第17章RNA合成

1、概概 述述 一、一、RNARNA的生理功能的生理功能 DNA DNA將攜帶的遺傳信息轉(zhuǎn)到將攜帶的遺傳信息轉(zhuǎn)到RNARNA分子中，分子中，RNARNA分分子以其信息指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成子以其信息指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 二、二、RNARNA合成概況合成概況 在生物界，在生物界，RNARNA合成有兩種方式：一是合成有兩種方式：一是DNADNA指導(dǎo)指導(dǎo)的的RNARNA合成，此為生物體內(nèi)的主要合成方式。另一種合成，此為生物體內(nèi)的主要合成方式。另一種是是RNARNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的RNARNA合成，此種方式常見于病毒。轉(zhuǎn)錄合成，此種方式常見于病毒。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的初級轉(zhuǎn)錄本是產(chǎn)生的初級轉(zhuǎn)錄本是RNARNA前體（前體（RNA

2、precursorRNA precursor），），需經(jīng)加工過程（需經(jīng)加工過程（processingprocessing）方具有生物學(xué)活性）方具有生物學(xué)活性 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄RNADNA 第一節(jié)第一節(jié) 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 二、原核生物的轉(zhuǎn)錄二、原核生物的轉(zhuǎn)錄（一）原核生物的（一）原核生物的RNARNA聚合酶聚合酶 亞基亞基分子量分子量功能功能160 000與與DNA模板結(jié)合模板結(jié)合150 000識別起始點(diǎn)和催化識別起始點(diǎn)和催化70 000識別起始點(diǎn)識別起始點(diǎn)36 000全酶組裝，全酶識別啟全酶組裝，全酶識別啟動(dòng)子動(dòng)子w11 000不明不明 RNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶不要引物不要引物（產(chǎn)物（產(chǎn)物5端多為

3、端多為A或或G）需要需要全保留復(fù)制全保留復(fù)制（DNA雙鏈做模板）雙鏈做模板）半保留復(fù)制半保留復(fù)制（DNA單鏈作模板）單鏈作模板）無校對功能無校對功能（無外切酶活性）（無外切酶活性）有有RNA聚合酶聚合酶 與與DNA聚合酶的區(qū)別聚合酶的區(qū)別 亞基在轉(zhuǎn)錄合成亞基在轉(zhuǎn)錄合成8-9個(gè)個(gè)bp后，從全酶脫落，與其他核心后，從全酶脫落，與其他核心酶結(jié)合并用于下一輪轉(zhuǎn)錄酶結(jié)合并用于下一輪轉(zhuǎn)錄目目 錄錄5 3 回文序列回文序列有有有有富含富含GC區(qū)區(qū)有有無無富含富含AT區(qū)區(qū)有有無無1. 不依賴不依賴 因子的轉(zhuǎn)錄終止信號因子的轉(zhuǎn)錄終止信號DNA模板上靠近終止處，有些特殊堿基序列，轉(zhuǎn)錄模板上靠近終止處，有些特殊堿基

4、序列，轉(zhuǎn)錄出出RNA后，后，RNA產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄。來終止轉(zhuǎn)錄。5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.35UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3RNA 5 TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT.3 DNA UUUU.UUUU.5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUU

5、U.3發(fā)夾發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)5 pppG5 3 3 5 RNA-polTOHAAAUUUOHUUUOHATP2. 依賴依賴 因子的轉(zhuǎn)錄終止因子的轉(zhuǎn)錄終止 因子與正在合成的因子與正在合成的RNA結(jié)合結(jié)合在在ATP供能條件下，沿合成方向移動(dòng)供能條件下，沿合成方向移動(dòng)接近終點(diǎn)時(shí)接近終點(diǎn)時(shí)RNA合成減速，合成減速， 因子追上來，轉(zhuǎn)錄終止，釋放因子追上來，轉(zhuǎn)錄終止，釋放RNA5GCAGTACATGTC 33 c g t g a t g t a c a g 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C編碼鏈編碼鏈模板鏈模板鏈mRNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯5 5 3

6、 3 3 3 5 5 模板鏈模板鏈編碼鏈編碼鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈模板鏈結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向DNADNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的比較復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的比較 復(fù)復(fù) 制制 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 錄錄相相同同點(diǎn)點(diǎn)模模 板板 兩股鏈均復(fù)制兩股鏈均復(fù)制 模板鏈轉(zhuǎn)錄模板鏈轉(zhuǎn)錄合成方式合成方式 半保留復(fù)制半保留復(fù)制 不對稱轉(zhuǎn)錄不對稱轉(zhuǎn)錄原原 料料 dNTPdNTP NTP NTP聚合酶聚合酶 DNADNA聚合酶聚合酶 RNARNA聚合酶聚合酶堿基配對堿基配對 A-TA-T，G-C A-G-C A-U U，T-T-A A，G-CG-C產(chǎn)產(chǎn) 物物 半保留的雙鏈半保留的雙鏈DNA DNA 單鏈單鏈RNARNA 引引 物物

7、 有有 無無不不同同點(diǎn)點(diǎn)以以DNADNA為模板為模板遵循遵循堿基配對堿基配對原則原則都需都需依賴依賴DNADNA的聚合酶的聚合酶聚合過程都是生成聚合過程都是生成磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵新鏈合成方向?yàn)樾骆満铣煞较驗(yàn)?353調(diào)節(jié)序列堿基多為堿基多為A蛋蛋白白激激酶酶活活性性，使使CTD磷磷酸酸化化TFHATPase57（ ） 34（ ）TFE解解螺螺旋旋酶酶30，74TFF促促進(jìn)進(jìn)RNA-pol結(jié)結(jié)合合及及作作為為其其他他因因子子結(jié)結(jié)合合的的橋橋梁梁33TFB穩(wěn)穩(wěn)定定TFD-DNA復(fù)復(fù)合合物物12，19，35TFA輔輔助助TBP-DNA結(jié)結(jié)合合TAF*結(jié)結(jié)合合TATA盒盒TBP* 38TFD功功能能亞

8、亞基基組組成成，分分子子量量(kD)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄因因子子蛋蛋白白激激酶酶活活性性，使使CTD磷磷酸酸化化TFHATPase57（ ） 34（ ）TFE解解螺螺旋旋酶酶30，74TFF促促進(jìn)進(jìn)RNA-pol結(jié)結(jié)合合及及作作為為其其他他因因子子結(jié)結(jié)合合的的橋橋梁梁33TFB穩(wěn)穩(wěn)定定TFD-DNA復(fù)復(fù)合合物物12，19，35TFA輔輔助助TBP-DNA結(jié)結(jié)合合TAF*結(jié)結(jié)合合TATA盒盒TBP* 38TFD功功能能亞亞基基組組成成，分分子子量量(kD)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄因因子子POL-TFFHEABTBPTAFTATAPOL-TFFBTBPTAFTATAHECTD-PA轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒盒CAAT盒盒

9、GC盒盒 增強(qiáng)子增強(qiáng)子AATAAA切離加尾切離加尾 轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn) 修飾點(diǎn)修飾點(diǎn) 外顯子外顯子 翻譯起始點(diǎn)翻譯起始點(diǎn)內(nèi)內(nèi)含含子子 OCT-1 OCT-1：ATTTGCAT八聚體八聚體乳糖操縱子乳糖操縱子調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因啟動(dòng)子啟動(dòng)子操縱基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因A操縱子（操縱子（operon）BC原核生物的多順反子原核生物的多順反子真核生物的單順反子真核生物的單順反子非編碼序列非編碼序列核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)起始密碼子起始密碼子終止密碼子終止密碼子編碼序列編碼序列PPPPPP5 3 3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)PPPPPPmG -5 5 3 3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)1. 5 加加 帽帽(m7Gpp

10、pGp )O-CH3功能：功能：保護(hù)保護(hù)5不被水解不被水解 識別翻譯起始點(diǎn)（與識別翻譯起始點(diǎn)（與IF III結(jié)合）結(jié)合） 促進(jìn)促進(jìn)mRNA與核糖體結(jié)合與核糖體結(jié)合CABD真核真核mRNAmRNA前體轉(zhuǎn)錄后加工前體轉(zhuǎn)錄后加工( (以卵清蛋白以卵清蛋白mRNAmRNA的轉(zhuǎn)錄為例的轉(zhuǎn)錄為例) )53UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5OHE1AAG-O P-OE2UGOPOO-P-OE1E2+AAG-OHUGOPOintronOP-O-GUAAG-OP-OE1E22-OHDNAmRNA甲基化作用甲基化作用專一核酸專一核酸切酶切酶原核

11、生物中原核生物中rRNArRNA前體的加工前體的加工17StRNA25SP5P23P16專一核酸外切酶專一核酸外切酶專一核酸外切酶專一核酸外切酶tRNA5S RNA23SRNA16SRNAa a、切除、切除tRNAtRNA前體兩端多余的序列：前體兩端多余的序列： 55端切除幾到端切除幾到1010個(gè)核苷酸。個(gè)核苷酸。b、末端添加：、末端添加：3-端添加端添加CCA序列。序列。c、修飾：形成稀、修飾：形成稀有有堿基如堿基如DH2 。RNAase DRNAase PRNAase FRNAase PRNAase FRNAase DACC與原核有區(qū)別：與原核有區(qū)別： 真核真核tRNAtRNA前體中無二聚

12、體和多聚體前體中無二聚體和多聚體 增加了剪接內(nèi)含子的過程增加了剪接內(nèi)含子的過程 都要加都要加CCA CCA 加工過程加工過程多余部分剪切多余部分剪切加加CCA CCA 內(nèi)含子的切除內(nèi)含子的切除 連接外顯子連接外顯子 修飾堿基修飾堿基Primary transcripts of tRNAMature tRNA2. 真核生物tRNA的加工的加工ligaseNucleotidyl transferaseRNAaseP、內(nèi)切酶內(nèi)切酶tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶、核苷酸轉(zhuǎn)移酶、連接酶連接酶ADPATP堿基修飾堿基修飾（2）還原反應(yīng)）還原反應(yīng) 如：如：U DHU （3）核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)）核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng) 如：如：U （4）脫氨反應(yīng)）脫氨反應(yīng) 如：如：A I 如：如：A Am（1）甲基化）甲基化（1 1）（1 1）（3 3）（2 2）（4 4）概念概念轉(zhuǎn)錄后的轉(zhuǎn)錄后的RNA在編碼區(qū)發(fā)生堿基的加入在編碼區(qū)發(fā)生堿基的加入,丟失丟失,轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換特點(diǎn)：特點(diǎn)：（四）（四） RNA編輯（編輯（editing）編輯的生物學(xué)意義編輯的