(xì)胞世代中穩(wěn)定存在。脊椎動物mRNA的半衰期平均約為3h，細(xì)菌的約為1.5min。 原核生物的外切酶按5 3方向降解RNA的較多，細(xì)菌在幾輪翻譯后即開始降解mRNA。真核生物在poly(A)縮短后，脫去帽子結(jié)構(gòu)，然后按5 3方向降解mRNA，也可以直接按3 5 方向降解。 有關(guān)RNA降解的調(diào)控機制，有待進(jìn)一步的研究。 四、在RNA指導(dǎo)下的RNA和DNA合成 （一）病毒RNA復(fù)制的主要方式 1.病毒含正鏈RNA，先合成復(fù)制酶，復(fù)制后合成其他蛋白質(zhì)進(jìn)行裝配。如噬菌體Q及灰質(zhì)炎病毒。 2.病毒含負(fù)鏈RNA和復(fù)制酶，先合成正

30、鏈，再合成病毒蛋白和復(fù)制病毒RNA。如狂犬病毒。 3.病毒含雙鏈RNA和復(fù)制酶，如呼腸孤病毒。先復(fù)制正鏈，再翻譯成病毒蛋白，最后合成負(fù)鏈，形成雙鏈RNA分子。 4.致癌RNA病毒：如白血病病毒和肉瘤病毒，先逆轉(zhuǎn)錄生成DNA前病毒，再轉(zhuǎn)錄、翻譯。（二）噬菌體QRNA的復(fù)制 其RNA是單鏈，正鏈，侵入后立即翻譯，構(gòu)成復(fù)制酶，進(jìn)行復(fù)制。翻譯只產(chǎn)生復(fù)制酶的亞基，與宿主的三個亞基(為核糖體蛋白，、均為肽鏈延長因子)構(gòu)成完整的復(fù)制酶。先以正鏈為模板合成負(fù)鏈，再根據(jù)負(fù)鏈合成正鏈。合成負(fù)鏈時需要宿主的兩個蛋白因子，合成正鏈則不需要，所以可大量合成。病毒的蛋白質(zhì)合成受RNA高級結(jié)構(gòu)的調(diào)控(三) RNA的逆轉(zhuǎn)錄

31、1970年發(fā)現(xiàn)放線菌素D抑制某些RNA病毒的復(fù)制，說明病毒的復(fù)制與DNA合成有關(guān)，用嘌呤霉素抑制宿主的蛋白質(zhì)合成，逆轉(zhuǎn)錄病毒仍可繁殖，說明逆轉(zhuǎn)錄酶是由病毒合成的，隨后從病毒分離得到的逆轉(zhuǎn)錄酶能夠以RNA為模板，以dNTP為原料，合成RNA-DNA雜合鏈,其核糖核酸酶H活力可以水解RNA-DNA雜合鏈中的RNA鏈，隨后，在DND指導(dǎo)的DNA聚合酶作用下，合成雙鏈DNA分子。 LTRLTR：長末端重復(fù)序列，：長末端重復(fù)序列，GagGag：種群特異：種群特異性抗原（性抗原（group specific antigen)group specific antigen)，polpol：聚合酶（：聚合酶（p

32、olymerase)polymerase)，envenv：被：被膜蛋白（膜蛋白（envelope)envelope)，是逆轉(zhuǎn)錄是逆轉(zhuǎn)錄RNARNA包包裝為病毒所必需的。裝為病毒所必需的。一些逆轉(zhuǎn)錄病毒的基因組The retroviral life cycle proceeds by reverse transcribing the RNA genome into duplex DNA, which is inserted into the host genome, in order to be transcribed into RNA.Retroviruses (HIV) bud from the plasma membrane of an infected cell. 逆轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義 1.逆轉(zhuǎn)錄作用是對中心法則的補充和修正； 2.由逆轉(zhuǎn)錄作用生成的互補