生物信息的傳遞從

關于生物信息的傳遞從第1頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第一節(jié)RNA轉錄的基本過程DNA序列是遺傳信息的貯存者，它通過自主復制得到永存，并通過轉錄生成信使RNA、翻譯生成蛋白質的過程來控制生命現(xiàn)象。第2頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第一節(jié)RNA轉錄的基本過程復制和轉錄的區(qū)別第3頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第一節(jié)RNA轉錄的基本過程

基因表達包括轉錄(transcription)和翻譯(translation)兩個階段。轉錄是指拷貝出一條與DNA鏈序列完全相同(U替換T)的RNA單鏈的過程，是基因表達的核心步驟；翻譯是指以新生的mRNA為模板，把核苷酸三聯(lián)遺傳密碼子翻譯成氨基酸序列、合成多肽鏈的過程，是基因表達的最終目的。第4頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第一節(jié)RNA轉錄的基本過程RNA的轉錄和翻譯第5頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第一節(jié)RNA轉錄的基本過程

與mRNA序列相同的那條DNA鏈稱為編碼鏈(codingstrand)或稱有意鏈(sensestrand)，并把另一條根據(jù)堿基互補原則指導mRNA合成的DNA鏈稱為模板鏈(templatestrand)或稱反義鏈(antisensestrand)。第6頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第一節(jié)RNA轉錄的基本過程第7頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第一節(jié)RNA轉錄的基本過程

貯藏在任何基因中的生物信息都必須首先被轉錄生成RNA，才能得到表達。RNA主要以單鏈形式存在于生物體內，其高級結構很復雜，它們既擔負著貯藏及轉移遺傳信息的功能，又能作為核酶直接在細胞內發(fā)揮代謝功能。第8頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第一節(jié)RNA轉錄的基本過程RNA分子來自DNA。儲存于DNA雙鏈中的遺傳信息通過轉錄酶促反應按照堿基互補配對的原則被轉化成為單鏈RNA分子。生物體內共有3種RNA：信使RNA(messengerRNA，mRNA)－編碼特定蛋白質序列；轉移RNA(transferRNA，tRNA)－特異性解讀mRNA中的遺傳信息、將其轉化成相應氨基酸并將其加入多肽鏈中；核糖體RNA(ribosomalRNA，rRNA)直接參與核糖體中蛋白質合成。

第9頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第一節(jié)RNA轉錄的基本過程一、轉錄的基本過程無論是原核還是真核細胞，轉錄的基本過程都包括:1、模板識別；2、轉錄起始、通過啟動子；3、及轉錄的延伸和終止。第10頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第一節(jié)RNA轉錄的基本過程一、轉錄的基本過程第11頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第一節(jié)RNA轉錄的基本過程1、模板識別：在原核生物中，模板識別階段主要指RNA聚合酶與啟動子DNA雙鏈相互作用并與之相結合的過程。轉錄起始前，啟動子附近的DNA雙鏈分開形成轉錄泡以促使底物核糖核苷酸與模板DNA的堿基配對。2、轉錄起始：就是RNA鏈上第一個核苷酸鍵的產生。一、轉錄的基本過程第12頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第一節(jié)RNA轉錄的基本過程

3、通過啟動子階段：轉錄起始后直到形成9個核酸苷短鏈是通過啟動子階段，此時RNA聚合酶一直處于啟動子區(qū)，新生的RNA鏈與DNA模板鏈的結合不夠牢固，很容易從DNA鏈上掉下來并導致轉錄重新開始。一旦RNA聚合酶成功地合成9個以上核苷酸并離開啟動子區(qū)，轉錄就進入正常的延伸階段。所以，通過啟動子的時間代表一個啟動子的強弱。一般說來，通過啟動子的時間越短，該基因轉錄起始的頻率也越高。一、轉錄的基本過程第13頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第一節(jié)RNA轉錄的基本過程4、轉錄的延伸：RNA聚合酶離開啟動子，沿DNA鏈移動并使新生RNA鏈不斷伸長的過程就是轉錄的延伸。在37℃時，大腸桿菌RNA聚合酶完成該反應的速度為每秒40個核苷酸。隨著RNA聚合酶的移動，DNA雙螺旋持續(xù)解開，暴露出新的單鏈DNA模板，新生RNA鏈的3’末端不斷延伸，在解鏈區(qū)形成RNA-DNA雜合物。而在解鏈區(qū)的后面，DNA模板鏈與其原先配對的非模板鏈重新結合成為雙螺旋。一、轉錄的基本過程第14頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第一節(jié)RNA轉錄的基本過程5、轉錄的終止：當RNA鏈延伸到轉錄終止位點時，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯鍵，RNA-DNA雜合物分離，轉錄泡瓦解，DNA恢復成雙鏈狀態(tài)，而RNA聚合酶和RNA鏈都被從模板上釋放出來，這就是轉錄的終止。一、轉錄的基本過程第15頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第一節(jié)RNA轉錄的基本過程

真核生物RNA聚合酶不能直接識別基因的啟動子區(qū)，需要轉錄調控因子(輔助蛋白質)按特定順序結合于啟動子上，RNA聚合酶才能與之相結合并形成復雜的轉錄前起始復合物。轉錄和翻譯的速度基本相等，37℃時，轉錄生成mRNA的速度每秒鐘合成14個密碼子，而蛋白質合成的速度大約是每秒鐘15個氨基酸。一、轉錄的基本過程第16頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分一、RNA聚合酶

以DNA序列為模板的RNA聚合酶主要以雙鏈DNA為模板，以4種核苷三磷酸作為活性前體，并以Mg2＋/Mn2＋為輔助因子，催化RNA鏈的起始、延伸和終止，它不需要任何引物，催化生成的產物是與DNA模板鏈互補的RNA。RNA或RNA-DNA雙鏈雜合體不能作為模板。原核和真核生物的RNA在分子組成、種類和生化特性上各有特色。第17頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分（一）、原核生物RNA聚合酶：大多數(shù)原核生物RNA聚合酶的組成是相同的，大腸桿菌RNA聚合酶由2個α亞基、一個β亞基、一個β’亞基和一個ω亞基組成，稱為核心酶。加上一個σ亞基后則成為聚合酶全酶(holoenzyme)，相對分子質量為4.65×lO5(圖3-3)。第18頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分第19頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分（一）、原核生物RNA聚合酶：第20頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分第21頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分（一）、原核生物RNA聚合酶：第22頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分

由β和β’亞基組成了聚合酶的催化中心。β亞基能與模板DNA、新生RNA鏈及核苷酸底物相結合。

α亞基與核心酶的組裝及啟動子識別有關，并參與RNA聚合酶和部分調節(jié)因子的相互作用。（一）、原核生物RNA聚合酶：第23頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分σ因子的作用是負責模板鏈的選擇和轉錄的起始，它使酶專一性識別模板上的啟動子。σ因子可以極大地提高RNA聚合酶對啟動子區(qū)DNA序列的親和力，酶底結合常數(shù)提高103倍，酶底復合物的半衰期可達數(shù)小時甚至數(shù)十小時。σ因子還能使RNA聚合酶與模板DNA上非特異性位點的結合常數(shù)降低104倍，使酶底復合物的半衰期小于1s。因此，加入σ因子以后，RNA聚合酶全酶識別啟動子序列的特異性總共提高了107倍。（一）、原核生物RNA聚合酶：第24頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分

每個細胞中約有7000個RNA聚合酶分子，每一時刻有2000~5000個酶在執(zhí)行轉錄DNA模板的功能。σ因子大大增加聚合酶對啟動子的親和力，并降低酶對非專一位點的親和力，使酶專一性識別模板上的啟動子。（一）、原核生物RNA聚合酶：第25頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分

轉錄的起始從化學過程來看是單個核苷酸與開鏈啟動子－酶復合物相結合構成新生RNA的5’端，再以磷酸二酯鍵的形式與第二個核苷酸相結合，起始的終止反映在σ因子的釋放。當新生RNA鏈達到6～9個核苷酸時，能形成穩(wěn)定的酶－DNA－RNA三元復合物，并釋放σ因子，轉錄進入延伸期。（一）、原核生物RNA聚合酶：第26頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分

當聚合酶按5’→3’方向延伸RNA鏈時，解旋的DNA區(qū)域也隨之移動。聚合酶可以橫跨約40個堿基對，而解旋的DNA區(qū)域大約是17個堿基對。自由核苷酸能被聚合酶加到新生的RNA鏈上，并形成DNA-RNA雜合體。隨著聚合酶在模板上的運動，靠近3'端的DNA不斷解旋，同時在5'端重新形成DNA雙鏈，將RNA鏈擠出DNA-RNA雜合體。RNA的3'端大約有20～30個核苷酸與DNA和聚合酶相結合。（一）、原核生物RNA聚合酶：第27頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分

真核生物中共有3類RNA聚合酶，它們在細胞核中的位置不同，負責轉錄的基因不同。真核生物RNA聚合酶一般有8～14個亞基所組成，相對分子質量超過5×105。不同生物3類聚合酶的亞基種類和大小存在兩條普遍遵循的原則:一是聚合酶中有兩個相對分子質量超過l×105的大亞基；二是同種生物3類聚合酶有"共享"小亞基的傾向，即有幾個小亞基是其中3類或2類聚合酶所共有的。（二）、真核生物RNA聚合酶：第28頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分（二）、真核生物RNA聚合酶：第29頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分（二）、真核生物RNA聚合酶：第30頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分

真核生物線粒體和葉綠體中還存在著不同的RNA聚合酶。線粒體RNA聚合酶只有一條多肽鏈，相對分子質量小于7x104，是已知最小的RNA聚合酶之一，與T7噬菌體RNA聚合酶有同源性。葉綠體RNA聚合酶比較大，結構上與細菌中的聚合酶相似，由多個亞基組成，部分亞基由葉綠體基因組編碼。

（二）、真核生物RNA聚合酶：第31頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分

啟動子選擇階段包括RNA聚合酶全酶對啟動子的識別，聚合酶與啟動子可逆性結合形成封閉復合物（closedcomplex）。伴隨著DNA構象上的重大變化，封閉復合物轉變成開放復合物(opencomplex)，聚合酶全酶所結合的DNA序列中有一小段雙鏈被解開。二、轉錄復合物（轉錄起始復合物及轉錄延伸復合物）第32頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分

強啟動子→從封閉復合物到開放復合物的轉變是不可逆的，是快反應。開放復合物與最初的兩個NTP相結合并在這兩個核苷酸之間形成磷酸二酯鍵后→(RNA聚合酶、DNA和新生RNA)三元復合物。真核生物轉錄起始復合物的分子量很大：RNA聚合酶、7種輔助因子，輔助因子又包含多個亞基。二、轉錄復合物（轉錄起始復合物及轉錄延伸復合物）第33頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分二、轉錄復合物（轉錄起始復合物及轉錄延伸復合物）第34頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分

三元復合物可以進入兩條不同的反應途徑，一是合成并釋放2～9個核苷酸的短RNA轉錄物－－流產式起始;二是盡快釋放σ亞基，轉錄起始復合物通過上游啟動子區(qū)并生成由核心酶、DNA和新生RNA所組成的轉錄延伸復合物。二、轉錄復合物（轉錄起始復合物及轉錄延伸復合物）第35頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分

轉錄的真實性取決于有特異的轉錄起始位點，轉錄起始后按照堿基互補原則準確地轉錄模板DNA序列及具有特異的終止部位。RNA的合成是在模板DNA的啟動子位點上起始的，而這個任務是靠σ因子來完成的。RNA聚合酶的核心酶雖可合成RNA，但不能找到模板DNA上的起始位點。核心酶的產物是不均一的，因為它沒有固定的起始位點，而且DNA兩條鏈都可作為模板。二、轉錄復合物（轉錄起始復合物及轉錄延伸復合物）第36頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分

只有帶σ因子的全酶才能專一地與DNA上的啟動子結合，選擇其中一條鏈作為模板，合成均一的產物。σ因子的作用只是起始而已，一旦轉錄開始，它就脫離了起始復合物，而由核心酶負責RNA鏈的延伸。因此，聚合酶全酶的作用是啟動子的選擇和轉錄的起始，而核心酶的作用是鏈的延伸。二、轉錄復合物（轉錄起始復合物及轉錄延伸復合物）第37頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第二節(jié)轉錄機器的主要成分

轉錄延伸復合物是轉錄循環(huán)中一個十分重要的環(huán)節(jié)。與轉錄起始復合物相比，延伸復合物極為穩(wěn)定，可以長時間地與DNA模板相結合而不解離。只有在它遇到轉錄終止信號時，RNA聚合酶才停止加入新的核苷酸，RNA－DNA雜合物解離，釋放轉錄產物并導致聚合酶本身從模板DNA上掉下來。二、轉錄復合物（轉錄起始復合物及轉錄延伸復合物）第38頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始

大腸桿菌RNA聚合酶與啟動子的相互作用主要包括：1、啟動子區(qū)的識別、2、酶與啟動子的結合及σ因子的結合與解離。第39頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始第40頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始第41頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始一、啟動子區(qū)的基本結構

啟動子是一段位于結構基因5'端上游的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之與模板DNA準確地結合并具有轉錄起始的特異性。基因的特異性轉錄取決于酶與啟動子能否有效地形成二元復合物，所以，RNA聚合酶如何有效地找到啟動子并與之相結合是轉錄起始過程中首先要解決的問題。有實驗表明，對許多啟動子來說，RNA聚合酶與之相結合的速率至少比布朗運動中的隨機碰撞高100倍。第42頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始

轉錄的起始是基因表達的關鍵階段，而這一階段的重要問題是RNA聚合酶與啟動子的相互作用。啟動子的結構影響了它與RNA聚合酶的親和力，從而影響了基因表達的水平。一、啟動子區(qū)的基本結構第43頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始

轉錄起點是指與新生RNA鏈第一個核苷酸相對應DNA鏈上的堿基，研究證實通常為一個嘌呤。常把起點前面，即5'末端的序列稱為上游(upstream)，而把其后面即3’末端的序列稱為下游(downstream)。在描述堿基的位置時，一般用數(shù)字表示，起點為+1，下游方向依次為+2、+3……，上游方向依次為-1、-2、-3……。一、啟動子區(qū)的基本結構第44頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始

啟動子區(qū)是RNA聚合酶的結合區(qū)，其結構直接關系到轉錄的效率。那么，啟動子區(qū)有什么結構特點呢?Pribnow設計了一個實驗，他把RNA聚合酶全酶與模板DNA結合后，用DNaseI水解DNA，然后用酚抽提，沉淀純化DNA后得到一個被RNA聚合酶保護的DNA片段，約有41~44個核苷酸對。一、啟動子區(qū)的基本結構第45頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始一、啟動子區(qū)的基本結構第46頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始他分離了fd噬菌體等被酶保護的區(qū)域，并進行了序列分析，以后又有人做了50多個啟動子的序列分析后發(fā)現(xiàn)，在被保護區(qū)內有一個由5個核苷酸組成的共同序列，是RNA聚合酶的緊密結合點，現(xiàn)在稱為Pribnow區(qū)(Pribnowbox)，這個區(qū)的中央大約位于起點上游10bp處，所以又稱為－10區(qū)。一、啟動子區(qū)的基本結構第47頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始

科學家不久后又從噬菌體的左、右啟動子PL及PR和SV40啟動子的－35bp附近找到了另一段共同序列:TTGACA。經(jīng)過數(shù)年的努力，分析了46個大腸桿菌啟動子的序列以后，確證絕大部分啟動子都存在這兩段共同序列，即位于－10bp處的TATA區(qū)和－35bp處的TTGACA區(qū)。

-10位的TATA區(qū)和-35位的TGACA區(qū)是RNA聚合酶與啟動子的結合位點，能與σ因子相互識別而具有很高的親和力。

一、啟動子區(qū)的基本結構第48頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始第49頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始一、啟動子區(qū)的基本結構第50頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始

在真核生物基因中，位于轉錄起始點上游－25～－30bp處的共同序列TATAAA，也稱為TATA區(qū)（TATA-box）。另外，在起始位點上游-70～-78bp處還有另一段共同序列CCAAT，這是與原核生物中-35bp區(qū)相對應的序列，稱為CAAT區(qū)(CAAT-box)。一、啟動子區(qū)的基本結構第51頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始二、啟動子區(qū)的識別

RNA聚合酶是通過氫鍵互補的方式識別啟動子的。在啟動子區(qū)DNA雙螺旋結構中，腺嘌呤、鳥嘌呤和胞嘧啶上的某些基團是氫鍵供體，而4種堿基中的某些基團是氫鍵受體。由于它們分別處于DNA雙螺旋的大溝或小溝內，因此都具有特定的方位，而酶分子中也有處于特定空間構象的氫鍵受體與供體，當它們與啟動子中對應的分子在一定距離內互補時，就形成氫鍵，相互結合。第52頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始三、RNA聚合酶與啟動子區(qū)的結合

在RNA聚合酶與啟動子相互作用的過程中，聚合酶首先與啟動子區(qū)閉合雙鏈DNA相結合，形成二元閉合復合物，然后經(jīng)過解鏈得到二元開鏈復合物。解鏈區(qū)一般在-9～+13之間，而酶與啟動子結合的主要區(qū)域在其上游。第53頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始一旦開鏈區(qū)解鏈，酶分子能以正確的取向與解鏈后的有關單鏈相互作用，形成開鏈復合物。因此，RNA聚合酶既是雙鏈DNA結合蛋白，又是單鏈DNA結合蛋白。DNA開鏈是按照DNA模板序列正確引入核苷酸底物的必要條件。三、RNA聚合酶與啟動子區(qū)的結合第54頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始四、-10區(qū)和-35區(qū)的最佳間距

在原核生物中，-35區(qū)與-10區(qū)之間的距離大約是16～19bp，小于15bp或大于20bp都會降低啟動子的活性。保持啟動子這二段序列以及它們之間的距離都是重要的，否則就會改變它所控制基因的表達水平。第55頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始

因為增減bp，-35區(qū)相對于-10區(qū)旋轉（增減一個bp會使兩者之間的夾角發(fā)生360的變化）所產生的超螺旋會發(fā)生改變。若要使酶與DNA在這個區(qū)域內保持正確的取向，就必須使二者之一發(fā)生扭曲，需要增加結合自由能。

四、-10區(qū)和-35區(qū)的最佳間距第56頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始

在細菌中常見兩種啟動子突變，一種叫下降突變(downmutation)，如果把Pribnow區(qū)從TATAAT變成AATAAT就會大大降低其結構基因的轉錄水平;另一類突變叫上升突變(upmutation)，即增加Pribnow區(qū)共同序列的同一性。例如，在乳糖操縱子的啟動子中，將其Pribnow區(qū)從TATGTT變成TATATT，就會提高啟動子的效率，提高乳糖操縱子基因的轉錄水平。

四、-10區(qū)和-35區(qū)的最佳間距第57頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始五、增強子及其功能

增強子的發(fā)現(xiàn)從SV40開始，在SV40的轉錄單元上發(fā)現(xiàn)它的轉錄起始位點上游約200bp處有兩段72bp長的重復序列，它們不是啟動子的一部分，但能增強或促進轉錄的起始，除去這兩段序列會大大降低這些基因的轉錄水平，若保留其中一段或將之取出插至DNA分子的任何部位，就能保持基因的正常轉錄。第58頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始

這種能強化轉錄起始的序列為增強子或強化子(enhancer)。后來在許多基因的啟動區(qū)中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了增強子的存在。五、增強子及其功能第59頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始

把β-珠蛋白基因置于帶有上述72bp序列的DNA分子上，發(fā)現(xiàn)它在體內的轉錄水平提高了200倍。而且，無論把這段72bp序列放在轉錄起點上游1400bp或下游3300bp處，它都有轉錄增強作用。增強子通過影響染色質DNA-蛋白質結構并改變超螺旋而改變模板的整體結構，使得RNA聚合酶更容易與模板DNA相結合，起動基因轉錄。

五、增強子及其功能第60頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始五、增強子及其功能（增強子的特點）1、遠距離效應一般位于上游-200bp處，但可增強遠處啟動子的轉錄，即使相距>10Kb也能發(fā)揮作用。2、無方向性無論位于靶基因的上游、下游或內部都可發(fā)揮增強轉錄的作用。3、順式調節(jié)只調節(jié)位于同一染色體上的靶基因，而對其他染色體上的基因沒有作用。第61頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始五、增強子及其功能增強子的特點4、無物種和基因的特異性可以連接到異源基因上發(fā)揮作用。5、具有組織特異性

SV40的增強子在3T3細胞中比多瘤病毒的增強子要弱，但在Hela細胞中SV40的增強子比多瘤病毒的要強5倍。增強子的效應需特定的蛋白因子參與。6、有相位性其作用與DNA的構象有關。7、有的增強子可以對外部信號產生反應如熱休克基因在高溫下才表達，金屬硫蛋白基因在鎘和鋅的存在下才表達，某些增強子可以被固醇類激素所激活。第62頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始六、真核生物啟動子對轉錄的影響

啟動子是確保轉錄精確而有效地起始的DNA序列。1979年，美國科學家Goldberg首先注意到真核生物中，由RNA聚合酶II催化轉錄的DNA序列5'上游區(qū)有一段與原核生物Pribnow區(qū)相似的富含TA的保守序列。由于該序列前4個堿基為TATA，所以又稱為TATA區(qū)(TATAbox)。

第63頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始

此后10多年間，科學家通過對許多基因啟動子區(qū)的分析，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)功能蛋白基因的啟動子都具有共同的結構模式。簡單地說，真核基因的啟動子在-25～-35區(qū)含有TATA序列，在-70～-80區(qū)含有CCAAT序列(CAATbox)，在-80～-110含有GCCACACCC或GGGCGGG序列(GCbox)。TATA區(qū)上游的保守序列稱為上游啟動子元件(upstreampromoterelement，UPE)或稱上游激活序列(upstreamactivatingsequence，UAS)。六、真核生物啟動子對轉錄的影響第64頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始

原核和真核基因轉錄起始位點上游區(qū)的結構存在很大的差別。原核基因啟動區(qū)范圍較小，TATAAT(Pribnow區(qū))的中心位于-10，上游只有TTGACA區(qū)(-35區(qū))作為RNA聚合酶的主要結合位點，參與轉錄調控;真核基因的調控區(qū)較大，TATA區(qū)位于-20～-30，而-40～-110區(qū)為上游激活區(qū)。真核基因除了含有可與原核基因啟動子相對應的CAAT區(qū)（－70～78區(qū)）之外，大多數(shù)基因還擁有GC區(qū)和增強子區(qū)。六、真核生物啟動子對轉錄的影響第65頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始第66頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始TATA區(qū)和其他兩個UPE區(qū)的作用有所不同。前者的主要作用是使轉錄精確地起始，如果除去TATA區(qū)或進行堿基突變，轉錄產物下降的相對值不如CAAT區(qū)或GC區(qū)突變后明顯，但發(fā)現(xiàn)所獲得的RNA產物起始點不固定。而CAAT區(qū)或GC區(qū)是決定轉錄產物產率高低的。六、真核生物啟動子對轉錄的影響第67頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始CAAT區(qū)和GC區(qū)主要控制轉錄起始頻率，基本不參與起始位點的確定。CAAT區(qū)對轉錄起始頻率的影響最大，該區(qū)任一堿基的改變都將極大地影響靶基因的轉錄強度，而啟動區(qū)其他序列中一兩個堿基的置換則沒有太大的影響。在TATA區(qū)和相鄰的UPE區(qū)之間插入核苷酸也會使轉錄減弱。六、真核生物啟動子對轉錄的影響第68頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始

盡管這3種啟動子區(qū)序列都有著重要功能，但并不是每個基因的啟動子區(qū)都包含這3種序列。有些基因，如SV40的早期基因，缺少TATA和CAAT區(qū)，只有6個串聯(lián)在上游-40～-110位點的GC區(qū);有些基因，如組蛋白H2B，不含GC區(qū)，但有兩個CAAT區(qū)，一個TATA區(qū)。六、真核生物啟動子對轉錄的影響第69頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始

真核細胞中存在著大量特異性或組成型表達的、能夠與不同基因啟動子區(qū)UPE相結合的轉錄調控因子。基因轉錄實際上是RNA聚合酶、轉錄調控因子和啟動子區(qū)各種調控元件相互作用的結果。六、真核生物啟動子對轉錄的影響第70頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始七、轉錄的抑制

RNA轉錄的抑制劑根據(jù)其作用性質分為兩大類：1、DNA模板功能抑制劑，通過與DNA結合而改變模板的功能；2、RNA聚合酶的抑制物，它們通過與RNA聚合酶結合而抑制其活力。第71頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始一、原核生物的轉錄過程（一）轉錄起始1、RNA聚合酶全酶(2)與模板結合-35區(qū)，酶移向－10區(qū)，跨入轉錄起始點2、DNA雙鏈解開，20bp以下，通常是（17±1）bp第72頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第三節(jié)啟動子與轉錄起始3、在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反應，形成轉錄起始復合物（5-

端GTP、ATP）一、原核生物的轉錄過程5-pppG-OH+NTP5-pppGpN-OH3+ppi轉錄起始復合物:RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3亞基脫落，進入延長階段（一）轉錄起始第73頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五一、原核生物的轉錄過程（二）轉錄延長1、亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變構，與模板結合松弛，沿著DNA模板前移；2、在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長。(NMP)n

+

NTP(NMP)n+1+PPi3、轉錄空泡

DNA/DNA>DNA/RNAG-C>A-T>A-U第74頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五一、原核生物的轉錄過程轉錄空泡：RNA-pol（核心酶）

····DNA····RNA第75頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五一、原核生物的轉錄過程第76頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五一、原核生物的轉錄過程（三）轉錄終止

指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進，轉錄產物RNA鏈從轉錄復合物上脫落下來。依賴Rho(ρ)因子的轉錄終止非依賴Rho因子的轉錄終止第77頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五一、原核生物的轉錄過程1.依賴Rho因子的轉錄終止DNA第78頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五一、原核生物的轉錄過程2.非依賴Rho因子的轉錄終止

DNA模板上靠近終止處，有些特殊的堿基序列，轉錄出RNA后，RNA產物形成特殊的結構來終止轉錄。第79頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五一、原核生物的轉錄過程第80頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五一、原核生物的轉錄過程第81頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五二、真核生物的轉錄過程（一）轉錄起始

真核生物的轉錄起始上游區(qū)段比原核生物多樣化，轉錄起始時，RNA-pol不直接結合模板，其起始過程比原核生物復雜。第82頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五二、真核生物的轉錄過程第83頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五二、真核生物的轉錄過程2.轉錄因子

能直接、間接辨認和結合轉錄上游區(qū)段DNA的蛋白質，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種，統(tǒng)稱為反式作用因子

反式作用因子中，直接或間接結合RNA聚合酶的，則稱為轉錄因子(TF)第84頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五二、真核生物的轉錄過程第85頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五二、真核生物的轉錄過程3.轉錄起始前復合物(pre-initiationcomplex,PIC)

真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結合，而需依靠眾多的轉錄因子。第86頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五二、真核生物的轉錄過程第87頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五二、真核生物的轉錄過程4.拼板理論(piecingtheory)

一個真核生物基因的轉錄需要3至5個轉錄因子。轉錄因子之間互相結合，生成有活性，有專一性的復合物，再與RNA聚合酶搭配而有針對性地結合、轉錄相應的基因。第88頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五二、真核生物的轉錄過程（二）轉錄延長

真核生物轉錄延長過程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒有轉錄與翻譯同步的現(xiàn)象。RNA-pol前移處處都遇上核小體。轉錄延長過程中可以觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。第89頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五二、真核生物的轉錄過程（三）轉錄終止---和轉錄后修飾密切相關第90頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較

mRNA在大腸桿菌細胞內占總RNA的2%左右(tRNA占16%，而rRNA則占80%以上)。科學家很早就猜想生物細胞內存在能將遺傳信息從DNA上轉移到蛋白質分子上的信使(或稱模板)，但由于mRNA在細菌細胞內的半衰期很短，直到20世紀70年代初才首次將這一重要物質從細胞中分離出來。

現(xiàn)已清楚，許多基因的mRNA在體內還是相當穩(wěn)定的，半衰期從幾個小時到幾天不等。目前，人們己能從幾乎所有生物體內分離純化編碼任何蛋白質的mRNA。第91頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較

mRNA在所有細胞內執(zhí)行著相同的功能，即通過密碼三聯(lián)子翻譯生成蛋白質，但其生物合成的具體過程和成熟mRNA的結構在原核和真核細胞內是不同的。真核細胞mRNA最大特點在于它往往以一個較大相對分子質量的前體RNA出現(xiàn)在核內，只有成熟的、相對分子質量明顯變小并經(jīng)化學修飾的mRNA才能進入細胞質參與蛋白質的合成。所以，真核細胞mRNA的合成和功能表達發(fā)生在不同的空間和時間范疇內。第92頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較

原核生物中，mRNA的轉錄和翻譯不僅發(fā)生在同一個細胞空間里，而且這兩個過程幾乎是同步進行的，蛋白質合成往往在mRNA剛開始轉錄時就被引發(fā)。一個原核細胞的mRNA(包括病毒)有時可以編碼幾個多肽，而一個真核細胞的mRNA最多只能編碼一個多肽。原核生物常以AUG作為起始密碼子，有時GUG或UUG也作為起始密碼子；真核生物幾乎永遠以AUG作為起始密碼子。第93頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較一、原核生物mRNA的特征1·原核生物mRNA的半衰期短：細菌基因的轉錄與翻譯是緊密相聯(lián)的，基因轉錄一旦開始，核糖體就結合到新生mRNA鏈的5’端，啟動蛋白質合成，而此時該mRNA的3’端還遠遠沒有轉錄完全。在電子顯微鏡下，我們可以看到一連串核糖體緊緊跟在RNA聚合酶后面。第94頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較

絕大多數(shù)細菌mRNA的半衰期很短，mRNA的降解緊隨著蛋白質翻譯過程發(fā)生。轉錄開始1min后，降解就開始了，當一個mRNA的5'端開始降解時，其3'端部分仍在合成或被翻譯。mRNA降解的速度大概是轉錄或翻譯速度的一半。一、原核生物mRNA的特征第95頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較

因為基因轉錄和多鏈肽延伸的速度基本相同，所以細胞內某一基因產物(蛋白質)的多少決定于轉錄和翻譯的起始效率，以大腸桿菌色氨酸合成酶基因為例，平均每分鐘約有15次轉錄起始，這些mRNA鏈從生成到降解平均被翻譯10次，所以，穩(wěn)定狀態(tài)下細胞中每分鐘生成150個多肽。我們所討論的mRNA的半衰期只是統(tǒng)計學上的平均值。

一、原核生物mRNA的特征第96頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較2、許多原核生物mRNA以多順反子的形式存在：細菌mRNA可以同時編碼不同的蛋白質。編碼多個蛋白質的mRNA為多順反子mRNA。多順反子mRNA是一組相鄰基因的轉錄產物。這一組基因被稱為一個操縱子。單順反子mRNA為只編碼一個蛋白質的mRNA。一、原核生物mRNA的特征第97頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較所有mRNA都被分成3部分:編碼區(qū)、位于AUG之前的5’端上游非編碼區(qū)以及位于終止密碼子之后不翻譯的3’端下游非編碼區(qū)。編碼區(qū)始于起始密碼子AUG，經(jīng)一連串編碼氨基酸的密碼子直至終止密碼子。對于多順反子mRNA中的第一個順反子來說，一旦mRNA的5’端被合成，翻譯起始位點即可與核糖體相結合，而后面幾個順反子翻譯的起始就會受其上游順反子結構的調控。一、原核生物mRNA的特征第98頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較一種情況是，第一個蛋白質合成終止以后，核糖體分解成大、小亞基，脫離mRNA模板，第二個蛋白的翻譯必須等到新的小亞基和大亞基與該蛋白起始密碼子相結合后才可能開始。另一種情況是前一個多肽翻譯完成以后，核糖體大、小亞基分離，小亞基不離開mRNA模板，而是迅速與游離的大亞基結合，啟動第二個多肽的合成。一、原核生物mRNA的特征第99頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較第100頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較

在噬菌體RNA中，一個順反子的翻譯有時完全取決于它前面順反子的翻譯，因為噬菌體RNA往往形成復雜的二級結構，只有第一個翻譯起始位點是暴露的，在這個順反子翻譯產生多肽的過程中，核糖體的運動破壞了后續(xù)順反子的二級結構，才使起始位點較容易與核糖體相結合形成起復合物。

一、原核生物mRNA的特征第101頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較一、原核生物mRNA的特征第102頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較3、原核生物mRNA的5’無帽子結構，3’端無或者只有較短的poly(A)結構

一、原核生物mRNA的特征第103頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較二、真核生物mRNA的特征

凡是編碼功能蛋白的真核基因都通過RNA聚合酶Ⅱ進行轉錄。真核基因幾乎都是單順反子，只包含一個蛋白質的信息，其長度在幾百到幾千個核苷酸之間。一個完整的基因，不但包括編碼區(qū)(codingregion)，還包括不編碼氨基酸的5’和3’端的特異性序列。第104頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較"基因"的分子生物學定義是:產生一條多肽鏈的功能RNA所必需的全部DNA核苷酸序列!真核生物mRNA結構上的最大特征是5'端的帽子及3'的poly"(A)結構。二、真核生物mRNA的特征第105頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較1、真核生物mRNA的5’端存在"帽子"

真核生物的mRNA(不包括葉綠體和線粒體)5’端都是經(jīng)過修飾的，基因轉錄一般從A起始，第一個核苷酸保留了5’端的三磷酸基團并能通過其3'-OH位與下一個核苷酸的5’磷酸基團形成二酯鍵，轉錄產物的起始序列為pppApNpNp……二、真核生物mRNA的特征第106頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較

然而，如果在體外用核酸酶處理成熟mRNA;其5’端并不產生預期的核苷三磷酸，而產生以5’→5’三磷酸基團相連的二核苷酸，5’終端是一個在mRNA轉錄后加上去的甲基化鳥嘌呤。二、真核生物mRNA的特征第107頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較二、真核生物mRNA的特征第108頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較mRNA5’端加“G”的反應是由腺苷酸轉移酶完成的，這個反應非常迅速，很難測得5’自由三磷酸基團的存在。據(jù)測算，在新生mRNA鏈達到50個核苷酸之前，帽子結構就已加到mRNA的第一個核苷酸上了。即mRNA幾乎一誕生就是戴上帽子的。新加上的G與mRNA鏈上所有其他核酸苷方向正好相反，像一頂帽子倒扣在mRNA鏈上。二、真核生物mRNA的特征第109頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較mRNA的帽子結構常常被甲基化。第一個甲基出現(xiàn)在所有真核細胞的mRNA中，稱為零號帽子(cap0)。第二個核苷酸(原mRNA5’第一位)的2’-OH位上加另一個甲基。有這個甲基的結構稱為1號帽子(cap1)，真核生物中以這類帽子結構為主。在某些生物細胞內，mRNA鏈上的第三個核苷酸的2‘-OH位也可能被甲基化，被稱為2號帽子（cap2），占有帽mRNA總量的10%～15%。

二、真核生物mRNA的特征第110頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較

帽子結構使mRNA免遭核酸酶的破壞。當珠蛋白mRNA5‘端的7-CM-G被除去后，該mRNA分子的翻譯活性和穩(wěn)定性都明顯下降。

有帽子結構的mRNA更容易被蛋白質合成的起始因子所識別，從而促進蛋白質的合成。

mRNA5'端甲基化的帽子是翻譯所必須的。甲基化的帽子結構是蛋白質合成起始信號的一部分。二、真核生物mRNA的特征第111頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較2、多數(shù)真核生物mRNA有poly(A)尾巴

除組蛋白基因外，真核生物mRNA的3’末端都有poly(A)序列，其長度因mRNA種類不同而變化，一般為40～200個。

poly(A)序列是在轉錄后加上去的，是在細胞核中的不均一核RNA階段加上的。

二、真核生物mRNA的特征第112頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較

真核基因的3’末端poly(A)起始位點上游15～30bp處有一段保守序列AAUAAA，這對于初級轉錄產物的準確切割及加poly(A)是必需的。點突變實驗將AAUAAA的基因序列AATAAA變?yōu)锳AGAAA，發(fā)現(xiàn)mRNA的剪接加工受阻，沒有功能性mRNA產生。二、真核生物mRNA的特征第113頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較RNA聚合酶Ⅱ是真核細胞核中轉錄RNA的酶。

RNA聚合酶Ⅱ在poly(A)起始位點不終止而繼續(xù)轉錄，大部分基因的初級轉錄產物擁有poly(A)位點下游0·5～2kb核苷酸序列。加poly(A)時需要由內切酶切開mRNA3’端的特定部位，然后由poly(A)合成酶催化多聚腺苷酸的反應。

二、真核生物mRNA的特征第114頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較二、真核生物mRNA的特征第115頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較poly(A)是mRNA由細胞核進入細胞質所必需的形式，提高了mRNA在細胞質中的穩(wěn)定性。當mRNA剛從細胞核細進入胞質時，其poly(A)較長，隨著mRNA在細胞質內逗留時間延長，poly(A)逐漸變短消失，mRNA開始降解。真核生物mRNA大都具有poly(A)尾巴，這一特性已被廣泛應用于分子克隆。常用寡聚dT片段與mRNA上的poly(A)相配對，作為反轉錄酶合成第一條cDNA鏈的引物。二、真核生物mRNA的特征第116頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第四節(jié)原核與真核生物mRNA的特征比較大部分真核mRNA有poly(A)尾巴，細胞中還有1/3沒有poly(A)的mRNA，帶有poly(A)的mRNA稱為poly(A)+，而把沒有poly(A)的mRNA稱為poly(A)－。約1/3的poly(A)－mRNA編碼了不同形式的組蛋白，其余2/3的poly(A)－mRNA帶有與poly(A)+組分相同的遺傳信息。二、真核生物mRNA的特征第117頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第五節(jié)終止和抗終止一、終止

一般情況下，RNA聚合酶啟始基因轉錄后，它就會沿著模板5'→3'方向不停地移動，合成RNA鏈，直到碰上終止信號時才與模板DNA相脫離并釋放新生RNA鏈。終止發(fā)生時，所有參與形成RNA-DNA雜合體的氫鍵都必須被破壞，模板DNA鏈才能與有意義鏈重新組合成DNA雙鏈。第118頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第五節(jié)終止和抗終止（一）、由基因序列決定的終止（不依賴于ρ因子的終止）

終止位點上游存在富含GC堿基的二重對稱區(qū)，由這段DNA轉錄產生的RNA形成發(fā)卡式結構。在終止位點前面有一段由4～8個A組成的序列，所以轉錄產物的3’端為寡聚U，這種結構特征決定了轉錄的終止。第119頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第五節(jié)終止和抗終止

在新生RNA中出現(xiàn)發(fā)卡式結構會導致RNA聚合酶的暫停，破壞RNA-DNA雜合鏈5‘端的正常結構。寡聚U的存在使雜合鏈的3’端部分出現(xiàn)不穩(wěn)定的rU·dA區(qū)域。兩者共同作用使RNA從三元復合物中解離出來。（一）、由基因序列決定的終止（不依賴于ρ因子的終止）第120頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第五節(jié)終止和抗終止（一）、由基因序列決定的終止（不依賴于ρ因子的終止）第121頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第五節(jié)終止和抗終止

終止效率與二重對稱序列和寡聚U的長短有關，隨著發(fā)卡式結構(至少6bp)和寡聚U序列(至少4個U)長度的增加，終止效率逐步提高。（一）、由基因序列決定的終止（不依賴于ρ因子的終止）第122頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第五節(jié)終止和抗終止第123頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第五節(jié)終止和抗終止第124頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第五節(jié)終止和抗終止（二）、依賴于ρ因子的終止ρ因子是分子質量為2.0xl05的六聚體蛋白，它是NTP酶，它通過催化NTP的水解促使新生RNA鏈從三元轉錄復合物中解離出來，從而終止轉錄。依賴于ρ因子的轉錄終止區(qū)DNA序列無共性，ρ因子不能識別這些終止位點。第125頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第五節(jié)終止和抗終止RNA合成起始以后，ρ因子即附著在新生的RNA鏈上，靠ATP水解產生的能量，沿著5’→3’方向朝RNA聚合酶移動，到達RNA的3‘-OH端后取代了暫停在終止位點上的RNA聚合酶，使之從模板DNA上釋放出來，同時釋放mRNA，完成轉錄過程。（二）、依賴于ρ因子的終止第126頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第五節(jié)終止和抗終止（二）、依賴于ρ因子的終止第127頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第五節(jié)終止和抗終止（二）、依賴于ρ因子的終止第128頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第五節(jié)終止和抗終止

由于不同的生理要求，在轉錄過程中即使遇到終止信號，仍然需要繼續(xù)轉錄，于是出現(xiàn)了抗轉錄終止現(xiàn)象?？菇K止作用最早是在噬菌體感染細菌中發(fā)現(xiàn)的，它是細菌操縱子和噬菌體在調控回路中不同于上述兩種方式的從另一個角度對轉錄進行的調控，抗轉錄終止主要有以下兩種方式：

1、破壞終止位點RNA的莖-環(huán)結構；

2、依賴于蛋白質因子的轉錄抗終止。二、抗終止第129頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第六節(jié)內含子的剪接、編輯、再編碼及化學修飾一、RNA中的內含子第130頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第六節(jié)內含子的剪接、編輯、再編碼及化學修飾一、RNA中的內含子第131頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第六節(jié)內含子的剪接、編輯、再編碼及化學修飾一、RNA中的內含子第132頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五一、RNA中的內含子第133頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第六節(jié)內含子的剪接、編輯、再編碼及化學修飾雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖第134頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第六節(jié)內含子的剪接、編輯、再編碼及化學修飾二、RNA的剪接1、RNA的剪接：從mRNA前體分子中切除被稱為內含子(intron)的非編碼區(qū)，并使基因中被稱為外顯子(exon)的編碼區(qū)拼接形成成熟mRNA的過程。第135頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五內含子的剪接2、RNA的剪接的種類1）組成型剪接第136頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五2、RNA的剪接的種類2）選擇型剪接內含子的剪接第137頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五選擇型剪接實例（抗體基因選擇剪接）與膜結合型細胞外分泌性第138頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五選擇型剪接小鼠免疫球蛋白μ重鏈基因的選擇性剪接模式第139頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五選擇型剪接果蠅性別決定中選擇型剪接的級聯(lián)反應第140頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五基本剪接許多相對分子質量較小(106～185bp)的核內RNA(如Ul，U2，U4，U5和U6)以及與這些RNA相結合的核蛋白(被稱為snRNPsribonucleoproteinparticle)參與RNA的剪接。第141頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五剪接復合體成分與初級轉錄產物的結合第142頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五基本剪接過程示意圖第143頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第六節(jié)內含子的剪接、編輯、再編碼及化學修飾

I、Ⅱ類內含子的剪接：帶有這些內含子的RNA本身具有催化活性，能進行內含子的自我剪接。在I類內含子切除體系中，鳥苷或鳥苷酸的3'-OH作為親核基團攻擊內含子5'端的磷酸二酯鍵，從上游切開RNA鏈。再由上游外顯子的自由3'-OH作為親核基團攻擊內含子3’位核苷酸上的磷酸二酯鍵，使內含子被完全切開，上下游兩個外顯子通過新的磷酸二酯鍵相連。二、mRNA的剪接第144頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第六節(jié)內含子的剪接、編輯、再編碼及化學修飾第145頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五I類內含子的自我剪接二、mRNA的剪接第146頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第六節(jié)內含子的剪接、編輯、再編碼及化學修飾

在Ⅱ類內含子切除體系中，內含子本身的某個腺苷酸2'-OH作為親核基團攻擊內含子5'端的磷酸二酯鍵，從上游切開RNA鏈后形成套索狀結構。再由上游外顯子的自由3'-OH作為親核基團攻擊內含子3'位苷上的磷酸二酯鍵，使內含子被完全切開，上下游兩個外顯子通過新的磷酸二酯鍵相連。二、mRNA的剪接第147頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第148頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五Ⅱ類內含子的自我剪接第149頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第六節(jié)內含子的剪接、編輯、再編碼及化學修飾三、RNA的編輯、再編碼及化學修飾

根據(jù)中心法則，DNA、RNA和蛋白質之間存在著直接的線性關系，即連續(xù)的序列DNA被真實地轉錄成mRNA序列，然后翻譯產生蛋白質分子。斷裂基因的發(fā)現(xiàn)和RNA的剪接雖然使得基因表達過程增加了一個步驟，但DNA的實際編碼序列沒有發(fā)生變化。第150頁，共170頁，2022年，5月20日，11點3分，星期五第六節(jié)內含子的剪接、編輯、再編碼及化學修飾RNA的編輯(RNAediting)：某些RNA，特別是mRNA的一種加工方式，如插入、刪除或取代一些核苷酸殘基，導致DNA所編碼的遺傳信息的改變，因為經(jīng)過編輯的mRNA序列發(fā)生了不同于模板DNA的變化。（一）、RNA的編輯第151頁，共