《生物化學(xué)課件》12RNA的生物合成

第十二章

RNA的生物合成5‘5‘3‘3‘E第十二章5‘5‘3‘3‘E1學(xué)習(xí)目的與要求：

1.

RNA轉(zhuǎn)錄的概念，機(jī)制及過程2.RNA轉(zhuǎn)錄酶的組成，特點(diǎn)及其作用3.RNA轉(zhuǎn)錄后的加工修飾的方式4.RNA的復(fù)制方式重點(diǎn)：

1.RNA轉(zhuǎn)錄的機(jī)制及過程2.啟動(dòng)子的組成，特點(diǎn)

3.終止子的特點(diǎn)及終止方式4.RNA轉(zhuǎn)錄后的加工修飾方式難點(diǎn)：

1.RNA轉(zhuǎn)錄后的加工修飾的方式

2.RNA轉(zhuǎn)錄的終止方式學(xué)習(xí)目的與要求：2在生物界，RNA合成有兩種方式：一是DNA指導(dǎo)的RNA合成,生物體內(nèi)的主要合成方式。另一種是RNA指導(dǎo)的RNA合成，此種方式常見于病毒。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的初級(jí)轉(zhuǎn)錄本是RNA（RNAprecursor），需經(jīng)加工過程（processing）方具有生物學(xué)活性。第一節(jié).DNA指導(dǎo)的RNA合成一.轉(zhuǎn)錄的概念

DNA攜帶的遺傳信息（基因）傳遞給RNA分子的過程稱轉(zhuǎn)錄（transcription

）。在生物界，RNA合成有兩種方式：一是DNA指導(dǎo)的RNA3二.RNA轉(zhuǎn)錄的機(jī)制1.不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄

不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄:轉(zhuǎn)錄時(shí)，雙鏈DNA中只有一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板，這種轉(zhuǎn)錄方式稱作不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄。

模板鏈(templatestrand)及反意義鏈(antisensestrand):

指導(dǎo)RNA合成的DNA鏈為模板鏈，又稱反意義鏈。

編碼鏈(codingstrand)及有意義鏈(sensestrand)：

不作為轉(zhuǎn)錄的另一條DNA鏈為編碼鏈，又稱有意義鏈。由于基因分布于不同的DNA單鏈中，即某條DNA單鏈對(duì)某個(gè)基因是模板鏈，而對(duì)另一個(gè)基因則是編碼鏈。RNA在轉(zhuǎn)錄時(shí)每次只轉(zhuǎn)錄DNA上的一部分信息這種轉(zhuǎn)錄方式稱作部分轉(zhuǎn)錄。2.部分轉(zhuǎn)錄二.RNA轉(zhuǎn)錄的機(jī)制1.不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄:轉(zhuǎn)錄4不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄部分轉(zhuǎn)錄不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄部分轉(zhuǎn)錄5轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的種類原核生物--多順反子真核生物--單順反子轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的種類原核生物--多順反子真核生物--單順反子6三.RNA聚合酶（DDRP）(一).RNA聚合酶的性質(zhì)模板:

單鏈DNA模板底物：

四種NTP輔因子：

Mg2+/Mn2+合成方向：

RNA5'→3'作用：連接方式–3’，5'磷酸二酯鍵起始核苷酸：5′—末端的常為GTP或ATP三.RNA聚合酶（DDRP）(一).RNA聚合酶的性質(zhì)模板7(二).原核生物（大腸桿菌）的RNA聚合酶組成分子量功能全酶核心酶αββ’σ數(shù)目2111136.5KD150KD160KD70KD11KD識(shí)別起始位點(diǎn)功能不清楚與DNA模板結(jié)合起催化作用與啟動(dòng)子結(jié)合ρ646KD終止因子(二).原核生物（大腸桿菌）的RNA聚合酶組成分子量功能全8(三).真核生物的RNA聚合酶分子量(KDa)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（前體）

種類

分布

A(I)

B(II)

C(III)

核仁

核質(zhì)

核質(zhì)

不敏感(10-3

mol/l)高度敏感

(10-9

-10mol/l)中度敏感

(10-4-5

mol/l)rRNA(18s,28s,5.8s)hnRNA

tRNA,5srRNA

性質(zhì)

活性50～70％20～40％10％500～700～700反應(yīng)條件低離子強(qiáng)度要求Mg2+或Mn2+高離子強(qiáng)度高M(jìn)n2+濃度α—鵝膏蕈堿效應(yīng)

(三).真核生物的RNA聚合酶分子量(KDa)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（前9四.啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子(一).啟動(dòng)子(Promoter)3’5’+1轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)AACTGTATATTATTGACATATAAT5’3’－35序列

Sextama框－10序列Pribnow框1.啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)四.啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子(一).啟動(dòng)子(Promoter)3’5102.真/原核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)原核生物真核生物位置起始部位識(shí)別部位結(jié)合部位特點(diǎn)特點(diǎn)位置Sextama框－35序列－10序列Pribnow框－70序列+1+1Hogness框T/CT/C－25序列CAAN序列生物組成2.真/原核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)原核生物真核生物位置起始部位11(二).轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子：RNA聚合酶起轉(zhuǎn)錄需要的蛋白質(zhì)輔助因子1.通用轉(zhuǎn)錄因子/基本轉(zhuǎn)錄因子（GTF）：識(shí)別起動(dòng)子

如：TFII-X（X=A---F）6種

II類啟動(dòng)必需(RNA聚合酶II識(shí)別的)2.轉(zhuǎn)錄輔助因子：識(shí)別啟動(dòng)子上游元件(二).轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子：RNA聚合酶起轉(zhuǎn)錄需要的蛋白質(zhì)輔助12五.終止子和終止因子(terminater/terminators)(一).終止子的結(jié)構(gòu)五.終止子和終止因子(terminater/terminat13(二).轉(zhuǎn)錄的終止方式1.弱終止子：依賴ρ因子（終止因子)的終止

NusA蛋白識(shí)別DNA鏈上的終止信號(hào)，在ρ因子幫助終止。

2.強(qiáng)終止子：(1)在終止點(diǎn)之前具有一段富含G-C的回文區(qū)域。（2）富含G-C的區(qū)域之后是一連串的dA堿基序列，它們轉(zhuǎn)錄的RNA鏈的末端為一連串U（連續(xù)6個(gè)）。轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)有兩種情況(二).轉(zhuǎn)錄的終止方式1.弱終止子：依賴ρ因子（終止因子)14六.RNA轉(zhuǎn)錄的過程(一).RNA轉(zhuǎn)錄的起始1.核心酶在σ亞基參與下，辯別啟動(dòng)子的識(shí)別部位2.全酶與識(shí)別部位結(jié)合，滑向結(jié)合部位與模板緊密結(jié)合,解鏈3.滑向起始點(diǎn),轉(zhuǎn)錄從起始點(diǎn)開始，合成第一個(gè)三磷酸核苷.(二).RNA轉(zhuǎn)錄的延伸1.σ亞基從全酶中解離2.核心酶的構(gòu)象發(fā)生變化，與模板DNA的結(jié)合變得較為松弛，以一定速度沿3，—5，方向滑動(dòng)3.NTP為底物，在RNA鏈3，—OH末端上生成磷酸二酯鍵(三).RNA轉(zhuǎn)錄的終止1.RNA聚合酶滑動(dòng)到模板的終止部位時(shí)，酶的作用受阻2.RNA聚合酶核心酶模板上脫落3.RNA鏈釋放六.RNA轉(zhuǎn)錄的過程(一).RNA轉(zhuǎn)錄的起始1.核心酶在σ15-35-10pppG或pppA5‘5‘3‘3‘模板鏈E起始延伸終止-35-10pppG或pppA5‘5‘3‘3‘模板鏈E起始16識(shí)別解鏈起始延伸終止識(shí)別17原核生物的mRNA轉(zhuǎn)錄后一般不需要加工，轉(zhuǎn)錄的同時(shí)即進(jìn)行翻譯（半壽期短）。第二節(jié)、RNA轉(zhuǎn)錄后加工修飾一.真核mRNA前體的加工1.5’-末端加上帽子結(jié)構(gòu)0型：m7G5’ppp5’NpI型：m7G5’ppp5’NmpNpII型：m7G5’ppp5’NmpNmp2.3’-末端加上polyA結(jié)構(gòu)真核生物加上：150-200A原核生物加上：50-100A原核生物的mRNA轉(zhuǎn)錄后一般不需要加工，轉(zhuǎn)錄的同時(shí)即第二節(jié)、183.拼接去除內(nèi)含子，連接外顯子3.拼接去除內(nèi)含子，連接外顯子19二.rRNA前體的轉(zhuǎn)錄后加工rRNA基因之間以縱向串聯(lián)的方式重復(fù)排列。

加工過程：1.剪切作用：需核酸酶參與。

2.甲基化修飾：修飾在堿基上。

原核rRNA加工：rRNA含非轉(zhuǎn)錄的間隔區(qū)，其產(chǎn)物中含tRNA真核rRNA加工：

1.5S自成體系加工少無修飾和剪接。

2.45S加工中含剪切和甲基化修飾，需核酸酶。二.rRNA前體的轉(zhuǎn)錄后加工rRNA基因之間以縱向串聯(lián)的201.原核生物rRNA前體加工2.真核生物rRNA前體加工P45RNaseIIIRNaseM16stRNA16s23s5stRNA23s5sP30P17.5P25P71.原核生物rRNA前體加工2.真核生物rRNA前體加工P421三.tRNA前體的加工tRNA前體在tRNA剪切酶的作用下，切成一定在小的tRNA分子1.3’-末端5’-末端及間隔區(qū)切除2.3’-末端加上CCA3.堿基的修飾：甲基化、脫氨和還原作用三.tRNA前體的加工tRNA前體在tRNA剪切酶的作用22某些RNA病毒可以以自身RNA為模板進(jìn)行復(fù)制。不同的RNA病毒復(fù)制方式不同5-RNA533+RNA釋放釋放353355+RNA+RNA-RNA-RNA及

+

RNA的合成方向均為5‘3’第三節(jié)、RNA的復(fù)制合成（RNA指導(dǎo)的RNA合成）如：+RNA的復(fù)制某些RNA病毒可以以自身RNA為模板進(jìn)行復(fù)制。5-RNA23第十二章

RNA的生物合成5‘5‘3‘3‘E第十二章5‘5‘3‘3‘E24學(xué)習(xí)目的與要求：

1.

RNA轉(zhuǎn)錄的概念，機(jī)制及過程2.RNA轉(zhuǎn)錄酶的組成，特點(diǎn)及其作用3.RNA轉(zhuǎn)錄后的加工修飾的方式4.RNA的復(fù)制方式重點(diǎn)：

1.RNA轉(zhuǎn)錄的機(jī)制及過程2.啟動(dòng)子的組成，特點(diǎn)

3.終止子的特點(diǎn)及終止方式4.RNA轉(zhuǎn)錄后的加工修飾方式難點(diǎn)：

1.RNA轉(zhuǎn)錄后的加工修飾的方式

2.RNA轉(zhuǎn)錄的終止方式學(xué)習(xí)目的與要求：25在生物界，RNA合成有兩種方式：一是DNA指導(dǎo)的RNA合成,生物體內(nèi)的主要合成方式。另一種是RNA指導(dǎo)的RNA合成，此種方式常見于病毒。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的初級(jí)轉(zhuǎn)錄本是RNA（RNAprecursor），需經(jīng)加工過程（processing）方具有生物學(xué)活性。第一節(jié).DNA指導(dǎo)的RNA合成一.轉(zhuǎn)錄的概念

DNA攜帶的遺傳信息（基因）傳遞給RNA分子的過程稱轉(zhuǎn)錄（transcription

）。在生物界，RNA合成有兩種方式：一是DNA指導(dǎo)的RNA26二.RNA轉(zhuǎn)錄的機(jī)制1.不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄

不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄:轉(zhuǎn)錄時(shí)，雙鏈DNA中只有一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板，這種轉(zhuǎn)錄方式稱作不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄。

模板鏈(templatestrand)及反意義鏈(antisensestrand):

指導(dǎo)RNA合成的DNA鏈為模板鏈，又稱反意義鏈。

編碼鏈(codingstrand)及有意義鏈(sensestrand)：

不作為轉(zhuǎn)錄的另一條DNA鏈為編碼鏈，又稱有意義鏈。由于基因分布于不同的DNA單鏈中，即某條DNA單鏈對(duì)某個(gè)基因是模板鏈，而對(duì)另一個(gè)基因則是編碼鏈。RNA在轉(zhuǎn)錄時(shí)每次只轉(zhuǎn)錄DNA上的一部分信息這種轉(zhuǎn)錄方式稱作部分轉(zhuǎn)錄。2.部分轉(zhuǎn)錄二.RNA轉(zhuǎn)錄的機(jī)制1.不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄:轉(zhuǎn)錄27不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄部分轉(zhuǎn)錄不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄部分轉(zhuǎn)錄28轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的種類原核生物--多順反子真核生物--單順反子轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的種類原核生物--多順反子真核生物--單順反子29三.RNA聚合酶（DDRP）(一).RNA聚合酶的性質(zhì)模板:

單鏈DNA模板底物：

四種NTP輔因子：

Mg2+/Mn2+合成方向：

RNA5'→3'作用：連接方式–3’，5'磷酸二酯鍵起始核苷酸：5′—末端的常為GTP或ATP三.RNA聚合酶（DDRP）(一).RNA聚合酶的性質(zhì)模板30(二).原核生物（大腸桿菌）的RNA聚合酶組成分子量功能全酶核心酶αββ’σ數(shù)目2111136.5KD150KD160KD70KD11KD識(shí)別起始位點(diǎn)功能不清楚與DNA模板結(jié)合起催化作用與啟動(dòng)子結(jié)合ρ646KD終止因子(二).原核生物（大腸桿菌）的RNA聚合酶組成分子量功能全31(三).真核生物的RNA聚合酶分子量(KDa)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（前體）

種類

分布

A(I)

B(II)

C(III)

核仁

核質(zhì)

核質(zhì)

不敏感(10-3

mol/l)高度敏感

(10-9

-10mol/l)中度敏感

(10-4-5

mol/l)rRNA(18s,28s,5.8s)hnRNA

tRNA,5srRNA

性質(zhì)

活性50～70％20～40％10％500～700～700反應(yīng)條件低離子強(qiáng)度要求Mg2+或Mn2+高離子強(qiáng)度高M(jìn)n2+濃度α—鵝膏蕈堿效應(yīng)

(三).真核生物的RNA聚合酶分子量(KDa)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（前32四.啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子(一).啟動(dòng)子(Promoter)3’5’+1轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)AACTGTATATTATTGACATATAAT5’3’－35序列

Sextama框－10序列Pribnow框1.啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)四.啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子(一).啟動(dòng)子(Promoter)3’5332.真/原核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)原核生物真核生物位置起始部位識(shí)別部位結(jié)合部位特點(diǎn)特點(diǎn)位置Sextama框－35序列－10序列Pribnow框－70序列+1+1Hogness框T/CT/C－25序列CAAN序列生物組成2.真/原核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)原核生物真核生物位置起始部位34(二).轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子：RNA聚合酶起轉(zhuǎn)錄需要的蛋白質(zhì)輔助因子1.通用轉(zhuǎn)錄因子/基本轉(zhuǎn)錄因子（GTF）：識(shí)別起動(dòng)子

如：TFII-X（X=A---F）6種

II類啟動(dòng)必需(RNA聚合酶II識(shí)別的)2.轉(zhuǎn)錄輔助因子：識(shí)別啟動(dòng)子上游元件(二).轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子：RNA聚合酶起轉(zhuǎn)錄需要的蛋白質(zhì)輔助35五.終止子和終止因子(terminater/terminators)(一).終止子的結(jié)構(gòu)五.終止子和終止因子(terminater/terminat36(二).轉(zhuǎn)錄的終止方式1.弱終止子：依賴ρ因子（終止因子)的終止

NusA蛋白識(shí)別DNA鏈上的終止信號(hào)，在ρ因子幫助終止。

2.強(qiáng)終止子：(1)在終止點(diǎn)之前具有一段富含G-C的回文區(qū)域。（2）富含G-C的區(qū)域之后是一連串的dA堿基序列，它們轉(zhuǎn)錄的RNA鏈的末端為一連串U（連續(xù)6個(gè)）。轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)有兩種情況(二).轉(zhuǎn)錄的終止方式1.弱終止子：依賴ρ因子（終止因子)37六.RNA轉(zhuǎn)錄的過程(一).RNA轉(zhuǎn)錄的起始1.核心酶在σ亞基參與下，辯別啟動(dòng)子的識(shí)別部位2.全酶與識(shí)別部位結(jié)合，滑向結(jié)合部位與模板緊密結(jié)合,解鏈3.滑向起始點(diǎn),轉(zhuǎn)錄從起始點(diǎn)開始，合成第一個(gè)三磷酸核苷.(二).RNA轉(zhuǎn)錄的延伸1.σ亞基從全酶中解離2.核心酶的構(gòu)象發(fā)生變化，與模板DNA的結(jié)合變得較為松弛，以一定速度沿3，—5，方向滑動(dòng)3.NTP為底物，在RNA鏈3，—OH末端上生成磷酸二酯鍵(三).RNA轉(zhuǎn)錄的終止1.RNA聚合酶滑動(dòng)到模板的終止部位時(shí)，酶的作用受阻2.RNA聚合酶核心酶模板上脫落3.RNA鏈釋放六.RNA轉(zhuǎn)錄的過程(一).RNA轉(zhuǎn)錄的起始1.核心酶在σ38-35-10pppG或pppA5‘5‘3‘3‘模板鏈E起始延伸終止-35-10pppG或pppA5‘5‘3‘3‘模板鏈E起始39識(shí)別解鏈起始延伸終止識(shí)別40原核生物的mRNA轉(zhuǎn)錄后一般不需要加工，轉(zhuǎn)錄的同時(shí)即進(jìn)行翻譯（半壽期短）。第二節(jié)、RNA轉(zhuǎn)錄后加工修飾一.真核mRNA前體的加工1.5’-末端加上帽子結(jié)構(gòu)0型：m7G5’ppp5’NpI型：m7G5’ppp5’NmpNpII型：m7G5’ppp5’NmpNmp2.3’-末端加上polyA結(jié)構(gòu)真核生物加上：150-200A原核生物加上：50-100A原核生物的mRNA轉(zhuǎn)錄后一般不需要加工