轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)錄后加工

關(guān)于轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)錄后加工1第1頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六2第一節(jié)轉(zhuǎn)錄概述第2頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六3一、轉(zhuǎn)錄生物體以DNA為模板合成RNA的過(guò)程叫做轉(zhuǎn)錄(transcription)?；虮磉_(dá)(geneexpression):基因所貯存的遺傳信息通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯產(chǎn)生具有生物功能的多肽和蛋白質(zhì)的過(guò)程。階段特異性（時(shí)間特異性）組織特異性（空間特異性）第3頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六4

轉(zhuǎn)錄是基因表達(dá)的第一步，也是最關(guān)鍵的一步。轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白(Regulatoryprotein)決定了一個(gè)基因能否被RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄。生物體基因表達(dá)調(diào)控的第一步也就是決定是否要讓該基因轉(zhuǎn)錄。對(duì)于大多數(shù)基因來(lái)說(shuō)，這是最重要的調(diào)控機(jī)制，在有些情況下甚至是唯一的調(diào)控機(jī)制。第4頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六5RNA分為3種:（1）信使RNA分子(mRNA)，含有一條或多條多肽鏈的氨基酸順序的信息；（2）轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA),可以閱讀mRNA中的信息,并在蛋白質(zhì)合成中攜帶和轉(zhuǎn)移特定的氨基酸到生長(zhǎng)中的多肽鏈上；（3）核糖體RNA(rRNA),它與蛋白質(zhì)結(jié)合,形成蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所—核糖體。第5頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六6二、轉(zhuǎn)錄單位(Transcriptionunit)DNA雙鏈中按堿基配對(duì)規(guī)律能指引轉(zhuǎn)錄生成RNA的一股單鏈，稱為模板鏈（templatestrand），也稱作反義鏈（antisensestrand）或負(fù)鏈。相對(duì)的另一股單鏈?zhǔn)蔷幋a鏈（codingstrand），也稱為有義鏈（sensestrand）或正鏈。

第6頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六75′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtcatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C編碼鏈模板鏈蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯第7頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六8DNA模板與mRNA分子及多肽鏈之間存在共線性關(guān)系。第8頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六9RNA合成由RNA聚合酶(RNApolymerase)催化。當(dāng)RNA聚合酶結(jié)合到稱為啟動(dòng)子(Promoter)的DNA特異轉(zhuǎn)錄起始區(qū)時(shí)，轉(zhuǎn)錄就開始了。啟動(dòng)子通常在轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)附近，即位于RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的第一個(gè)堿基對(duì)附近。RNA聚合酶從轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)(Startpoint)開始沿模板邊移動(dòng)邊合成RNA，直至終止序列。從啟動(dòng)子延伸到終止子(Terminator)所跨越的部分稱為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位。

第9頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六10第10頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六11位于起始位點(diǎn)之前的序列稱為轉(zhuǎn)錄單位的上游(Upstream)，起始位點(diǎn)之后(在轉(zhuǎn)錄序列之內(nèi))的序列被稱為下游(Downstream)。按照書寫規(guī)范，轉(zhuǎn)錄是從左(上游)向右(下游)進(jìn)行的，與mRNA的通常書寫形式：5'-3'方向一致。堿基的位置以起始位點(diǎn)為準(zhǔn)，轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)被定為+1，位于其下游的堿基序數(shù)按順序值遞增。起始位點(diǎn)前的一個(gè)堿基的位置被定義為-1，越靠近轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游，堿基負(fù)值也越大。

第11頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六12轉(zhuǎn)錄的直接產(chǎn)物被稱為初始轉(zhuǎn)錄本(primarytranscript)。它包含一條從啟動(dòng)子延伸到終止子含有5'端及3'端的RNA。初始轉(zhuǎn)錄本通常不穩(wěn)定:在原核生物中，它或被迅速降解(對(duì)于mRNA)，或被剪接成為成熟產(chǎn)物(對(duì)于rRNA和tRNA).在真核生物中,它或被末端修飾(主要對(duì)于mRNA)，或被剪接成為成熟產(chǎn)物(對(duì)于所有RNA).第12頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六13三、不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄(asymmetrictranscription)

DNA分子的雙鏈均有轉(zhuǎn)錄功能，但對(duì)于一個(gè)特定的DNA區(qū)域或?qū)σ粋€(gè)特定的mRNA，只能有一條鏈為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，這種現(xiàn)象叫轉(zhuǎn)錄的不對(duì)稱性,即在DNA分子雙鏈上某一區(qū)段，一股鏈用作模板指引轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄。RNA合成過(guò)程，天然雙鏈DNA為不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄，但體外條件下，一般DNA的2條鏈都可以作為模板鏈轉(zhuǎn)錄RNA，稱為對(duì)稱轉(zhuǎn)錄。

第13頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六145335模板鏈編碼鏈（codingstrand）結(jié)構(gòu)基因(structuralgene)編碼鏈模板鏈（templatestrand）

DNA分子雙鏈上某一區(qū)段，一條鏈可轉(zhuǎn)錄，另一條鏈不轉(zhuǎn)錄，但模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一單鏈上。第14頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六15四、轉(zhuǎn)錄的一般特征1.底物:4種核糖核苷三磷酸，ATP,GTP,CTP,UTP;2.與DNA復(fù)制一樣，轉(zhuǎn)錄的方向總是從5′→3′;3.模板:以一條DNA鏈為模板，按堿基互補(bǔ)規(guī)律，在轉(zhuǎn)錄區(qū)轉(zhuǎn)錄;4.不需要引物:RNA聚合酶能起始一條新鏈的合成，起始的核苷酸一般是嘌呤核苷酸（占90%左右），而且將在RNA鏈的5’末端保持這一三磷酸基團(tuán);

第15頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六16RNA合成主要包括四個(gè)步驟：（1）RNA聚合酶結(jié)合于DNA上的特定位點(diǎn)（2）起始（3）鏈的延長(zhǎng)（4）鏈的終止和釋放

第16頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六17第17頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六18第二節(jié)RNA合成的酶學(xué)第18頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六19 RNA聚合酶是轉(zhuǎn)錄過(guò)程中最關(guān)鍵的酶，主要以雙鏈DNA為模板，以四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(chǎn)物是與DNA模板鏈互補(bǔ)的RNA。第19頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六20一、E.coliRNA聚合酶E.coliRNA聚合酶由6個(gè)亞基組成（5個(gè)多肽鏈），即α2ββ′σω

αββ′σ四個(gè)亞基的分子量分別為36.5KDa、150KDa、160KDa和82KDa，整個(gè)酶分子的分子量為465KDa;

分別是基因rpoA、rpoB、rpoC和rpoD的產(chǎn)物;與RNA聚合酶相結(jié)合的一個(gè)很小的蛋白質(zhì)(MW＝10KDa)，叫做ω亞基，其功能尚不清楚，有人認(rèn)為ω亞基對(duì)于RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)和功能沒有太大的影響。

第20頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六21原核生物的RNA聚合酶亞單位分子量亞單位數(shù)組分功能α365122核心酶決定哪種基因被轉(zhuǎn)錄β1506181核心酶與轉(zhuǎn)錄全過(guò)程有關(guān)β’1556131核心酶結(jié)合DNA模板ω110001核心酶未知σ702631σ因子辨認(rèn)起始點(diǎn)第21頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六22αββ′σω這樣的酶稱為全酶，RNA聚合酶是指全酶。從全酶中去除σ亞基后的其余部分（α2ββ′ω

）稱為核心酶;

核心酶

coreenzyme全酶

holoenzyme第22頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六23σ亞基的最主要功能是識(shí)別啟動(dòng)子，細(xì)胞內(nèi)DNA雙鏈的哪條鏈被轉(zhuǎn)錄，即轉(zhuǎn)錄的方向、轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)的選擇都與σ亞基有關(guān);

不同的σ亞基識(shí)別不同類型的啟動(dòng)子，可借以調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄，而核心酶相同，即哪條鏈被轉(zhuǎn)錄，起始點(diǎn)在什么地方靠σ亞基識(shí)別，與核心酶無(wú)關(guān)。σ亞基是酶的別構(gòu)效應(yīng)物，使酶專一性識(shí)別模板上的啟動(dòng)子。第23頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六24核心酶在T7噬菌體DNA上約有1300個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，平均結(jié)合常數(shù)為2x1011;

σ亞基（因子）可以極大地提高RNA聚合酶對(duì)啟動(dòng)子區(qū)DNA序列的親和力，酶底結(jié)合常數(shù)提高103倍，酶底復(fù)合物的半衰期可達(dá)數(shù)小時(shí)甚至數(shù)十小時(shí)。σ因子還能使RNA聚合酶與模板DNA上非特異性位點(diǎn)的結(jié)合常數(shù)降低104倍，使酶底復(fù)合物的半衰期小于1秒。第24頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六25枯草桿菌中有6種不同相對(duì)分子質(zhì)量的σ因子，其中σ55是主要存在形式，出現(xiàn)在營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞中，σ29則主要出現(xiàn)在胞子形成階段，參與胞子形成期基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控。在大腸桿菌中，最常見的調(diào)控因子是由rpoD基因所編碼的σ70。第25頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六26由rpoH編碼的σ32是與熱休克啟動(dòng)子所控制的基因轉(zhuǎn)錄密切相關(guān)。由rpoN編碼的σ54則參與細(xì)胞的氮代謝。由T4噬菌體所編碼的σ55能與大腸桿菌RNA聚合酶的核心酶結(jié)合，啟動(dòng)T4晚期基因的轉(zhuǎn)錄。第26頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六27β亞基參與底物的結(jié)合（包括前體核苷三磷酸以及已經(jīng)形成的RNA鏈），催化磷酸二酯鍵的形成;

在E.coli細(xì)胞里，某些藥物如利福霉素類藥物（抑制RNA合成的起始）和鏈霉溶菌素（抑制RNA鏈的延伸）能有效抑制RNA合成，試驗(yàn)證明，這2種藥物均作用于β亞基;同時(shí)，發(fā)現(xiàn)β亞基與前體核苷三磷酸有很強(qiáng)的親和力。第27頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六28β′亞基參與反義鏈結(jié)合。在離體轉(zhuǎn)錄試驗(yàn)中，肝素(heparin)能抑制轉(zhuǎn)錄作用，人們發(fā)現(xiàn)肝素是與β′亞基緊密結(jié)合的。β′亞基是堿性最強(qiáng)的亞基，而肝素是一種酸性的粘多糖，正好與核酸競(jìng)爭(zhēng)β′亞基，從而妨礙β′亞基與反義鏈的結(jié)合。第28頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六29α亞基可能參與全酶和啟動(dòng)子的牢固結(jié)合。這一牢固結(jié)合需要DNA雙螺旋的局部解鏈；當(dāng)RNA聚合酶核心酶沿著模板移動(dòng)、進(jìn)行RNA鏈的延伸時(shí)，需要不斷地在前面解開雙螺旋，在后面恢復(fù)雙螺旋，這些作用可能與兩個(gè)α亞基的功能有關(guān)。

RNA聚合酶僅僅是復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄機(jī)構(gòu)的核心部分。除了RNA聚合酶之外，還需要其他一些輔助的蛋白質(zhì)因子。如在轉(zhuǎn)錄終止時(shí)發(fā)生作用的釋放因子(ρ因子)和抗終止因子等。參與起始作用的σ因子習(xí)慣上算作RNA聚合酶的成分，其實(shí)也是一種輔助因子。第29頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六30二、真核生物的RNA聚合酶真核細(xì)胞中有三種RNA聚合酶，即RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ、RNA聚合酶Ⅲ;

這些名稱最早是依據(jù)它們從DEAE－纖維素柱上洗脫的先后順序而定出來(lái)的。后來(lái)發(fā)現(xiàn)不同生物的三種RNA聚合酶的洗脫順序并不相同，因而改用三種不同的RNA聚合酶對(duì)于α-鵝膏蕈堿(α-amanitine)的敏感性不同來(lái)進(jìn)行區(qū)別。RNA聚合酶I基本不受α-鵝膏蕈堿的抑制，在大于10－3mol/L時(shí)才表現(xiàn)出輕微的抑制作用；RNA聚合酶Ⅱ?qū)τ讦?鵝膏蕈堿最為敏感，在10-9-10-8mol/L濃度下就會(huì)被抑制;

RNA聚合酶Ⅲ的敏感性介于RNA聚合酶Ⅰ和Ⅱ之間，在10-5-10-4mol/L時(shí)表現(xiàn)抑制作用。第30頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六31真核生物的RNA聚合酶

種類

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

對(duì)鵝膏蕈堿的反應(yīng)

rRNAsnRNAmRNA

5S-rRNA

tRNA耐受極敏感中度敏感轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物第31頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六32RNA聚合酶Ⅰ主要存在于核仁中，其功能是合成5.8SrRNA、18SrRNA和28SrRNA;RNA聚合酶Ⅱ存在于核質(zhì)中，其功能是合成mRNA以及snRNA;RNA聚合酶Ⅲ也存在于核質(zhì)中，其功能是合成tRNA和5SrRNA以及轉(zhuǎn)錄Alu序列。第32頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六33在細(xì)胞質(zhì)中也能發(fā)現(xiàn)一些RNA聚合酶Ⅲ，它是從細(xì)胞核中滲漏出來(lái)的。三種主要的RNA聚合酶的分子量都在500KDa左右(14S-15S)，每種酶分子含有兩個(gè)大亞基和4～8個(gè)小亞基，每個(gè)小亞基的分子量為10KDa-90KDa。像原核生物一樣，不同種類的基因需要不同的蛋白質(zhì)輔助因子協(xié)助RNA聚合酶進(jìn)行工作。第33頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六3430第34頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六35細(xì)菌RNA聚合酶的核心酶可以獨(dú)立合成RNA，它由α亞基的兩個(gè)拷貝和β、β′、ω各一個(gè)拷貝組成;該酶與真核生物的聚合酶有密切聯(lián)系;大亞基β和β′與PolⅡ的大亞基RPB1及RPB2同源;

α亞基與RPB11及RPB3同源;

ω亞基與RPB6同源。原則上，細(xì)菌的核心酶能夠在DNA分子的任何一點(diǎn)開始轉(zhuǎn)錄，但在細(xì)胞內(nèi)，聚合酶只在啟動(dòng)子處起始轉(zhuǎn)錄－－由于σ起始因子的加入。此為全酶。第35頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六36第三節(jié)啟動(dòng)子和終止子第36頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六37啟動(dòng)子是基因轉(zhuǎn)錄起始所必需的一段DNA序列，一般位于結(jié)構(gòu)基因的上游，是DNA分子與RNA聚合酶特異結(jié)合而起始轉(zhuǎn)錄的部位。啟動(dòng)子本身不被轉(zhuǎn)錄。第37頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六38一、原核生物的啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)原核生物啟動(dòng)子有4個(gè)保守特征：起始位點(diǎn)、-10區(qū)、-35區(qū)以及-10和-35區(qū)之間的間隔距離。第38頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六39大腸桿菌最常見的σ因子為σ70。σ70識(shí)別的啟動(dòng)子有以下共同特征：兩段6個(gè)核苷酸長(zhǎng)的保守序列,其中心分別位于起始位點(diǎn)上游約10bp和35bp處，被17～19個(gè)核苷酸的非特異序列隔開。第39頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六401.起始位點(diǎn)通常都是嘌呤堿基(>90%)原核典型的啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄啟始位點(diǎn)、-10區(qū)、-35區(qū)第40頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六41

保守序列（一致性序列）開始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35

區(qū)(Pribnowbox)TATAATATATTA-10

區(qū)1-30-5010-10-40-205335第41頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六422.Pribnow框Pribnow框：在原核生物啟動(dòng)子-10區(qū)域的一段核苷酸序列中，大多包含TATAAT序列或是稍有不同的變化形式，是RNA聚合酶牢固結(jié)合的位點(diǎn)，此段序列稱為Pribnow框。由于其中心在-10位點(diǎn)附近，所以又稱為-10序列。不同的啟動(dòng)子，其位置略有不同，一般都在-4到-13的范圍之內(nèi)。第42頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六43一致序列：T80A95T45A60A50T96第43頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六44其中帶有底線的T稱為保守T,它存在于目前已知的幾乎所有啟動(dòng)子中,一般位于-6到-9位點(diǎn)。頭兩個(gè)核苷酸是TA的也占3/4以上;

Pribnow框是RNA聚合酶的牢固結(jié)合位點(diǎn)（簡(jiǎn)稱結(jié)合位點(diǎn)）;由于RNA聚合酶的誘導(dǎo)作用，在富含A·T的Pribnow框內(nèi)的DNA雙螺旋首先“熔解”。DNA雙螺旋在起始點(diǎn)周圍大約14bp的距離內(nèi)分開以形成轉(zhuǎn)錄泡，即與RNA聚合酶形成開放式啟動(dòng)子復(fù)合體，使RNA聚合酶定向移動(dòng)而行使其轉(zhuǎn)錄功能。第44頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六453.Sextama框

對(duì)于大多數(shù)啟動(dòng)子,在RNA聚合酶覆蓋的部分還有一個(gè)重要的區(qū)域,叫做Sextama框,其位置在-35附近,因此又叫-35序列。-35序列是RNA聚合酶初始結(jié)合位點(diǎn),RNA聚合酶依靠其σ亞基(因子)識(shí)別該位點(diǎn),因此又稱為RNA聚合酶識(shí)別位點(diǎn)。

一致序列為：T82T84G78A65C54A45

第45頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六46RNA聚合酶先結(jié)合于-35序列;然后才結(jié)合于-10序列。有實(shí)驗(yàn)表明，σ亞基識(shí)別-35序列并與之結(jié)合。由于RNA聚合酶分子很長(zhǎng)，大約能覆蓋70bp的DNA序列。因此酶分子上的一個(gè)適合部位就能達(dá)到-10序列區(qū)域。酶分子一旦與-10序列結(jié)合以后，σ亞基就立即從識(shí)別位點(diǎn)上解離下來(lái)。第46頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六47

-35序列的重要性還在于，這一序列的核苷酸結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了啟動(dòng)子的強(qiáng)度。RNA聚合酶很容易識(shí)別強(qiáng)啟動(dòng)子,而對(duì)弱啟動(dòng)子的識(shí)別較差。Pribnow框和Sextama的堿基序列通過(guò)影響開放性啟動(dòng)子復(fù)合物的形成速度而控制轉(zhuǎn)錄。這兩個(gè)序列是決定啟動(dòng)子強(qiáng)度的重要因素，細(xì)胞可以由此來(lái)調(diào)節(jié)單位時(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)錄的mRNA分子數(shù)，從而控制蛋白質(zhì)的合成速度。第47頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六48啟動(dòng)子的強(qiáng)度指一個(gè)啟動(dòng)子在一定的時(shí)間內(nèi)可以起始轉(zhuǎn)錄物的多少;具有與共有序列近似序列的啟動(dòng)子“更強(qiáng)”。啟動(dòng)子的強(qiáng)度受以下因素影響：?jiǎn)?dòng)子最初與聚合酶的結(jié)合程度、對(duì)異構(gòu)化作用的支持效率，以及此后聚合酶逃離的難易程度。第48頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六494.-10和-35區(qū)之間間隔距離

在90%啟動(dòng)子中，-35和-10區(qū)之間的分隔距離在16到19bp之間。個(gè)別例外的可以小于15或者大于20bp。盡管間隔區(qū)的真實(shí)序列并不重要，但其距離大小保持兩個(gè)位點(diǎn)恰當(dāng)分隔，從而在適合RNA聚合酶的幾何結(jié)構(gòu)方面是很重要的。第49頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六50幾種啟動(dòng)子的Sextama框、Pribnow框以及二者之間的距離第50頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六51二、真核生物的啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)

真核生物有三種RNA聚合酶，每一種都有自己的啟動(dòng)子類型：RNA聚合酶Ⅰ只轉(zhuǎn)錄rRNA（合成5.8SrRNA、18SrRNA和28SrRNA），只有一種啟動(dòng)子類型。RNA聚合酶Ⅱ負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)編碼基因（合成mRNA和snRNA），其啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)最復(fù)雜。RNA聚合酶Ⅲ負(fù)責(zé)合成tRNA和5SrRNA，其啟動(dòng)子常位于轉(zhuǎn)錄的DNA序列之內(nèi)，稱為下游啟動(dòng)子。第51頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六521.RNA聚合酶Ⅰ的啟動(dòng)子

RNA聚合酶Ⅰ轉(zhuǎn)錄rRNA，大多數(shù)真核生物rRNA基因啟動(dòng)子可以分為兩個(gè)部分：核心元件，位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)周圍（-40～+5），又稱近啟動(dòng)子，其功能決定轉(zhuǎn)錄起始的精確位置;

-165～-40稱為遠(yuǎn)啟動(dòng)子（上游控制元件），其功能是影響轉(zhuǎn)錄的頻率。每種生物都有特定的轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶Ⅰ結(jié)合，因此，RNA聚合酶Ⅰ的啟動(dòng)子具有明顯的種族特異性。

第52頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六532.RNA聚合酶Ⅱ的啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)

1）轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)：具有基因表達(dá)所需的保守序列，該保守序列的共同序列為PyPyANT/APyPy（Py指嘧啶C或T，N為任意堿基），這個(gè)保守序列稱為轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)。轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)與TATA框一起組成核心啟動(dòng)子，啟動(dòng)位于下游的任意基因的轉(zhuǎn)錄。

第53頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六542）基本啟動(dòng)子：位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游-25～-30范圍的7bp左右的保守區(qū)域，共同序列為TATAAAA(非模板鏈序列)，其中第5、7位的A常常被T取代，該保守區(qū)的堿基頻率是T95A87T93A85A63A83A50，這一序列也稱為TATA框。TATA框是很多真核生物類型Ⅱ啟動(dòng)子的核心啟動(dòng)子組成部分，與原核生物啟動(dòng)子-10的序列之間有很大的相似性。差別主要在于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)距離的不同。TATA框主要與基因轉(zhuǎn)錄的起始位點(diǎn)的定位有關(guān)，而與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的效率無(wú)關(guān)。第54頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六553）轉(zhuǎn)錄上游啟動(dòng)元件：在許多蛋白質(zhì)編碼基因的核心啟動(dòng)子上游100-200bp范圍內(nèi)，還存在一個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)，含有組成啟動(dòng)子的多個(gè)元件，統(tǒng)稱為上游啟動(dòng)子元件，這些序列元件的功能主要是提高轉(zhuǎn)錄的效率和特異性。4）轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)下游元件：上游元件和下游元件統(tǒng)稱為啟動(dòng)子近端序列元件（promoterproximalsequenceelement,PSE）。第55頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六56真核生物的核心啟動(dòng)子(corepromoter)是指在體外檢測(cè)時(shí)，PolⅡ精確地起始轉(zhuǎn)錄所需要的最少一組序列元件;代表性的核心啟動(dòng)子約有40個(gè)核苷酸，向轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的上游或下游延伸。核心啟動(dòng)子中發(fā)現(xiàn)的4個(gè)元件：TFⅡB識(shí)別元件(TFⅡBrecognitionelement,BRE)、TATA元件(盒)、起始位點(diǎn)(initiator,Inr)和下游啟動(dòng)子元件(downstreampromoterelement,DPE)。一個(gè)啟動(dòng)子含有其中的2或3個(gè)元件。第56頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六57在核心啟動(dòng)子之外（上游）存在一些在體內(nèi)進(jìn)行有效轉(zhuǎn)錄所需的其他序列元件，共同組成調(diào)節(jié)序列(regulatorysequence)，包括：?jiǎn)?dòng)子最近元件(promoterproximalelement)，上游激活物序列(upstreamactivatorsequence,UAS)，增強(qiáng)子(enhancer)，以及一列的沉默子(silencer)、邊界元件(boundaryelement)和絕緣子(insulator)組成的抑制元件。所有這些DNA元件都與調(diào)節(jié)蛋白（激活或抑制因子）結(jié)合，促進(jìn)或阻礙從核心啟動(dòng)子開始的轉(zhuǎn)錄。第57頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六58第58頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六593.RNA聚合酶Ⅲ的下游啟動(dòng)子

5SRNA基因的啟動(dòng)子位于轉(zhuǎn)錄區(qū)內(nèi)，在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)下游＋50－＋83之間;缺失＋50以前的序列和缺失＋83以后的序列都能正常轉(zhuǎn)錄，但＋50－＋83這段序列缺失，無(wú)轉(zhuǎn)錄活性；而加上此段序列，又能正常轉(zhuǎn)錄;把這段DNA序列插入任何DNA中，RNA聚合酶Ⅲ都能識(shí)別并起始轉(zhuǎn)錄。這段序列就是5SRNA基因的啟動(dòng)子，這樣的位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)下游的啟動(dòng)子又稱為內(nèi)部啟動(dòng)子。第59頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六60除啟動(dòng)子外，真核生物轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游處還有一個(gè)稱為增強(qiáng)子的序列，它能極大地增強(qiáng)啟動(dòng)子的活性，它的位置往往不固定，可存在于啟動(dòng)子上游或下游，對(duì)啟動(dòng)子來(lái)說(shuō)它們正向排列和反向排列均有效，對(duì)異源的基因也起到增強(qiáng)作用。增強(qiáng)子（enhancer)，又稱為遠(yuǎn)上游序列，一般都在-100以上，是啟動(dòng)子的上游或下游對(duì)轉(zhuǎn)錄有促進(jìn)作用的一段DNA序列。

第60頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六61增強(qiáng)子的特點(diǎn):遠(yuǎn)距離效應(yīng)：一般位于上游-200bp處，但可增強(qiáng)遠(yuǎn)處啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄，即使相距>10kb也能發(fā)揮作用；無(wú)方向性：無(wú)論位于靶基因的上游、下游或內(nèi)部都可發(fā)揮增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄的作用；順式調(diào)節(jié)：只調(diào)節(jié)位于同一染色體上的靶基因，而對(duì)其他染色體上的基因沒有作用。無(wú)物種和基因的特異性：具有組織特異性：有相位性：其作用和DNA的構(gòu)象有關(guān)；有的增強(qiáng)子可以對(duì)外部信號(hào)產(chǎn)生反應(yīng)：第61頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六62第四節(jié)轉(zhuǎn)錄過(guò)程第62頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六63一、

模板識(shí)別該階段主要指RNA聚合酶與啟動(dòng)子DNA雙鏈相互作用并與之結(jié)合的過(guò)程。轉(zhuǎn)錄起始前，啟動(dòng)子附近的DNA雙鏈分開形成轉(zhuǎn)錄泡以促使底物核糖核苷酸與模板DNA的堿基配對(duì)。第63頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六64二、

轉(zhuǎn)錄起始就是RNA鏈上第一個(gè)核苷酸鍵的產(chǎn)生。啟動(dòng)子與聚合酶結(jié)合，啟動(dòng)子-聚合酶復(fù)合體一旦形成，就發(fā)生結(jié)構(gòu)改變，起始過(guò)程繼續(xù)；DNA堿基對(duì)斷裂，形成“泡”；總是從5’向3’方向進(jìn)行。

第64頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六651、原核生物的轉(zhuǎn)錄起始當(dāng)σ亞基發(fā)現(xiàn)其識(shí)別位點(diǎn)時(shí)，全酶就與啟動(dòng)子的-35區(qū)-10區(qū)序列結(jié)合形成啟動(dòng)子復(fù)合物。由β亞基催化形成RNA的第一個(gè)磷酸二酸鍵，合成6~9bp時(shí)σ因子從全酶解離下來(lái)，靠核心酶在DNA鏈上向下游滑動(dòng)，而脫落的σ因子與另一個(gè)核心酶結(jié)合成全酶反復(fù)利用。

第65頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六66（1）酶找到啟動(dòng)子順序并與其形成封閉復(fù)合物(此時(shí)DNA仍處于雙螺旋狀態(tài))。這一步所識(shí)別的是-35序列，因此-35序列的突變損害啟動(dòng)子的結(jié)合。第66頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六67（2）然后，封閉復(fù)合物轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放復(fù)合物，聚合酶全酶所結(jié)合的DNA序列中有一小段雙鏈被解開。此時(shí)酶的結(jié)合比較緊密。在這個(gè)轉(zhuǎn)變中-10區(qū)約有17bp被解旋，暴露出模板鏈。-10序列富于AT堿基對(duì)，因?yàn)锳T對(duì)比GC對(duì)更易于“融化”。-10區(qū)的突變可阻礙開放復(fù)合物的形成。許多突變改變了-10序列中的堿基，但并未減低其AT對(duì)的水平，卻仍然能阻礙其“融化”為開放復(fù)合物，可見-10區(qū)除了要易于融化之外，還必須有特異的形狀，以便RNA聚合酶能夠識(shí)別它。

第67頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六68（3）

封閉性和開放性啟動(dòng)子復(fù)合物均為二元復(fù)合物。因?yàn)橹挥腥负虳NA這兩種成分在開放性啟動(dòng)子復(fù)合物中，RNA聚合酶上的起始位點(diǎn)和延長(zhǎng)位點(diǎn)被相應(yīng)的核苷酸前體充滿，在β亞基的催化下形成RNA的第一個(gè)磷酸二酯鍵。（4）此時(shí)，由RNA聚合酶、DNA模扳和新生的RNA鏈組成的復(fù)合物稱為三元復(fù)合物。三元復(fù)合物形成之后，σ因子從全酶解離下來(lái)，致使三元復(fù)合物中核心酶與DNA的親和力下降到非特異性結(jié)合水平以下。

第68頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六69轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程第69頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六70新生的RNA鏈與模板形成的雜交雙鏈很短;用胰臟RNAase處理轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)時(shí),由于胰臟RNAase能切斷單鏈RNA而不能切斷RNA—DNA雜交分子,結(jié)果得到大約10個(gè)堿基的RNA片斷;這10個(gè)堿基中多少是受到DNA的保護(hù)的(形成氫鍵),多少是受到RNA聚合酶保護(hù)的(空間作用)，尚不清楚。有人推測(cè)只有兩個(gè)左右核苷酸能與DNA形成氫鍵而配對(duì)形成雜交狀態(tài)。而在DNA合成中的引物可長(zhǎng)達(dá)50—60個(gè)核苷酸均與DNA形成氫鍵結(jié)合。為什么有這樣的區(qū)別，其原因還不清楚。第70頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六71真核生物轉(zhuǎn)錄起始十分復(fù)雜，往往需要多種蛋白因子的協(xié)助，已經(jīng)知道，在所有的細(xì)胞中有一類叫做轉(zhuǎn)錄因子的蛋白質(zhì)分子，它們與RNA聚合酶Ⅱ形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物，共同參與轉(zhuǎn)錄起始的過(guò)程。真核生物基因中，有專門為蛋白質(zhì)編碼的基因，這些基因由RNA聚合酶Ⅱ負(fù)責(zé)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄起始關(guān)鍵性作用。

2、真核生物的轉(zhuǎn)錄起始第71頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六72根據(jù)這些轉(zhuǎn)錄因子的作用特點(diǎn)可大致分為二類：第一類為普遍轉(zhuǎn)錄因子，它們與RNA聚合酶Ⅱ共同組成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物，轉(zhuǎn)錄才能在正確的位置上開始。普遍轉(zhuǎn)錄因子是由多種蛋白質(zhì)分子組成的，其中包括特異結(jié)合在TATA盒上的蛋白質(zhì)，叫做TATA盒結(jié)合蛋白，還有另外一組復(fù)合物叫做轉(zhuǎn)錄因子ⅡD。TFⅡD再與RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合完成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成。第72頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六73除TFⅡD以外，在細(xì)胞核提取物中還發(fā)現(xiàn)TFⅡA，TFⅡF，TFⅡE，TFⅡH等，它們?cè)谵D(zhuǎn)錄起始復(fù)合物組裝的不同階段起作用：轉(zhuǎn)錄因子（TranscriptionFactor)結(jié)合順序：D-A-B-F-E-H

TFII-D：首先與TATA區(qū)結(jié)合

TFII-A：穩(wěn)定TFII-D與TATA區(qū)結(jié)合

TFII-B：幫助RNA酶與啟動(dòng)子區(qū)結(jié)合

TFII-F：與RNA酶結(jié)合

TFII-E與TFII-H：促進(jìn)轉(zhuǎn)錄起始第73頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六74三、通過(guò)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄起始后直到形成9個(gè)核苷酸短鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)啟動(dòng)子階段，此時(shí)RNA聚合酶一直處于啟動(dòng)子區(qū)，新生的RNA鏈與DNA模板鏈的結(jié)合不夠牢固，很容易從DNA鏈上掉下來(lái)并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄重新開始。第74頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六75四、轉(zhuǎn)錄的延伸一旦RNA聚合酶成功地合成9個(gè)以上核苷酸并離開啟動(dòng)子區(qū)，轉(zhuǎn)錄便進(jìn)入延伸階段。所以，通過(guò)啟動(dòng)子的時(shí)間代表一個(gè)啟動(dòng)子的強(qiáng)弱。大腸桿菌RNA聚合酶的活性一般為每秒50-90個(gè)核苷酸。隨著RNA聚合酶的移動(dòng)，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。在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長(zhǎng)。(NMP)n+NTP(NMP)n+1

+PPi第75頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六76五、鏈的終止終止子概念：RNA鏈的終止與一段序列有關(guān)，其終止信號(hào)存在于已轉(zhuǎn)錄過(guò)的序列。這段終止信號(hào)序列叫終止子。終止子可以分為兩類：1）不依賴于蛋白質(zhì)輔助因子而能實(shí)現(xiàn)終止作用；2）依賴蛋白質(zhì)輔因才能實(shí)現(xiàn)終止作用。這種蛋白質(zhì)輔因子稱為釋放因子，通常又稱ρ因子。第76頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六77兩類終止子的共同序列特征：在轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)之前有一段回文序列；回文序列的兩個(gè)重復(fù)部分(每個(gè)7～20bp)由幾個(gè)堿基對(duì)的不重復(fù)節(jié)段隔開；回文序列的對(duì)稱軸一般距轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)16～24bp。

第77頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六78兩類終止子的不同點(diǎn)是：不依賴ρ因子的終止子的回文序列中富含G·C堿基對(duì)，在回文序列的下游方向又常有6～8個(gè)A·T堿基對(duì)(模板鏈上為A)；依賴ρ因子的終止子中回文序列的G·C對(duì)含量較少。在回文序列下游方向的序列沒有固定特征，其A·T對(duì)含量比前一種終止子低。第78頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六79E.coli的色氮酸操縱元的轉(zhuǎn)錄終止子（不依賴ρ因子）第79頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六80噬菌體λ的TA1終止子序列（依賴ρ因子）第80頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六812.抗終止及抗終止因子

在一些終止子上，終止事件可以被某些與RNA聚合酶相互作用的特異輔助因子所阻止。“抗終止(Antitermination)”使酶越過(guò)終止子序列而繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，此過(guò)程稱為通讀(Readthrough)?？菇K止是在細(xì)菌噬菌體感染中被發(fā)現(xiàn)的，是細(xì)菌操縱子和噬菌體調(diào)控回路中的一個(gè)調(diào)控機(jī)制。

第81頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六82圖5.11抗終止作用決定RNA聚合酶在終止子位點(diǎn)處終止還是通讀下去第82頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六83第五節(jié)RNA轉(zhuǎn)錄后加工第83頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六84基因轉(zhuǎn)錄的直接產(chǎn)物稱為初級(jí)轉(zhuǎn)錄物，通常是沒有功能的，它們?cè)诩?xì)胞內(nèi)必須經(jīng)歷各種特異性的改變即所謂的轉(zhuǎn)錄后加工才會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒?、有活性的RNA分子?？偟恼f(shuō)來(lái)，RNA經(jīng)歷的轉(zhuǎn)錄后加工主要有：去除或添加某些核苷酸序列、修飾某些特定的核苷酸。第84頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六85三種主要的RNA即mRNA、rRNA和tRNA在原核細(xì)胞和真核細(xì)胞中所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)錄后加工反應(yīng)并不完全相同，而且同一種RNA前體（一般是mRNA前體）也可能有不同的加工路線，這樣可以導(dǎo)致一個(gè)基因產(chǎn)生幾種終產(chǎn)物，這種選擇性的轉(zhuǎn)錄后加工是基因表達(dá)調(diào)控的一種很重要的手段。第85頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六86絕大多數(shù)原核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯是同時(shí)進(jìn)行的，隨著mRNA開始在DNA上合成，核蛋白體即附著在mRNA上并以其為模板進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成，因此原核細(xì)胞的mRNA并無(wú)特殊的轉(zhuǎn)錄后加工過(guò)程，原核生物的mRNA壽命很短，其半衰期通常為幾分鐘。這個(gè)現(xiàn)象看起來(lái)似乎是浪費(fèi)，而實(shí)際上這恰恰是原核生物內(nèi)的重要調(diào)控機(jī)制。如果一種酶或蛋白質(zhì)不再需要，只要簡(jiǎn)單地關(guān)閉其mRNA的合成就行了。第86頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六87

相反，真核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯在時(shí)間和空間上是分開的，剛轉(zhuǎn)錄出來(lái)的mRNA是分子很大的前體，即核內(nèi)不均一RNA。hnRNA分子中大約只有10%的部分轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓膍RNA，其余部分將在轉(zhuǎn)錄后的加工過(guò)程中被降解掉。在真核生物中，可能有特別的機(jī)制來(lái)延長(zhǎng)需要翻譯的mRNA的壽命，而縮短不再需要的mRNA的壽命。第87頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六88rRNA和tRNA則不同，它們不是翻譯的模板，而是蛋白質(zhì)合成機(jī)器的組成成分。不管在原核生物中還是在真核生物中，它們都很穩(wěn)定，半衰期一般為幾個(gè)小時(shí)。無(wú)論是rRNA還是tRNA，都不是最初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，其證據(jù)如下：rRNA和tRNA分子的5′-端都是單磷酸，而所有原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的5′-端都是三磷酸;rRNA和tRNA分子都比原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物小，也就是比RNA的轉(zhuǎn)錄元小;所有的tRNA分子都含有原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物所沒有的異常堿基，即除了A、G、C、U以外的堿基。第88頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六891.mRNA在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)占總RNA的2%左右，tRNA占16%左右，rRNA則占80%以上。真核細(xì)胞的mRNA往往以較大相對(duì)分子量的前體RNA出現(xiàn)在核內(nèi)，只有成熟的、相對(duì)分子質(zhì)量明顯變小并經(jīng)化學(xué)修飾的mRNA才能進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，參與蛋白質(zhì)的合成。所以，真核細(xì)胞mRNA的合成和功能表達(dá)發(fā)生在不同的空間和時(shí)間范疇內(nèi)。2.mRNA的代謝很快，細(xì)菌mRNA平均半壽期為2分鐘，真核mRNA半壽期較長(zhǎng)，平均5小時(shí)。（一）mRNA的加工修飾第89頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六903.原核生物mRNA與相應(yīng)的基因是共線的，并且是多順反子；真核不是共線，單順反子，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是hnRNA，hnRNA是mRNA的未成熟前體，也稱為不均一核RNA(heterogeneousnuclearRNA,hnRNA)。hnRNA分子中大約只有10%的部分轉(zhuǎn)變成成熟的mRNA，其余部分將在轉(zhuǎn)錄后的加工過(guò)程中被降解掉。第90頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六914.hnRNA與mRNA之間的差別主要有兩點(diǎn)：一是hnRNA核苷酸鏈中的一些片段將不出現(xiàn)于相應(yīng)的mRNA中，這些片段稱為內(nèi)含子(intron)，而那些保留于mRNA中的片段稱為外顯子(exon)。也就是說(shuō)，hnRNA在轉(zhuǎn)變?yōu)閙RNA的過(guò)程中經(jīng)過(guò)剪接，被去掉了一些片段，余下的片段被重新連接在一起；二是mRNA的5′末端被加上一個(gè)m7pGppp帽子，在mRNA3′末端多了一個(gè)多聚腺苷酸(polyA)尾巴。第91頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六92mRNA5′端的帽子功能：

a.使mRNA免遭核酸酶的破壞，起到保護(hù)和穩(wěn)定性的作用。

b.使mRNA能與核糖體小亞基結(jié)合并開始合成蛋白質(zhì)。

c.被蛋白質(zhì)合成的起始因子所識(shí)別，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)合成。第92頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六93mRNA3′端polyA尾巴的功能：多聚腺苷酸尾一般由數(shù)十個(gè)至幾百個(gè)腺苷酸連接而成。隨著mRNA存在時(shí)間的延續(xù)，這段聚A尾巴慢慢變短。因此，目前認(rèn)為：這種3′末端結(jié)構(gòu)可能與增加轉(zhuǎn)錄活性以及使mRNA趨于相對(duì)穩(wěn)定有關(guān)。也是分離mRNA和分子克隆的基礎(chǔ)。原核生物的mRNA沒有這種首尾結(jié)構(gòu)。第93頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六94一、原核生物mRNA的特征：1.半衰期短。原核生物中，mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯是在同一個(gè)細(xì)胞空間理同步進(jìn)行的，蛋白質(zhì)合成往往在mRNA剛開始轉(zhuǎn)錄時(shí)就被引發(fā)了。大多數(shù)細(xì)菌mRNA在轉(zhuǎn)錄開始1分鐘后就開始降解，mRNA降解的速度大概只有轉(zhuǎn)錄或翻譯速度的一半?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)每過(guò)大約2分鐘，體系中出現(xiàn)新生蛋白質(zhì)的速度就下降50%。第94頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六952.原核細(xì)胞的mRNA（包括病毒）有時(shí)可以編碼幾個(gè)多肽，而真核細(xì)胞的mRNA最多只能編碼一個(gè)多肽。 我們把只編碼一個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA稱為單順反子mRNA，把編碼多個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA稱為多順反子mRNA。 幾乎所有mRNA都可以被分成3部分：編碼區(qū)、位于AUG之前的5′端上游非編碼區(qū)、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)從起始密碼子AUG開始經(jīng)一連串編碼氨基酸的密碼子直至終止密碼子。第95頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六96 第一個(gè)蛋白質(zhì)合成終止以后，核糖體分解成大、小亞基，脫離mRNA模板，第二個(gè)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(jié)合后才能開始（圖7-1A）。 前一個(gè)多肽翻譯完成以后，核糖體大、小亞基分離，小亞基也可能不離開mRNA模板，而使迅速與游離的大亞基結(jié)合，啟動(dòng)第二個(gè)多肽的合成（圖7-1B）。第96頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六97圖7-1：原核生物多順反子基因中后續(xù)編碼區(qū)翻譯起始受順反子之間距離的影響。

第97頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六98一個(gè)順反子的翻譯有時(shí)完全取決于它前面順反子的翻譯，因?yàn)橹挥械谝粋€(gè)翻譯起始位點(diǎn)是暴露的，在這個(gè)順反子翻譯產(chǎn)生多肽的過(guò)程中，核糖體的運(yùn)動(dòng)破壞了后續(xù)順反子的二級(jí)結(jié)構(gòu)，使起始位點(diǎn)較容易與核糖體相結(jié)合形成起始復(fù)合物（圖7-2）。第98頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六99圖7-2：mRNA的次級(jí)結(jié)構(gòu)有可能控制翻譯的起始第99頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六1003.原核生物mRNA的5′端無(wú)帽子結(jié)構(gòu)，3′端沒有或只有較短的多聚（A）結(jié)構(gòu)。原核生物起始密碼子AUG上游7-12個(gè)核苷酸處有一被稱為SD序列的保守區(qū)，因?yàn)樵撔蛄信c16S-rRNA3′端反向互補(bǔ)，所以被認(rèn)為在核糖體-mRNA的結(jié)合過(guò)程中起作用。4.原核生物常以AUG（有時(shí)GUG，甚至UUG）作為起始密碼子，而真核生物幾乎永遠(yuǎn)以AUG作為起始密碼子。第100頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六101二、真核生物mRNA的特征：編碼功能蛋白的真核基因都通過(guò)RNA聚合酶Ⅱ進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，幾乎都是單順反子，其長(zhǎng)度在幾百到幾千個(gè)核苷酸之間。一個(gè)完整的基因，不但包括編碼區(qū)（codingregion），還包括5′和3′端長(zhǎng)度不等的特異性序列，它們雖然不編碼氨基酸，卻在基因表達(dá)過(guò)程中起著重要作用。第101頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六102“基因”的分子生物學(xué)定義是：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。真核生物mRNA結(jié)構(gòu)上的最大特征是5′端的帽子及3′的多聚(A)結(jié)構(gòu)。第102頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六1031.

真核生物mRNA的5′端存在“帽子”結(jié)構(gòu)。真核生物基因轉(zhuǎn)錄一般從嘌呤（主要是A，也可能是G）起始，其5′端大都經(jīng)過(guò)修飾，第一個(gè)核苷酸僅保留了5′端的三磷酸基團(tuán)。第103頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六104mRNA的帽子結(jié)構(gòu)常常被甲基化。第一個(gè)甲基出現(xiàn)在所有真核細(xì)胞的mRNA中（單細(xì)胞真核生物mRNA主要是這個(gè)結(jié)構(gòu)），由鳥苷酸-7甲基轉(zhuǎn)移酶催化，稱為帽子零結(jié)構(gòu)（Cap0）。如在第二個(gè)核苷酸（原mRNA5′第一位）的2′-OH位上加另一個(gè)甲基，這步反應(yīng)由2′-O-甲基轉(zhuǎn)移酶完成。一般把有這兩個(gè)甲基的結(jié)構(gòu)稱為帽子1（Cap1），真核生物中以這類帽子結(jié)構(gòu)為主。第104頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六105當(dāng)mRNA原第二位核苷酸是腺嘌呤時(shí)，其N6位有時(shí)也被甲基化，這一反應(yīng)只能在2′-OH被甲基化以后才能發(fā)生。在某些生物細(xì)胞內(nèi)，mRNA鏈上的第三個(gè)核苷酸的2′-OH位也可能被甲基化，因?yàn)檫@個(gè)反應(yīng)只以帶有1類帽子的mRNA為底物，所以被稱為帽子2（Cap2）。有帽子2結(jié)構(gòu)的mRNA只占有帽mRNA總量的10-15%以下。第105頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六106第106頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六1072.

絕大多數(shù)真核生物mRNA具有多聚(A)尾巴。除組蛋白基因外，真核生物mRNA的3′末端都有多聚（A）序列，其長(zhǎng)度因mRNA種類不同而變化，一般為40-200個(gè)左右。真核基因的3‘末端轉(zhuǎn)錄終止位點(diǎn)上游15～30bp處的保守序列AAUAAA對(duì)于初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的準(zhǔn)確切割及加多聚（A）是必需的（圖7-3）。第107頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六108圖7-3.真核生物mRNA中的多聚A反應(yīng)第108頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六109多聚(A)是mRNA由細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)所必需的形式，它大大提高了mRNA在細(xì)胞質(zhì)中的穩(wěn)定性。mRNA剛從細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)時(shí)，其多聚(A)尾巴一般比較長(zhǎng)，隨著mRNA在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)逗留時(shí)間延長(zhǎng)，多聚(A)逐漸變短消失，mRNA進(jìn)入降解過(guò)程。第109頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六110原核生物中轉(zhuǎn)錄生成的mRNA為多順反子，即幾個(gè)結(jié)構(gòu)基因，利用共同的啟動(dòng)子和共同終止信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)錄生成一條mRNA，所以此mRNA分子編碼幾種不同的蛋白質(zhì)。例如乳糖操縱子上的Z、Y及A基因，轉(zhuǎn)錄生成的mRNA可翻譯生成三種酶，即半乳糖苷酶，透過(guò)酶和乙酰基轉(zhuǎn)移酶。原核生物中沒有核模，所以轉(zhuǎn)錄與翻譯是連續(xù)進(jìn)行的，往往轉(zhuǎn)錄還未完成，翻譯已經(jīng)開始了，因此原核生物中轉(zhuǎn)錄生成的mRNA沒有特殊的轉(zhuǎn)錄后加工修飾過(guò)程。三、原核生物mRNA的加工修飾第110頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六111四、真核生物mRNA的加工修飾真核生物轉(zhuǎn)錄生成的mRNA為單順反子，即一個(gè)mRNA分子只為一種蛋白質(zhì)分子編碼。真核生物mRNA的加工修飾，主要包括對(duì)5′-端和3′-端的修飾以及對(duì)中間部分進(jìn)行剪接。第111頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六1121、在5′-端加帽成熟的真核生物mRNA，其結(jié)構(gòu)的5′-端都有一個(gè)m7G-PPNmN結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)被稱為甲基鳥苷的帽子。鳥苷通過(guò)5′-5′焦磷酸鍵與初級(jí)轉(zhuǎn)錄物的5′-端相連。真核生物mRNA5′-端帽子結(jié)構(gòu)的重要性在于它是mRNA做為翻譯起始的必要的結(jié)構(gòu)，對(duì)核糖體對(duì)mRNA的識(shí)別提供了信號(hào)，這種帽子結(jié)構(gòu)還可能增加mRNA的穩(wěn)定性，保護(hù)mRNA免遭5′外切核酸酶的攻擊。第112頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六113盡管真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄起始于一個(gè)嘌呤核苷三磷酸(pppA或pppG，A或G)，第一個(gè)核苷酸保留著其5′三磷酸，使通常的磷酸二酯鍵從其3′位向下一個(gè)核苷酸的5′位之間生成。轉(zhuǎn)錄本的初始序列可描述為：

5′pApNpNpNp……或5′pGpNpNpNp……第113頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六114但是,當(dāng)成熟的mRNA在體外用能使其降解為單核苷酸的RNAase酶處理時(shí)，其5′-端并沒有像所希望的那樣生成核苷三磷酸pppA或pppG。相反，得到一個(gè)以5′-5′三磷酸二酯鍵相連的二核苷酸，且?guī)в屑谆?′末端的一個(gè)核苷酸總是N7―甲基鳥嘌呤核苷酸。這樣成熟的mRNA沒有自由的5′端。mRNA5′端的這種結(jié)構(gòu)叫做帽子。第114頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六115圖5.13真核生物mRNA5′端的不同帽子結(jié)構(gòu)第115頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六116真核生物mRNA5′端的不同帽子結(jié)構(gòu):

1）第一種甲基化，即N7―甲基鳥嘌呤核苷酸甲基化，發(fā)生在所有真核生物中，是在端部鳥嘌呤的7位加上了一個(gè)甲基，僅僅擁有這樣單一甲基的帽子被稱為cap0，符號(hào)為M7GpppX。即使在單細(xì)胞真核生物中也發(fā)生這個(gè)甲基化反應(yīng)。負(fù)責(zé)催化這種修飾反應(yīng)的酶是鳥嘌呤-7-甲基轉(zhuǎn)移酶(Methyltranferase)。2）下一步是在第二堿基(在沒有任何修飾之前轉(zhuǎn)錄本真正的第一個(gè)起始?jí)A基)的2′-O位置。此反應(yīng)被另一個(gè)酶催化(2′-O-甲基-轉(zhuǎn)移酶)，帶有上述兩個(gè)甲基的被稱為cap1，符號(hào)為M7GpppXm。除單細(xì)胞生物之外，這是一種多數(shù)的帽子形式。第116頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六1173）第二個(gè)堿基再次發(fā)生甲基化，這是高等真核生物中的少數(shù)情況。僅當(dāng)此堿基為腺嘌呤時(shí)這種甲基化才發(fā)生，被甲基化的是N6位。只有當(dāng)腺嘌呤的2′-O位已經(jīng)甲基化時(shí)，負(fù)責(zé)此種甲基化的酶才能起修飾作用。4）在一些種類中，甲基被加到戴帽mRNA的第三個(gè)堿基，這種反應(yīng)的底物是已經(jīng)帶有兩個(gè)甲基的cap1mRNA。第三堿基的修飾通常是2′-O位的甲基化，這創(chuàng)造了cap2類型，符號(hào)為M7GpppXmpYm。所有戴帽mRNA中，此類帽子只占10～15%。第117頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六118 在真核mRNA群體中所有分子都加帽，對(duì)于特定有機(jī)體，不同帽子類型的比例是其主要特征。對(duì)于一個(gè)特定mRNA結(jié)構(gòu)而言，現(xiàn)在尚不知道是否可能有不止一種的帽子。在加帽過(guò)程中除了甲基化外，高等真核生物的mRNA會(huì)低頻率地發(fā)生內(nèi)部甲基化。在每1000個(gè)堿基中可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)N6甲基腺嘌呤，這樣在典型的高等真核mRNA（平均長(zhǎng)度1800～2000bp）中存在1-2個(gè)甲基腺嘌呤，其功能還不知道。第118頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六1192、在3′-端加尾尾巴的本質(zhì)是一段多聚腺苷酸序列（polyA），它位于絕大多數(shù)真核細(xì)胞核mRNA的3′-端，約由200個(gè)左右的腺苷酸組成，因此又稱為polyA尾巴。但含有polyA尾巴的mRNA的編碼鏈上并無(wú)相應(yīng)的polyA序列，顯然，polyA尾巴是在轉(zhuǎn)錄后添加上去的。第119頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六120第120頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六1213、mRNA前體（hnRNA）的剪接原核生物的結(jié)構(gòu)基因是連續(xù)編碼序列，而真核生物基因往往是斷裂基因，斷裂基因的存在表明真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)和mRNA合成過(guò)程比原核細(xì)胞要復(fù)雜得多，因?yàn)檎婧嘶虮磉_(dá)往往伴隨著RNA的剪接過(guò)程（splicing），從mRNA前體分子中切除被稱為內(nèi)含子的非編碼區(qū)，并使基因中被稱為外顯子的編碼區(qū)拼接形成成熟mRNA。從pre-mRNA中除去內(nèi)含子的過(guò)程稱為RNA剪接(RNAsplicing)。第121頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六122第122頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六123內(nèi)含子的數(shù)目和長(zhǎng)度不同使基因間長(zhǎng)度差別很大。在一個(gè)典型的哺乳動(dòng)物基因中約有7-8個(gè)外顯子，分布在16kb左右的范圍內(nèi)。外顯子較短(100~200bp)，內(nèi)含子較長(zhǎng)(1kb)。真核生物基因組內(nèi)存在更多需要加工剪接的情況，特別是真核生物基因的內(nèi)含子被轉(zhuǎn)錄后，需要在RNA水平上進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后的剪接。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的剪接是RNA水平上加工內(nèi)容之一，是基因表達(dá)調(diào)控的方式之一。第123頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六124第124頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六125由DNA轉(zhuǎn)錄生成的原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物-----核不均一RNA（heterogeneousnuclearRNA,hnRNA），即mRNA的前體，經(jīng)過(guò)5′加“帽”和3′酶切加多聚腺苷酸尾巴，再經(jīng)過(guò)RNA的剪接，編碼蛋白質(zhì)的外顯子部分就連接成為一個(gè)連續(xù)的可翻譯框架（openreadingframe,ORF），通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，就能作為蛋白質(zhì)合成的模板了。第125頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六126對(duì)于剪接反應(yīng)本身來(lái)說(shuō)，一個(gè)最主要的問題是如何保證它的準(zhǔn)確性。是什么確保了每個(gè)內(nèi)含子末端可以被準(zhǔn)確的識(shí)別，并把正確的序列從RNA中剪接掉？從前體中切除內(nèi)含子的過(guò)程是否是按照特定的順序進(jìn)行？成熟RNA是通過(guò)有效前體間的識(shí)別，還是通過(guò)改變剪接機(jī)制來(lái)調(diào)控基因表達(dá)的？第126頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六127原核或真核生物的RNA剪接沒有單一的剪接機(jī)制，形式很多。根據(jù)基本的共同方式，內(nèi)含子的剪接可以分為三類。（1）第一類是自我剪接內(nèi)含子。由于這類內(nèi)含子的特殊結(jié)構(gòu)而能自發(fā)地進(jìn)行剪接，至少在體外不需要酶或蛋白質(zhì)參與。這一類又分為兩個(gè)亞類，即I型內(nèi)含子和Ⅱ型內(nèi)含子，它們各有特征性的二級(jí)結(jié)構(gòu)和短的共同序列，采取不同的兩種自我剪接方式。I型內(nèi)含子存在于多數(shù)真核線粒體、四膜蟲、一些葉綠體和噬菌體RNA等。Ⅱ型內(nèi)含子主要在線粒體和葉綠體基因中。一些I型內(nèi)含子自身也能編碼蛋白質(zhì)。第127頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六128（2）第二類內(nèi)含子是蛋白質(zhì)(酶)參與剪接的內(nèi)含子，主要在tRNA前體中發(fā)現(xiàn)。剪接是在一系列酶催化下進(jìn)行的。第128頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六129（3）第三類內(nèi)含子是snRNP參與剪接的內(nèi)含子。這一類內(nèi)含子絕大部分存在于真核細(xì)胞核的蛋白質(zhì)基因中。其剪接方式與第一類Ⅱ型內(nèi)含子相似，都通過(guò)形成套索結(jié)構(gòu)的中間物和套索內(nèi)含子產(chǎn)物。區(qū)別在于Ⅱ型內(nèi)含子剪接不需要任何蛋白質(zhì)，而細(xì)胞核RNA前體的內(nèi)含子剪接要在snRNP參與下進(jìn)行。兩者比較后認(rèn)為，Ⅱ型自我剪接的內(nèi)含子是細(xì)胞核基因內(nèi)含子的前身，是失去自我剪接能力和增加對(duì)snRNP依賴性的進(jìn)化過(guò)程。（在真核生物的細(xì)胞核中，含有大量的小分子RNA，在天然狀態(tài)下，它們以核糖核蛋白粒子形式存在，稱為snRNP。）第129頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六130

研究表明，許多相對(duì)分子質(zhì)量較小的核內(nèi)RNA以及與這些RNA相結(jié)合的核蛋白（smallnuclearribonucleo-proteinparticle,snRNP）參與RNA的剪接。snRNP分別被命名為U1RNP、U2RNP、U3RNP、U4RNP、U5RNP和U6RNP。mRNA鏈上每個(gè)內(nèi)含子的5′和3′端分別與不同的snRNP結(jié)合，形成RNA和RNP復(fù)合物。第130頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六131圖7-5：真核生物mRNA前體中內(nèi)含子剪接過(guò)程

第131頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六132真核生物mRNA前體在剪接過(guò)程中，還可以形成套索樣的結(jié)構(gòu)，在內(nèi)含子序列中常有一個(gè)分支部位的腺苷酸殘基，它的2′-OH可以自動(dòng)攻擊內(nèi)含子5′端與外顯子1連接的磷酸二酯鍵，切開了外顯子1，而腺苷酸原來(lái)已有3′，5′-磷酸二酯鍵相連的兩個(gè)相鄰的核苷酸殘基，加上此3′，5′-磷酸二酯鍵連接后，在腺苷酸處出現(xiàn)了一個(gè)套索，已被切下的外顯子1的3′-OH攻擊內(nèi)含子3′末端與外顯子2之間的3′，5′-磷酸二酯鍵，鍵斷裂后，內(nèi)含子以套索的形式被節(jié)下來(lái)，此時(shí)外顯子1和外顯子2可以連接起來(lái)。

第132頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六133圖7-6第133頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六134真核生物編碼蛋白質(zhì)的核基因含有數(shù)目巨大的內(nèi)含子，它們占據(jù)了所有內(nèi)含子的絕大部分。這些內(nèi)含子的左端（5′-端）均為GT，右端（3′-端）均為AG（對(duì)應(yīng)于RNA為GU--AG）。哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，mRNA前體上的snRNP是從5′向下游“掃描”，選擇在分支點(diǎn)富集嘧啶區(qū)3′下游的第一個(gè)AG作為剪接的3′位點(diǎn)。AG前一個(gè)核苷酸可以影響剪接效率，一般說(shuō)來(lái)，GAG=UAG>AAG>GAG。

第134頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六135（二）rRNA轉(zhuǎn)錄后加工一、原核生物rRNA轉(zhuǎn)錄后加工 原核細(xì)胞的三種rRNA（5SrRNA、16SrRNA和23SrRNA）和兩個(gè)tRNA是作為一個(gè)共轉(zhuǎn)錄物被轉(zhuǎn)錄的（圖7-7），像這樣的轉(zhuǎn)錄單位在E.coli基因組中有7個(gè)拷貝，稱為rrnA-G操縱元。每個(gè)操縱元中tRNA基因的種類、數(shù)量和位置不固定。當(dāng)rrn操縱元轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生一個(gè)多基因的30sRNA后，必須切除先導(dǎo)序列、拖尾序列和基因間序列，將各rRNA相互分開。

第135頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六136圖7-7原核細(xì)胞rRNA前體的后加工

第136頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六1371、剪切和修剪由特定的核糖核酸酶催化，主要包括核酸酶Ⅲ、D、P、F、E、M16、M23和M5等。其中內(nèi)切酶行使“粗加工”，從內(nèi)部催化剪切反應(yīng)，負(fù)責(zé)從共轉(zhuǎn)錄物的內(nèi)部將各rRNA兩側(cè)的多數(shù)不需要的核苷酸切除；外切酶進(jìn)行“細(xì)加工”，從3′-端或5′-端催化修剪反應(yīng)，負(fù)責(zé)從RNA兩端水解去除剩余的無(wú)用核苷酸序列，發(fā)生在rRNA與核糖體結(jié)合以后。第137頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六138

rRNA前體含有16SrRNA的片段和含有23SrRNA的片段的兩側(cè)都是反向重復(fù)序列，彼此之間能夠自發(fā)地形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)。核糖核酸酶Ⅲ能夠識(shí)別莖環(huán)結(jié)構(gòu)中的莖，進(jìn)行剪切。然后由核糖核酸酶M16和M23催化修剪反應(yīng)，分別產(chǎn)生成熟的16SrRNA和23sRNA（圖7-7）。5SrRNA由核糖核酸酶E和M5釋放出來(lái)，而tRNA由核糖核酸酶P和F釋放出來(lái)。第138頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六139圖7-7原核細(xì)胞rRNA前體的后加工

第139頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六1402、核苷酸的修飾 修飾的主要形式為核糖2′-OH的甲基化，一般發(fā)生在剪切和修剪反應(yīng)之前。甲基供體是S-腺苷甲硫氨酸。修飾的功能可能在于保護(hù)rRNA，使其抵抗某些核酸酶的消化。第140頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六141二、真核生物rRNA轉(zhuǎn)錄后加工真核生物有四種rRNA，即5.8srRNA、18srRNA、28srRNA和5srRNA。真核生物rRNA前體比原核生物大，哺乳動(dòng)物的初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為45s，低等真核生物的rRNA前體為38s，真核生物5sRNA前體獨(dú)立于其他三種rRNA的基因轉(zhuǎn)錄，即5SrRNA單獨(dú)作為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位由RNA聚合酶Ⅲ催化轉(zhuǎn)錄，其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物以UUUUU結(jié)尾，僅僅由3′外切核酸酶做簡(jiǎn)單的后加工就可以了。第141頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六142而18S、5.8S和28SrRNA則是作為一個(gè)多順反子在RNA聚合酶Ⅰ催化下轉(zhuǎn)錄，需要經(jīng)歷相對(duì)復(fù)雜的剪切和修剪，以釋放出各種rRNA。此外，成熟的rRNA含有大量的甲基化核苷酸和假尿苷，因此，真核生物rRNA的后加工方式還包括核苷酸的修飾。真核生物rRNA前體中含有插入順序，rRNA前體要形成成熟的rRNA，需要經(jīng)過(guò)拼接反應(yīng)。第142頁(yè)，共165頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)48分，星期六143剪切、修剪和修飾：

與原核生物不同的是，真核生物rRNA前體的后加工需要一大群小分子核仁RNA（smallnucleolarRNA,snoRNA）。某些snoRNA在將rRNA初級(jí)轉(zhuǎn)錄物剪切成個(gè)別rRNA中起作用，但絕大多數(shù)snoRNA所起的作用是通過(guò)與rRNA前體特定序列的互補(bǔ)配對(duì)來(lái)修飾位點(diǎn)。與snRNA一樣，snoRNA需要和特定的蛋白質(zhì)組裝成snoRN