轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件

轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)

ThanscriptionandTranscriptomics呂社民,M.D.,Ph.D.西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系電話:82657764Email:lushemin@轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)

ThanscriptionandTran1ReplicationReplicationTranscriptionReverseTranscriptionTranslation中心法則（thecentraldogma）ReplicationReplicationTranscr2轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件3TheRoyalSwedishAcademyofScienceshasdecidedtoawardtheNobelPrizeinChemistryfor2006toRogerD.Kornberg

StanfordUniversity,CA,USA"forhisstudiesofthemolecularbasisofeukaryotictranscription".TheRoyalSwedishAcademyofS4RogerD.Kornberg,born1947(59)inStLouis,MO,USA(UScitizen).PhDfromStanfordUniversity,CA,USA.Mrs.GeorgeA.WinzerProfessorinMedicineatStanfordUniversitySchoolofMedicine,CA,USA.RogerD.Kornberg,born1947(5OriginalscientificarticlesCramer,P.,Bushnell,D.A.andKornberg,R.D.(2001)Structuralbasisoftranscription:RNApolymeraseIIat2.8?ngstromresolution.Science292,1863-1876.Gnatt,A.L.,Cramer,P.,Fu,J.,Bushnell,D.A.andKornberg,R.D.(2001)Structuralbasisoftranscription:AnRNApolymeraseIIelongationcomplexat3.3?resolution.Science292,1876-1882.Bushnell,D.A.,Westover,K.D.,Davis,R.E.andKornberg,R.D.(2004)Structuralbasisoftranscription:AnRNApolymeraseII–TFIIBcocrystalat4.5angstroms.Science303,983-988.

ReviewarticleBoeger,H.,Bushnell,D.A.,Davis,R.,Griesenbeck,J.,Lorch,Y.,Strattan,J.S.,Westover,K.D.andKornberg,R.D.(2005).Structuralbasisofeukaryoticgenetranscription.FEBSLett.579,899-903.Originalscientificarticles6

SeveroOchoaArthurKornberg1/2oftheprize1/2oftheprizeUSAUSANewYorkUniversity,CollegeofMedicine

NewYork,NY,USAStanfordUniversity

Stanford,CA,USAb.1905

(inLuarca,Spain)

d.1993b.1918

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1959"fortheirdiscoveryofthemechanismsinthebiologicalsynthesisofribonucleicacidanddeoxyribonucleicacid"

72006年諾貝氏生理醫(yī)學(xué)獎得主Dr.FireAandDrMelloC2006年諾貝氏生理醫(yī)學(xué)獎得主Dr.FireAand8轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件9主要內(nèi)容一、核糖核酸的類型、結(jié)構(gòu)和功能二、RNA的合成三、真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄后修飾四、轉(zhuǎn)錄水平的基因表達(dá)調(diào)控五、RNA分析六、轉(zhuǎn)錄組學(xué)主要內(nèi)容一、核糖核酸的類型、結(jié)構(gòu)和功能10一、核糖核酸的類型、結(jié)構(gòu)和功能類型編碼蛋白質(zhì)：編碼RNA和非編碼RNA功能：rRNA,tRNA,mRNA小RNA(snRNA,snoRNA,scRNA)一、核糖核酸的類型、結(jié)構(gòu)和功能類型112.核糖核酸的結(jié)構(gòu)和功能4種核苷糖以磷酸二酯鍵連接的長鏈,A、U、C、G；戊糖是核糖。2.核糖核酸的結(jié)構(gòu)和功能4種核苷糖以磷酸二酯鍵連接的長鏈,122.1mRNA2.1.1.原核生物mRNA結(jié)構(gòu)的特點：（1）多順反子；（2）mRNA5′端無帽子結(jié)構(gòu)，3′端無多聚A尾；（3）mRNA一般沒有修飾堿基。2.1mRNA132.2.2.真核生物mRNA結(jié)構(gòu)的特點：（1）5′端有帽子結(jié)構(gòu)；（2）大多3′端有多聚A尾；（3）分子中可能有修飾堿基：主要有甲化；（4）分子中有編碼區(qū)與非編碼區(qū)。2.2.2.真核生物mRNA結(jié)構(gòu)的特點：142.2tRNA1.單鏈小分子；2.含有稀有堿基或修飾堿基；3.5′端總是磷酸化，5′末端往往是pG；4.3′端是CpCpAoH序列；5.三葉草結(jié)構(gòu)；6.三級結(jié)構(gòu)是倒L型。2.2tRNA15轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件16三級結(jié)構(gòu)呈倒L形三級結(jié)構(gòu)呈倒L形172.3rRNA：原核生物：70S--由50S和30S組成真核生物：80S--由60S和40S組成2.3rRNA：182.4核酶：分三類：異體催化的剪切型；自體催化的剪切型；內(nèi)含子的自我剪接型。二級結(jié)構(gòu)：錘頭結(jié)構(gòu)；13（或11）個保守核苷酸。2.4核酶：19核酶的發(fā)現(xiàn)

1982年Cech在研究低等真核生物四膜蟲的rRNA加工成熟過程中發(fā)現(xiàn)其rRNA前體有自我剪接作用，即酶的作用，故把有催化活性的RNA稱核酶。核酶的發(fā)現(xiàn)20底物部分含GU，催化部分包括3個莖。1～3個環(huán)，含13b保守序列CAAA，AC，AGUC，GUG核苷酸鏈斷裂點槌頭狀結(jié)構(gòu)，最簡單的核酶底物部分含GU，催化部分包括3個莖。1～3個環(huán)，含13b保守21核酶的意義動搖了酶是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)概念。為地球上生命起源早期可能是先出現(xiàn)RNA提供證據(jù)。為人工合成核酶以破壞某些病原微生物，消除體內(nèi)有害基因提供理論基礎(chǔ)。核酶的意義動搖了酶是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)概念。222.5核內(nèi)不均一RNA（hnRNA）真核細(xì)胞mRNA的前體加工過程：5′端加帽；3′端加尾；內(nèi)含子的切除和外顯子的拼接；甲基化修飾；核苷酸序列的編輯作用。2.5核內(nèi)不均一RNA（hnRNA）232.6小分子核內(nèi)RNA（snRNA）：尿嘧啶含量較高—用U命名（U1---U10）U1、U2、U4、U5、U6位于核漿內(nèi)U3存在于核仁U7、U8、U9、U10只存在于哺乳動物2.7反義RNA：可與mRNA形成雙鏈，抑制翻譯。2.8microRNA調(diào)節(jié)mRNA的水平2.6小分子核內(nèi)RNA（snRNA）：24二、RNA的合成----轉(zhuǎn)錄(transcription）指在RNA聚合酶催化下，以DNA為模板，NTP為原料，合成RNA的過程。二、RNA的合成----轉(zhuǎn)錄(transcription）25轉(zhuǎn)錄概述DNA為模板合成RNA的過程RNA聚合酶原料：ATP，UTP，CTP，GTP(NTP)Mg2+，Mn2+合成方向：5′→3′

連接方式：3′,5′-磷酸二酯鍵轉(zhuǎn)錄概述DNA為模板合成RNA的過程261.1轉(zhuǎn)錄模板

模板鏈（templatestrand）也稱反意義鏈（antisensestrand)鏈或Watson鏈，即指導(dǎo)轉(zhuǎn)錄生成RNA的

一股DNA單鏈。1.原核生物RNA的合成1.1轉(zhuǎn)錄模板模板鏈（templatestrand）127編碼鏈（codingstrand）也稱有意義鏈（sensestrand)或Crick鏈，指不被轉(zhuǎn)錄的DNA單鏈。其堿基序列除有T無U外，與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA相同。

編碼鏈（codingstrand）285′……GCAGTACATGTC……..3′3′……cgt

catgta

cag

……..5′5′……

GCAGUACAUGUC..…..3′N……Ala

.Val.

His.Val……C

DNARNA肽轉(zhuǎn)錄翻譯編碼鏈模板鏈5′……GCAGTACATGTC……..3′5′……G295'

3'5'3'5'5'不對稱轉(zhuǎn)錄

結(jié)構(gòu)基因:能轉(zhuǎn)錄出RNA的DNA區(qū)段5' 3'5'3'5'5'不對稱轉(zhuǎn)錄結(jié)構(gòu)基因:30不對稱轉(zhuǎn)錄(asymmetrictranscription）

DNA片段（結(jié)構(gòu)基因）轉(zhuǎn)錄時，雙鏈DNA中只有一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板，且模板鏈并非總在同一條單鏈上，這種轉(zhuǎn)錄方式稱為不對稱轉(zhuǎn)錄。不對稱轉(zhuǎn)錄(asymmetrictranscription）311.2原核生物RNA聚合酶（DNA-dependentRNApolymerase，RNA-pol，DDRP）（1種）1.2.1.組成全酶：2′（核心酶+）核心酶：2′1.2原核生物RNA聚合酶（DNA-dependentR321.2.2.作用α亞基：

決定那些基因被轉(zhuǎn)錄。β亞基：

催化與模板配對的相鄰NTP

以3′,5′-磷酸二酯鍵相連。β′亞基：促進(jìn)酶與模板鏈結(jié)合，并使DNA雙鏈打開。

(核心酶：催化RNA鏈的延長，參與整個過程。)1.2.2.作用α亞基：決定那些基因被轉(zhuǎn)錄。33σ亞基：

辨認(rèn)轉(zhuǎn)錄起始位點，并與核心酶結(jié)合成全酶啟動轉(zhuǎn)錄。

σ70：辨認(rèn)一般轉(zhuǎn)錄起始點。

σ32：辨認(rèn)原核生物熱休克基因(hsp)的轉(zhuǎn)錄起始點。

σ亞基：辨認(rèn)轉(zhuǎn)錄起始位點，并與核心酶341.2.3.特點聚合速率慢，30~50NTP/s。無外切酶活性，無校對功能，錯誤率10-6。β亞基可被利福平，利福霉素結(jié)合、抑制。1.2.3.特點聚合速率慢，30~50NTP/s。35

原核生物的RNA聚合酶全酶及其在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合DNA雙鏈以打開，因子尚未脫落

-35TTGACATATAAT′+20+1原核生物的RNA聚合酶全酶及其在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合DN361.3.模板與酶的辨認(rèn)結(jié)合啟動子（promoter）轉(zhuǎn)錄開始進(jìn)行時，RNA聚合酶與模板結(jié)合的特定部位，也是調(diào)控轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵部位。1.3.模板與酶的辨認(rèn)結(jié)合啟動子（promoter）37原核生物啟動子結(jié)構(gòu)識別部位：

-35bp區(qū)，TTGACA，因子識別此部位。結(jié)合部位：

-10bp區(qū)（Pribnowbox）

TATAAT，Tm低，DNA易解鏈。轉(zhuǎn)錄起始點（startsite）：以+1表示原核生物啟動子結(jié)構(gòu)38RNApol保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因終止點+1RNApol保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因終止點+139轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件401.4.原核生物的轉(zhuǎn)錄過程σ識別起始位點，RNApol全酶解開雙鏈DNA10～20bp形成轉(zhuǎn)錄空泡。1.4.1.轉(zhuǎn)錄起始1.4.原核生物的轉(zhuǎn)錄過程σ識別起始位點，RNApol全酶41原核生物的RNA聚合酶全酶及其在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合DNA雙鏈以打開，因子尚未脫落

-35TTGACATATAAT′+20+1原核生物的RNA聚合酶全酶及其在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合-35TTG42全酶催化與模板配對結(jié)合的頭兩個NTP（GTP多見，或ATP）以磷酸二酯鍵相連成5′pppGpN-OH3′，轉(zhuǎn)錄泡變?yōu)檗D(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。RNApol(2′)-DNA-pppGpN-OH。σ因子脫落，核心酶變構(gòu)，與模板鏈結(jié)合變松，沿

DNA滑動。全酶催化與模板配對結(jié)合的頭兩個NTP（GTP多見，或ATP）43轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件441.4.2.轉(zhuǎn)錄延長核心酶沿模板鏈3′→5′滑動，催化與模板堿基配對結(jié)合的相鄰NTP之間以磷酸二酯鍵相連，RNA鏈沿5′→3′延長。轉(zhuǎn)錄泡隨核心酶滑動而移動，生成的RNA與DNA模板形成約12bp雜化雙鏈，過長的RNA脫離模板鏈，伸出轉(zhuǎn)錄泡外。1.4.2.轉(zhuǎn)錄延長核心酶沿模板鏈3′→5′滑動，催化與模45轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件46

471.4.3.轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄到終止信號時,酶停止滑動,轉(zhuǎn)錄終止。1.4.3.轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄到終止信號時,酶停止滑動,轉(zhuǎn)錄終止48終止信號（terminator）DNA特定部位富含GC回文區(qū)與富含AT配對區(qū)，轉(zhuǎn)錄后使mRNA形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)，以終止轉(zhuǎn)錄。蛋白輔助識別終止信號，參與終止。終止信號（terminator）DNA特定部位富含GC回文區(qū)49轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件50（1）非依賴因子的終止

GC區(qū)形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)，聚U區(qū)配對不穩(wěn)定，使RNA釋放。（1）非依賴因子的終止515′5′5′5′52（2）依賴因子的終止沿RNA鏈5′→3′滑動的因子追上RNApol，并與RNA中富C區(qū)結(jié)合，誘導(dǎo)RNA聚合酶構(gòu)象改變，因子的解螺旋酶活性使RNA釋放。（2）依賴因子的終止沿RNA鏈5′→3′滑動的因子追上53富Cpolymerasepolymerase富Cpolymerasepolymerase542.2.真核生物RNA的生物合成2.2.真核生物RNA的生物合成552.2.1真核生物RNA聚合酶

種類IIIIII轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物45S-rRNAhnRNA5S-rRNAtRNAsnRNA鵝膏蕈堿耐受極敏感

中度敏感利福平不敏感不敏感不敏感亞細(xì)胞定位核仁核質(zhì)核質(zhì)分子量550KD600KD600KD2.2.1真核生物RNA聚合酶

種類IIIIII轉(zhuǎn)錄產(chǎn)562.2.2.真核生物啟動子結(jié)構(gòu)（以RNA

polⅡ為例）識別部位：-70區(qū)CAAT盒結(jié)合部位：-25區(qū)TATAbox（Hognessbox）

CAAT上游的GC盒含增強(qiáng)子(enhancer)和靜息子(silencer)2.2.2.真核生物啟動子結(jié)構(gòu)（以RNApolⅡ為例）識57+1增強(qiáng)子（+）靜息子（-）

基礎(chǔ)表達(dá)（啟動子）結(jié)構(gòu)基因-25-70+1增強(qiáng)子（+）基礎(chǔ)表達(dá)（啟動子）結(jié)構(gòu)基因-25-7058順式作用元件(cis-actingelement)

轉(zhuǎn)錄上游區(qū)與轉(zhuǎn)錄相關(guān)的具有調(diào)控作用DNA序列。反式作用因子(trans-actingfactor)

能直接或間接辨認(rèn)、結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋白質(zhì)。轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactor,TF)

能直接或間接結(jié)合RNApol的反式作用因子。順式作用元件(cis-actingelement)59起始:復(fù)雜

DNA在開鏈前，需多種轉(zhuǎn)錄因子（TFⅡ）結(jié)合后，RNApolⅡ加入形成轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物（pre-initiationcomplex,PIC)。2.2.3.真核生物轉(zhuǎn)錄的特點：起始:復(fù)雜2.2.3.真核生物轉(zhuǎn)錄的特點：60參與RNApolⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ轉(zhuǎn)錄因子分子量功能TFⅡA12，19，35穩(wěn)定TFⅡD結(jié)合TFⅡB33促進(jìn)polⅡ結(jié)合TFⅡD38辨認(rèn)TATA盒TFⅡE57(α)34(β)ATPaseTFⅡFTFIIH30，74

解旋酶蛋白激酶活性參與RNApolⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ轉(zhuǎn)錄因子分子量功能TFⅡA161

TFⅡDTFⅡATFⅡBpolⅡ/TFⅡFTFⅡE

TATAPICTATAADBFDNARNApolⅡEHTFIIHTFⅡDTFⅡ62延長：除轉(zhuǎn)錄和翻譯是兩個時空進(jìn)行外，與原核生物大致相似。

延長：63終止：●

mRNA3′端轉(zhuǎn)錄出AAUAAA及富GU序列后，在AAUAAA后約11～13b的修飾點（processing）被切斷，游離的mRNA戴帽、加尾。螺旋酶使在AAUAAA后繼續(xù)轉(zhuǎn)錄出的RNA脫離模板鏈，轉(zhuǎn)錄終止，RNApolⅡ脫落，該RNA被RNase水解。終止：螺旋酶使在AAUAAA后繼續(xù)轉(zhuǎn)錄出的RNA脫離模板鏈，64AAUAAA——GUGUGUG5′——AAUAAA——ployA真核生物的轉(zhuǎn)錄終止1323'processingGUGUGUG解螺旋酶核酸酶AAUAAA——GUGUGUG5′——AAUAAA——plo651.mRNA前體的加工

hnRNA（核內(nèi)不均一RNA）：mRNA前體經(jīng)加工修飾后成為成熟的mRNA。三、真核生物的轉(zhuǎn)錄后修飾1.mRNA前體的加工hnRNA（核內(nèi)不均一RNA）：661.1.5′末端加帽（核內(nèi)）5′末端帽子m7GpppG的生成1.1.5′末端加帽（核內(nèi)）67GG68功能穩(wěn)定mRNA結(jié)構(gòu)給核蛋白體提供識別信號功能穩(wěn)定mRNA結(jié)構(gòu)691.2.3′末端加尾（核內(nèi)）轉(zhuǎn)錄終止時在修飾點切除多余的RNA。在polyA聚合酶催化下，以ATP為原料在修飾點后逐個加上AMP形成polyA尾(100～200b)。1.2.3′末端加尾（核內(nèi)）轉(zhuǎn)錄終止時在修飾點切除多余的R70功能維持了mRNA的活性穩(wěn)定mRNA結(jié)構(gòu)參與mRNA由核進(jìn)入胞漿功能維持了mRNA的活性71

斷裂基因(splitegene)：

真核生物的結(jié)構(gòu)基因（編碼序列）中插入若干非編碼序列而被隔開，故稱斷裂基因。1.3.剪接（splicing）（核內(nèi)）斷裂基因(splitegene)：真核生物的結(jié)72hnRNA(hetero-nuclearRNA):雜化核RNA:mRNA的前體,核內(nèi)出現(xiàn)的mRNA的初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物.hnRNA(hetero-nuclearRNA):73成熟mRNA與基因DNA雜交電鏡所見成熟mRNA與基因DNA雜交電鏡所見7410431855112911814315610431855112911814315675

外顯子(exon)

在斷裂基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn),并表達(dá)為成熟RNA的核酸序列。內(nèi)含子(intron)

隔斷基因的線性表達(dá)而在剪接過程中被除去的核酸序列。外顯子(exon)在斷裂基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn),76內(nèi)含子的分類：按基因類型和剪接方式分為4種

I、II類；自身剪接(線粒體,葉綠體;rRNA,mRNA)III類：形成套索結(jié)構(gòu)后剪接(mRNA)IV類：剪接需酶和ATP(tRNA)按基因線性表達(dá)分為翻譯前切除，翻譯繞過，翻譯后切除3種。剪接方式內(nèi)含子的分類：按基因類型和剪接方式分為4種剪接方式77轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件78內(nèi)含子的功能利于物種的進(jìn)化選擇基因表達(dá)的調(diào)控內(nèi)含子的功能利于物種的進(jìn)化選擇79剪接：hnRNA剪切內(nèi)含子，拼接外顯子，連接為成熟mRNA的過程。剪接部位為內(nèi)含子末端的特定序列

5′-GU·

·

·

·

·

·

·

AG-3′套索的形成及剪除機(jī)制——二次磷酸酯轉(zhuǎn)移剪接：hnRNA剪切內(nèi)含子，拼接外顯子，連接為成熟mRNA的80snRNA(smallnuclearRNA)

100－300bp的核內(nèi)小RNA.

已發(fā)現(xiàn)U1、U2、U4、U5、U6剪接體：snRNA和核內(nèi)蛋白質(zhì)構(gòu)成的小分子核糖核蛋白體（snRNP),能結(jié)合hnRNA內(nèi)含子區(qū)段，使內(nèi)含子彎曲，3′和5′靠近，利于剪接。snRNA(smallnuclearRNA)100－381轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件82轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件83轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件841.4.甲基化甲基化發(fā)生在剪接之前，在非編碼區(qū)分子含1~2個m6A。1.4.甲基化甲基化發(fā)生在剪接之前，在非編碼區(qū)分子含1~2851.5.RNA編輯（RNAediting）遺傳信息在mRNA水平上的改變過程，稱為RNA編輯。某些mRNA的核苷酸序列，在生成轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物后還需插入、刪除或取代一些核苷酸殘基，方能生成具有正確翻譯功能的模板。1.5.RNA編輯（RNAediting）遺傳信息在mRN86apoBmRNA的編輯加工apoBmRNA的編輯加工87

5′末端加帽

3′末端加尾（剪切內(nèi)含子，拼接外顯子）剪接hnRNAmRNA修飾編輯小結(jié)：5′末端加帽3′末端加尾（剪切內(nèi)含子，拼接882.tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工串聯(lián)tRNA初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物由RNaseP從tRNA單體的5′端切下單個tRNA。RNA內(nèi)切核酸酶切除反密碼環(huán)前身中內(nèi)含子，連接酶連接反密碼環(huán)。2.tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工89RNaseD從3′切下幾個核苷酸，核苷酸轉(zhuǎn)移酶催化3′末端加上?CCA?OH。甲基化：A→mA、G→mG（甲基轉(zhuǎn)移酶）還原：形成DHU環(huán)異構(gòu)：U→Ψ脫氨：A→IRNaseD從3′切下幾個核苷酸，核苷酸轉(zhuǎn)移酶催化3′末端90轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件913.rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工3.1.特點rDNA為高度重復(fù)序列，真核生物初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為45SrRNA的串聯(lián)rRNA。

原核：

5~107個拷貝真核：果蠅260個拷貝3.rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工3.1.特點923.2.過程RNA內(nèi)切酶（多種）切下45SrRNA的單位，甲基化后切成18S、5.8S和28SrRNA。5SrRNA由RNApolⅢ從rDNA外轉(zhuǎn)錄出，無成熟過程。3.2.過程RNA內(nèi)切酶（多種）切下45SrRNA的單位，甲93轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件94四、轉(zhuǎn)錄水平的基因表達(dá)調(diào)控四、轉(zhuǎn)錄水平的基因表達(dá)調(diào)控95轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件96轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件97基因表達(dá)（geneexpression）是指基因組中結(jié)構(gòu)基因經(jīng)過轉(zhuǎn)錄、翻譯等過程，合成蛋白質(zhì)，進(jìn)而發(fā)揮其特定的生物學(xué)功能的全過程?；虮磉_(dá)（geneexpression）是指基因組中結(jié)構(gòu)基98RNA的合成

4種NTP、DNA模板、RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄單位：結(jié)構(gòu)基因、啟動子、終止子按堿基配對原則,沿5’---3’方向真核生物有三型RNA聚合酶分為起始階段、延長階級和終止階段轉(zhuǎn)錄后的產(chǎn)物經(jīng)加工成為成熟的RNARNA的合成

4種NTP、DNA模板、RNA聚合酶99蛋白質(zhì)的合成合成體系：氨基酸、mRNA、tRNA、核糖體、某些酶與蛋白質(zhì)因子、ATP、GTP、MgmRNA編碼區(qū)的三個相鄰核苷酸組成密碼子tRNA起接合器作用，核糖體是合成場所和裝配機(jī)核糖體循環(huán)：起始、肽鏈延長和終止翻譯后加工：折疊、共價修飾、水解和亞單位的聚合蛋白質(zhì)的合成合成體系：氨基酸、mRNA、tRNA、核糖體、某100基因表達(dá)及其調(diào)控的特點管家基因（housekeepinggene）在一個生物個體的幾乎所有細(xì)胞中持續(xù)表達(dá)的基因。組成性基因表達(dá)（constitutivegeneexpression）管家基因的表達(dá)方式，較少受環(huán)境影響，在個體各生長階段的幾乎全部組織中持續(xù)表達(dá)或變化很小?；虮磉_(dá)及其調(diào)控的特點管家基因（housekeepingg101誘導(dǎo)表達(dá)（inductionexpression）有一些基因表達(dá)極易受環(huán)境影響，在特定環(huán)境信號刺激下，基因的表達(dá)開放或增強(qiáng)。阻遏表達(dá)（repressionexpression）在特定環(huán)境信號刺激下，基因的表達(dá)關(guān)閉或減弱。誘導(dǎo)表達(dá)（inductionexpression）有一些基102時間特異性（temporalspecificity）在多細(xì)胞生物，從受精卵到組織、器官形成的各個發(fā)育階段，相應(yīng)的基因嚴(yán)格按照一定的時間順序開啟或關(guān)閉?？臻g特異性（spatialspecificity）在個體生長全過程，某基因產(chǎn)物在不同組織空間順序出現(xiàn)。時間特異性（temporalspecificity）在多細(xì)103協(xié)調(diào)表達(dá)（coordinatedexpression）功能相關(guān)的一組基因，協(xié)調(diào)一致，共同表達(dá)。又稱協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)（coordinatedregulation）協(xié)調(diào)表達(dá)（coordinatedexpression）功能104基因表達(dá)的調(diào)控（geneexpressionregulation）是指各種細(xì)胞中相同的遺傳信息，有規(guī)律的選擇性、程序性、適度的表達(dá)以適應(yīng)機(jī)體生長、發(fā)育、繁殖以及環(huán)境變化的需要，發(fā)揮其生理功能的調(diào)節(jié)和控制?；虮磉_(dá)的調(diào)控（geneexpressionregula105基因表達(dá)調(diào)控的生理意義適應(yīng)環(huán)境、維持生長和增殖維持個體發(fā)育與分化基因表達(dá)調(diào)控的生理意義適應(yīng)環(huán)境、維持生長和增殖106基因表達(dá)調(diào)控的基本原理基因表達(dá)的多級調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)基本因素特異DNA序列調(diào)節(jié)蛋白DNA-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用RNA聚合酶基因表達(dá)調(diào)控的基本原理基因表達(dá)的多級調(diào)控107Transcription5’GATCTGACTGACATAGACATAGAT3’

coding(=non-template)strand3’CTAGACTGACTGTATCTGTATCTA5’

templatestrand

5’GAUCUGACUGACAUAGACAUAGAU3’mRNA

Transcription5’GATCTGACTGACAT108

4.1.原核生物基因表達(dá)的調(diào)控

4.1.原核生物基因表達(dá)的調(diào)控1094.1.1轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控

影響轉(zhuǎn)錄的因素啟動子σ因子阻遏蛋白正調(diào)控蛋白倒位蛋白RNA聚合酶抑制物衰減子4.1.1轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控

影響轉(zhuǎn)錄的因素啟動子110操縱子（operon）調(diào)控區(qū)信息區(qū)啟動子操縱基因操縱子（operon）調(diào)控區(qū)信息區(qū)啟動子操縱基因111啟動子決定轉(zhuǎn)錄方向及模板鏈：E.coli的啟動子長約40-60bp，至少包括三個功能區(qū)。起始部位（initiationsite）＋1結(jié)合部位（bindingsite）-10bp，RNA聚合酶與之結(jié)合T80A95T45A60A50T96識別部位（recognitionsite）-35bp，σ因子與之結(jié)合T82G78A65C54A95啟動子決定轉(zhuǎn)錄方向及模板鏈：E.coli的啟動子長約112σ因子不同的因子σ可以競爭性的結(jié)合RNA聚合酶,環(huán)境變化可由到產(chǎn)生特定的σ因子，從而打開一套特定的基因。阻遏蛋白（repressor）與DNA結(jié)合后都是抑制轉(zhuǎn)錄，這種基因表達(dá)調(diào)控的方式稱為負(fù)調(diào)控。σ因子不同的因子σ可以競爭性的結(jié)合RNA聚合酶,環(huán)境變化可由113正調(diào)控蛋白與DNA結(jié)合后促進(jìn)轉(zhuǎn)錄，這種基因表達(dá)調(diào)控的方式稱為正調(diào)控。CAP蛋白(catabolicgeneactivatorprotein，CAP)分解代謝物基因活化蛋白ntrC蛋白是大腸桿菌氮代謝基因激活蛋白，其自身活性可通過ntrB使其磷酸化（有活性）和去磷酸化（無活性）而被調(diào)節(jié)正調(diào)控蛋白與DNA結(jié)合后促進(jìn)轉(zhuǎn)錄，這種基因表達(dá)調(diào)控的方式稱為114consensusTATA(Pribnow)boxE.coliPromoters

consensusTATA(Pribnow)boxE.115倒位蛋白（inversionprotein）是一種位點特異的重組酶。沙門菌H1和H2鞭毛蛋白分別由兩個基因編碼，在一個細(xì)菌克隆中以表達(dá)一種鞭毛抗原為主。衰減子（attenuator）又稱弱化子，位于操縱子中第一個結(jié)構(gòu)基因之前，是一段能減弱轉(zhuǎn)錄作用的序列。倒位蛋白（inversionprotein）是一種位點特異116RNA聚合酶抑制物細(xì)菌在缺乏氨基酸的環(huán)境中，RNA聚合酶活性降低，RNA（rRNA,tRNA）合成減少或停止這種現(xiàn)象稱為嚴(yán)謹(jǐn)反應(yīng)（stringentresponse）RNA聚合酶抑制物細(xì)菌在缺乏氨基酸的環(huán)境中，RNA聚合酶活性117Positivevs.NegativeRegulationPositivevs.NegativeRegulati118AllostericEffectorsBindingcanalsoberequiredforbindingofrepressor(e.g.Trp)orcanblockanactivator.AllostericEffectorsBindingca1194.1.2.轉(zhuǎn)錄的調(diào)控機(jī)制乳糖操縱子調(diào)控的機(jī)制阿拉伯糖操縱子的調(diào)控機(jī)制色氨酸操縱子的調(diào)控機(jī)制4.1.2.轉(zhuǎn)錄的調(diào)控機(jī)制乳糖操縱子調(diào)控的機(jī)制120乳糖操縱子（lacoperon）結(jié)構(gòu)特點三個結(jié)構(gòu)基因Z、Y、A，分別編碼β-半乳糖苷酶(β-galactosidase)、透酶(permease)和半乳糖苷乙?；?galactosideacetylase)其上游還有一個啟動子（P）和一個操縱基因（O）啟動子上游還有一個CAP蛋白結(jié)合位點乳糖操縱子（lacoperon）結(jié)構(gòu)特點121OrganizationofLacOperonandLacIOperonpromoterRibosomeinitiationOrganizationofLacOperonand122RegulationofGeneExpressionIPTGalsoinducesSplitslactoselactosetransport??（異丙基硫代半乳糖苷）半乳糖RegulationofGeneExpressionI123轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件124cAMPAMPACAdenylatecyclaseandCAPmediateglucoserepressionofLacAdenylatecyclase(AC)isanenzymethatsynthesizescyclicAMP(cAMP)fromATPHighglucose

adenylatecyclaseisinhibited(indirectly,viaacatabolicproduct)

ThereforecAMPlevelsareLOWAbsenceofglucoseadenylatecyclaseisNOTrepressed

ThereforecAMPlevelsareHIGHcAMPformsacomplexwiththeCAPprotein,whichallowsittothenbindtotheCAPsiteupstreamoftheLacoperon.BindingoftheCAPproteinisrequiredtoallowRNApolymerasetobindtothelacpromoterandturnontranscription.IntheabsenceofCAPbinding,thereisno(orverylittle)transcriptionofthelactoseoperon,eveninthepresenceoflactose.glucosecAMPAMPACAdenylatecyclaseand125CAPBindingBendsDNAvThisDNAbendingresultsinmoreefficientRNApolymerasebindingCAPBindingBendsDNAvThisDNA126CAPmediatesglucoserepressionofLacPromotestranscriptionCAPmediatesglucoserepressio127調(diào)控機(jī)制I基因編碼產(chǎn)生阻遏蛋白，阻遏蛋白為四聚體，在沒有乳糖的條件下，阻遏基因與操縱基因結(jié)合。當(dāng)有乳糖存在時，經(jīng)透酶作用進(jìn)入細(xì)胞，在β-半乳糖苷酶催化下轉(zhuǎn)變成半乳糖，后者作為誘導(dǎo)劑（inducer）與阻遏蛋白結(jié)合，使阻遏蛋白與操縱基因解聚，結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄。調(diào)控機(jī)制I基因編碼產(chǎn)生阻遏蛋白，阻遏蛋白為四聚體，在沒有乳糖128Lactose

Glucose-+--+-++LacICAP-cAMPFourStatesoftheLacOperonLactoseGlucose-129

阿拉伯糖操縱子（araoperon）結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)基因B、A、D，分別編碼異構(gòu)酶（isomerase）、激酶（kinase）、表位酶（epimerase），催化阿拉伯糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸木酮糖調(diào)控區(qū)由啟動子（P）、起始區(qū)（I）和操縱基因（O）構(gòu)成阿拉伯糖操縱子（araoperon）結(jié)構(gòu)特點130CAPCAP131調(diào)控機(jī)制C基因是調(diào)節(jié)基因，編碼調(diào)控蛋白AraC，AraC蛋白單獨存在時，結(jié)合到araO1和araO2，表現(xiàn)出負(fù)調(diào)控；阿拉伯糖使AraC蛋白變構(gòu)，結(jié)合到araI上，表現(xiàn)正調(diào)控。在ara操縱子基因表達(dá)調(diào)控中，CAP蛋白的調(diào)控作用不顯著。調(diào)控機(jī)制C基因是調(diào)節(jié)基因，編碼調(diào)控蛋白AraC，AraC蛋132TheArabinoseOperon

ThislooppreventsRNAtranscription(NOTtrueforallloops)NoArabinosepresent,operonOFFArabinosepresent,Glucoseabsent,operonONTheArabinoseOperonThisloop133調(diào)控作用有葡萄糖，有或無阿拉伯糖：關(guān)閉無葡萄糖，無阿拉伯糖：關(guān)閉無葡萄糖，有阿拉伯糖：開放調(diào)控作用有葡萄糖，有或無阿拉伯糖：關(guān)閉134

色氨酸操縱子（trpoperon）結(jié)構(gòu)特點E.coli的色氨酸操縱子有五個結(jié)構(gòu)基因E、D、C、B、A基因編碼三種酶，用于合成色氨酸，上游調(diào)控區(qū)由啟動子（P）和操縱基因（O）組成R基因編碼阻遏蛋白色氨酸操縱子（trpoperon）結(jié)構(gòu)特點135轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件136GenomicOrganizationoftheTrpOperon

GenomicOrganizationoftheTr137調(diào)控機(jī)制阻遏型操縱子及衰減機(jī)制。衰減子位于結(jié)構(gòu)基因E和操縱基因O之間的L基因中。L基因的部分轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物編碼14個氨基酸，其中含兩個相鄰的色氨酸密碼子，這兩個相鄰的色氨酸密碼子及原核生物中轉(zhuǎn)錄和翻譯的偶聯(lián)是產(chǎn)生衰減的基礎(chǔ)。調(diào)控作用將環(huán)境中的色氨酸消耗完，然后開始自身合成。調(diào)控機(jī)制阻遏型操縱子及衰減機(jī)制。衰減子位于結(jié)構(gòu)基因E和操縱基138ControlofGeneExpressionintheTrpOperonTheenzymecatalyzingthefirststepinthepathwayisinhibitedbyTrp(feedbackcontrol).InthepresenceofTrp,arepressorproteinbindstoanoperatorupstreamoftheTrpoperonandshutsofftranscriptionAttenuation.Thereisa160basepairregionintheTrpmRNAthatcausestranscriptiontoterminateprematurelyifTrpispresent.ControlofGeneExpressionin139TrranscriptionalControlTrranscriptionalControl140AttenuationControlAttenuationControl1414.1.2.翻譯水平的調(diào)控SD序列（Shine-Dalgarnosequence）原核細(xì)胞多順反子mRNA上的一段序列，位于起始密碼子上游SD序列與起始密碼子的距離、蛋白質(zhì)對SD序列的作用，影響翻譯的起始mRNA二級結(jié)構(gòu)隱蔽SD序列的作用4.1.2.翻譯水平的調(diào)控SD序列（Shine-Dalga142mRNA的穩(wěn)定性mRNA的降解速度是翻譯調(diào)控的一個重要因素mRNA的穩(wěn)定與其序列和結(jié)構(gòu)（即一級結(jié)構(gòu)與次級結(jié)構(gòu)）有關(guān)mRNA的穩(wěn)定性143翻譯產(chǎn)物對自身翻譯的影響核糖體蛋白50種蛋白質(zhì)分布于不同操縱子各自編碼一種可結(jié)合于mRNA多順反子上游特定部位的蛋白質(zhì)，阻止核蛋白體結(jié)合翻譯終止因子RF2調(diào)節(jié)自身的翻譯前25個密碼子與后315個密碼子間的UGAC在無RF2時框移翻譯產(chǎn)物對自身翻譯的影響144小分子RNA的調(diào)控作用調(diào)整基因表達(dá)產(chǎn)物的類型mRNA干擾性互補(bǔ)RNA（mRNAinterferingcomplementaryRNA，micRNA）低水平表達(dá)基因的調(diào)控小分子RNA阻遏物在翻譯水平嚴(yán)格控制低水平基因表達(dá)小分子RNA的調(diào)控作用1454.2.真核基因的表達(dá)調(diào)控4.2.真核基因的表達(dá)調(diào)控1464.2.1.

DNA水平的調(diào)控染色質(zhì)丟失低等生物及動物紅細(xì)胞，不可逆基因擴(kuò)增基因重排

基因片段改變原銜接順序，重排為完整的轉(zhuǎn)錄單位4.2.1.DNA水平的調(diào)控染色質(zhì)丟失147DNA甲基化與基因的表達(dá)成反比關(guān)系直接改變基因的構(gòu)型影響轉(zhuǎn)錄因子與順式作用元件結(jié)合5′端調(diào)控序列甲基化后與核內(nèi)甲基化CG序列結(jié)合蛋白結(jié)合DNaseⅠ高敏感區(qū)為去甲基化的標(biāo)志染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變組蛋白與DNA結(jié)合與解離非組蛋白與組蛋白競爭結(jié)合DNA，解除組蛋白對基因表達(dá)的抑制DNA甲基化與基因的表達(dá)成反比關(guān)系1484.2.2.轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控

轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成:真核生物的RNA聚合酶識別的不是單純的DNA序列，而是由一個通用轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactor,TF）與DNA形成的蛋白質(zhì)-DNA復(fù)合物TFIID結(jié)合TATA盒RNA聚合酶結(jié)合TFⅡD，形成閉合的復(fù)合物其它TF與RNA聚合酶形成開放的復(fù)合物4.2.2.轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成:真核生物149反式作用因子真核細(xì)胞內(nèi)序列特異的DNA（8-15bp）結(jié)合蛋白可以使基因開放（正調(diào)控）或關(guān)閉（負(fù)調(diào)控）三個功能結(jié)構(gòu)域：DNA結(jié)合域，轉(zhuǎn)錄活性域，結(jié)合其它蛋白結(jié)構(gòu)域反式作用因子真核細(xì)胞內(nèi)序列特異的DNA（8-15bp）結(jié)合蛋150DNAStructure–Major

andMinorGroovesDNAStructure–Major151DNA結(jié)合域（DNA-bindingdomain）鋅指結(jié)構(gòu)（Zincfingermotif）同源結(jié)構(gòu)域（Homodomain）亮氨酸拉鏈（Leucinezipper）螺旋－環(huán)－螺旋(Helix-loop-helixstructure)堿性α

螺旋（Alkalineα-helix）DNA結(jié)合域（DNA-bindingdomain）鋅指結(jié)構(gòu)152ZincFingerMotifZincFingerMotif153Helix-Turn-HelixMotifHelix-Turn-HelixMotif154LeucineZipperLeucineZipper155LeucineZipperZipper:every7thresidueisaLeuHydrophobicinterfaceLeucineZipperZipper:every7t156H-BondinginaProtein-DNAInteractionH-BondinginaProtein-DNAInt157轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域（transcriptionalactivationdomain）酸性α-螺旋結(jié)構(gòu)域（acidicα–helixdomain）富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域（glutamine-richdomain）富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域（proline-richdomain）轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域（transcriptionalactiva1584.2.3.轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)控反式作用因子的活性調(diào)節(jié)表達(dá)式調(diào)節(jié)合成后即有活性，不能積累共價修飾磷酸化、去磷酸化，糖基化配體結(jié)合激素受體蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用復(fù)合物的解離與形成4.2.3.轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)控反式作用因子的活性調(diào)節(jié)159反式作用因子與順式元件的結(jié)合反式作用因子的作用方式成環(huán)扭曲滑動Oozing反式作用因子的組合式調(diào)控作用組合式基因調(diào)控（conbinatorialgeneregulation）幾種反式作用因子組合而發(fā)揮特定作用反式作用因子與順式元件的結(jié)合1604.2.4.轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控加帽和加尾的調(diào)控意義選擇剪接的調(diào)控作用選擇剪接（alternativesplicing）：exon，intron是否出現(xiàn)在成熟mRNA是可以選擇的Exon選擇，intron選擇，互斥exon，內(nèi)部剪接位點mRNA運輸?shù)目刂?.2.4.轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控加帽和加尾的調(diào)控意義161轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件162轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件163轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件1644.2.5.翻譯水平的調(diào)控翻譯起始的調(diào)控阻遏蛋白的調(diào)控作用翻譯起始因子的功能調(diào)控AUG對翻譯的調(diào)控mRNA5′非編碼區(qū)長度對翻譯的影響mRNA穩(wěn)定性調(diào)節(jié)小分子RNA對翻譯水平的影響4.2.5.翻譯水平的調(diào)控翻譯起始的調(diào)控1654.2.6.翻譯后水平的調(diào)控新生肽鏈的水解肽鏈中氨基酸殘基的修飾通過信號肽分揀、運輸、定位4.2.6.翻譯后水平的調(diào)控新生肽鏈的水解1664.2.7.組織特異性表達(dá)和時相性Spatialrestrictionofgeneexpression(c.p:housekeepinggenes)Multipleorgan/tissuepattern(e.g.SHHinnervoussystem)Specifictissur,celllineageorcelltype(e.g.beta-globingeneinerythroidcells)Individualcells(e.g.BCR,TCR)Intracellulardistribution

4.2.7.組織特異性表達(dá)和時相性Spatialres167TemporalrestrictionofgeneexpressionCellcyclestage(Developmentalstage(e.g.globingene)Differentiationstage(Collagengenes)InducibleexpressionTemporalrestrictionofgenee168五、RNA分析五、RNA分析1691.Northern印跡1.Northern印跡170+

核酸雜交：不同來源的兩條核酸單鏈由于具有互補(bǔ)序列，在一起復(fù)性時，互補(bǔ)序列配對，形成雜化分子。+核酸雜交：不同來源的兩條核酸單鏈由于具有互補(bǔ)序列，在1712.

狹縫印跡法3.組織原位雜交2.狹縫印跡法3.組織原位雜交1724.RNase保護(hù)測定法4.RNase保護(hù)測定法1735.mRNA引物延伸分析5.mRNA引物延伸分析1746.應(yīng)用單鏈DNA探針的S1定位法6.應(yīng)用單鏈DNA探針的S1定位法175轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件1767.設(shè)置內(nèi)參的RT-PCR內(nèi)參基因:beta-actin,GAPDH,rRNARNA制備、逆轉(zhuǎn)錄、PCR、凝膠電泳、定量測定。7.設(shè)置內(nèi)參的RT-PCR內(nèi)參基因:beta-actin1778.實時定量PCR8.實時定量PCR178六、轉(zhuǎn)錄組學(xué)(transcriptomics)

GlobalmRNAprofiling

不同組織或細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)錄的總體特征。不同組織或細(xì)胞在不同時間基因的轉(zhuǎn)錄有數(shù)量和表達(dá)程度的差異?；虮磉_(dá)模式提供單一基因輔助信息和其它基因的聯(lián)系;確定基因和產(chǎn)物的功能途徑和網(wǎng)絡(luò),有利于新藥的發(fā)展。技術(shù)具備六、轉(zhuǎn)錄組學(xué)(transcriptomics)

1791.cDNA微陣列1.cDNA微陣列1802.差異顯示PCR(DDRT-PCR)3’端引物為T(11)MN5’端引物為10個堿基組成的隨機(jī)引物分離總RNA后，行RT-PCR電泳、比較差異2.差異顯示PCR(DDRT-PCR)3’端引物為T(11813.基因表達(dá)序列分析術(shù)

(seriesanalysisofgeneexpression,SAGE)9-10bp短核苷酸序列,含有鑒定一個轉(zhuǎn)錄物的足移信息。9bp克隆測序，分析結(jié)果。Massivelyparallelsignaturesequencing(MPSS)3.基因表達(dá)序列分析術(shù)

(seriesanalys1825.代表性差異分析(RDA-PCR)6.抑制性消減雜交(SSH)隨機(jī)cDNA文庫8.EST數(shù)據(jù)庫比對5.代表性差異分析(RDA-PCR)6.抑制性消減雜交183RNA常用檢測方法比較分辯率高,通量低

Tissueandcellularinsituhybridization分辯率低,通量低

NorthernblottingDotblottingRT-PCRRibonucleaseprotectionassay分辯率低,通量高

DNAmicroarrayDDRT-PCR SSH SAGERNA常用檢測方法比較分辯率高,通量低184主要參考文獻(xiàn)馮作化主編.醫(yī)學(xué)分子生物學(xué).人民衛(wèi)生出版社,2001.劉德培主編.醫(yī)學(xué)分子生物學(xué).人民衛(wèi)生出版社,2003.馮作化主編.醫(yī)學(xué)分子生物學(xué).人民衛(wèi)生出版社,2005.BrownTA.Genomes2.JoneWiley&Sons.InC.2002StrachanTandReadAP.HumanMolecularGenetics3.GarlandPublishing,2004主要參考文獻(xiàn)馮作化主編.醫(yī)學(xué)分子生物學(xué).人民衛(wèi)生出版社,185致謝:

本幻燈片采用了西交大醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系部分老師的ppt內(nèi)容，沒有一一標(biāo)名，對他們付出的勤勞表示感謝！致謝: 本幻燈片采用了西交大醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)與186謝謝!謝謝!187轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)

ThanscriptionandTranscriptomics呂社民,M.D.,Ph.D.西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系電話:82657764Email:lushemin@轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)

ThanscriptionandTran188ReplicationReplicationTranscriptionReverseTranscriptionTranslation中心法則（thecentraldogma）ReplicationReplicationTranscr189轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件190TheRoyalSwedishAcademyofScienceshasdecidedtoawardtheNobelPrizeinChemistryfor2006toRogerD.Kornberg

StanfordUniversity,CA,USA"forhisstudiesofthemolecularbasisofeukaryotictranscription".TheRoyalSwedishAcademyofS191RogerD.Kornberg,born1947(59)inStLouis,MO,USA(UScitizen).PhDfromStanfordUniversity,CA,USA.Mrs.GeorgeA.WinzerProfessorinMedicineatStanfordUniversitySchoolofMedicine,CA,USA.RogerD.Kornberg,born1947(192OriginalscientificarticlesCramer,P.,Bushnell,D.A.andKornberg,R.D.(2001)Structuralbasisoftranscription:RNApolymeraseIIat2.8?ngstromresolution.Science292,1863-1876.Gnatt,A.L.,Cramer,P.,Fu,J.,Bushnell,D.A.andKornberg,R.D.(2001)Structuralbasisoftranscription:AnRNApolymeraseIIelongationcomplexat3.3?resolution.Science292,1876-1882.Bushnell,D.A.,Westover,K.D.,Davis,R.E.andKornberg,R.D.(2004)Structuralbasisoftranscription:AnRNApolymeraseII–TFIIBcocrystalat4.5angstroms.Science303,983-988.

ReviewarticleBoeger,H.,Bushnell,D.A.,Davis,R.,Griesenbeck,J.,Lorch,Y.,Strattan,J.S.,Westover,K.D.andKornberg,R.D.(2005).Structuralbasisofeukaryoticgenetranscription.FEBSLett.579,899-903.Originalscientificarticles193

SeveroOchoaArthurKornberg1/2oftheprize1/2oftheprizeUSAUSANewYorkUniversity,CollegeofMedicine

NewYork,NY,USAStanfordUniversity

Stanford,CA,USAb.1905

(inLuarca,Spain)

d.1993b.1918

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1959"fortheirdiscoveryofthemechanismsinthebiologicalsynthesisofribonucleicacidanddeoxyribonucleicacid"

1942006年諾貝氏生理醫(yī)學(xué)獎得主Dr.FireAandDrMelloC2006年諾貝氏生理醫(yī)學(xué)獎得主Dr.FireAand195轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件196主要內(nèi)容一、核糖核酸的類型、結(jié)構(gòu)和功能二、RNA的合成三、真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄后修飾四、轉(zhuǎn)錄水平的基因表達(dá)調(diào)控五、RNA分析六、轉(zhuǎn)錄組學(xué)主要內(nèi)容一、核糖核酸的類型、結(jié)構(gòu)和功能197一、核糖核酸的類型、結(jié)構(gòu)和功能類型編碼蛋白質(zhì)：編碼RNA和非編碼RNA功能：rRNA,tRNA,mRNA小RNA(snRNA,snoRNA,scRNA)一、核糖核酸的類型、結(jié)構(gòu)和功能類型1982.核糖核酸的結(jié)構(gòu)和功能4種核苷糖以磷酸二酯鍵連接的長鏈,A、U、C、G；戊糖是核糖。2.核糖核酸的結(jié)構(gòu)和功能4種核苷糖以磷酸二酯鍵連接的長鏈,1992.1mRNA2.1.1.原核生物mRNA結(jié)構(gòu)的特點：（1）多順反子；（2）mRNA5′端無帽子結(jié)構(gòu)，3′端無多聚A尾；（3）mRNA一般沒有修飾堿基。2.1mRNA2002.2.2.真核生物mRNA結(jié)構(gòu)的特點：（1）5′端有帽子結(jié)構(gòu)；（2）大多3′端有多聚A尾；（3）分子中可能有修飾堿基：主要有甲化；（4）分子中有編碼區(qū)與非編碼區(qū)。2.2.2.真核生物mRNA結(jié)構(gòu)的特點：2012.2tRNA1.單鏈小分子；2.含有稀有堿基或修飾堿基；3.5′端總是磷酸化，5′末端往往是pG；4.3′端是CpCpAoH序列；5.三葉草結(jié)構(gòu)；6.三級結(jié)構(gòu)是倒L型。2.2tRNA202轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄組學(xué)課件203三級結(jié)構(gòu)呈倒L形三級結(jié)構(gòu)呈倒L形2042.3rRNA：原核生物：70S--由50S和30S組成真核生物：80S--由60S和40S組成2.3rRNA：2052.4核酶：分三類：異體催化的剪切型；自體催化的剪切型；內(nèi)含子的自我剪接型。二級結(jié)構(gòu)：錘頭結(jié)構(gòu)；13（或11）個保守核苷酸。2.4核酶：206核酶的發(fā)現(xiàn)

1982年Cech在研究低等真核生物四膜蟲的rRNA加工成熟過程中發(fā)現(xiàn)其rRNA前體有自我剪接作用，即酶的作用，故把有催化活性的RNA稱核酶。核酶的發(fā)現(xiàn)207底物部分含GU，催化部分包括3個莖。1～3個環(huán)，含13b保守序列CAAA，AC，AGUC，GUG核苷酸鏈斷裂點槌頭狀結(jié)構(gòu)，最簡單的核酶底物部分含GU，催化部分包括3個莖。1～3個環(huán)，含13b保守208核酶的意義動搖了酶是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)概念。為地球上生命起源早期可能是先出現(xiàn)RNA提供證據(jù)。為人工合成核酶以破壞某些病原微生物，消除體內(nèi)有害基因提供理論基礎(chǔ)。核酶的意義動搖了酶是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)概念。2092.5核內(nèi)不均一RNA（hnRNA）真核細(xì)胞mRNA的前體加工過程：5′端加帽；3′端加尾；內(nèi)含子的切除和外顯子的拼接；甲基化修飾；核苷酸序列的編輯作用。2.5核內(nèi)不均一RNA（hnRNA）2102.6小分子核內(nèi)RNA（snRNA）：尿嘧啶含量較高—用U命名（U1---U10）U1、U2、U4、U5、U6位于核漿內(nèi)U3存在于核仁U7、U8、U9、U10只存在于哺乳動物2.7反義RNA：可與mRNA形成雙鏈，抑制翻譯。2.8microRNA調(diào)節(jié)mRNA的水平2.6小分子核內(nèi)RNA（snRNA）：211二、RNA的合成----轉(zhuǎn)錄(transcription）指在RNA聚合酶催化下，以DNA為模板，NTP為原料，合成RNA的過程。二、RNA的合成----轉(zhuǎn)錄(transcription）212轉(zhuǎn)錄概述DNA為模板合成RNA的過程RNA聚合酶原料：ATP，UTP，CTP，GTP(NTP)Mg2+，Mn2+合成方向：5′→3′

連接方式：3′,5′-磷酸二酯鍵轉(zhuǎn)錄概述DNA為模板合成RNA的過程2131.1轉(zhuǎn)錄模板

模板鏈（templatestrand）也稱反意義鏈（antisensestrand)鏈或Watson鏈，即指導(dǎo)轉(zhuǎn)錄生成RNA的

一股DNA單鏈。1.原核生物RNA的合成1.1轉(zhuǎn)錄模板模板鏈（templatestrand）1214編碼鏈（codingstrand）也稱有意義鏈（sensestrand)或Crick鏈，指不被轉(zhuǎn)錄的DNA單鏈。其堿基序列除有T無U