復(fù)旦大學(xué)生物化學(xué)課件生物化學(xué)RNA的生物合成

第十一章RNA的生物合成（轉(zhuǎn)錄）RNABiosynthesis,Transcription張英,Tel:37663E-mail:yingz@第十一章RNA的生物合成張英,Tel:376631轉(zhuǎn)錄RNADNA

轉(zhuǎn)錄(transcription)生物體以DNA為模板合成RNA的過程。也就是把DNA的堿基序列抄錄成RNA的堿基序列。轉(zhuǎn)錄RNADNA轉(zhuǎn)錄(transcri2復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的異同點(diǎn)相同點(diǎn)：不同點(diǎn):復(fù)制轉(zhuǎn)錄

以DNA作模板

雙鏈復(fù)制

模板鏈

需4種NTP

dNTP

NTP

堿基配對

A=T

A=U,T=A

合成方向5’3’

依賴DNA的聚合酶

DDDP

DDRP

多聚核苷酸大分子

半保留式子代

mRNA、tRNA、rRNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的異同點(diǎn)相同點(diǎn)：3參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)原料:

NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:

DNA酶:

RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)

其他蛋白質(zhì)因子參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)原料:NTP(ATP,UTP,GTP,4模板和酶TemplatesandEnzymes第一節(jié)模板和酶第一節(jié)5一、轉(zhuǎn)錄模板結(jié)構(gòu)基因：strucuralgene能轉(zhuǎn)錄出mRNA然后指導(dǎo)蛋白質(zhì)生成的部分。模板鏈：templatestrand可作為模板轉(zhuǎn)錄成RNA的一股鏈。也稱作有意義鏈或Watson鏈。編碼鏈：codingstrand相對于模板鏈的另一股鏈。也稱為反義鏈或Crick鏈。一、轉(zhuǎn)錄模板結(jié)構(gòu)基因：strucuralgene6模板:轉(zhuǎn)錄、翻譯的序列比較5’GCATTAGCTAGCTACTAGC3’DNA3’cgtaatcgatcgatgatcg5’雙鏈轉(zhuǎn)錄5’GCAUUAGCUAGCUACUAGC3’mRNA翻譯NAlaLeuAlaSerTryC肽鏈模板:轉(zhuǎn)錄、翻譯的序列比較5’GCATTAGCTAGC7轉(zhuǎn)錄的不對稱性不對稱轉(zhuǎn)錄：asymmetrictranscriptionDNA雙鏈對一個(gè)基因而言，一股可轉(zhuǎn)錄，另一股不轉(zhuǎn)錄。模板鏈與編碼鏈相對而言轉(zhuǎn)錄的不對稱性不對稱轉(zhuǎn)錄：asymmetrictransc85335模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向53模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向9二、RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄酶：依賴DNA的RNA聚合酶

DNAdependentRNApolymerase

DDRP

二、RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄酶：依賴DNA的RNA聚合酶10原核生物的RNA聚合酶大腸桿菌的RNA聚合酶：2’其中2’稱為核心酶：只有轉(zhuǎn)錄功能亞基：辨別轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)+2’=全酶受利福平或利福霉素（結(jié)核菌藥物）的特異性抑制。原核生物的RNA聚合酶大腸桿菌的RNA聚合酶：2’11核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzym12RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合

RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合13原核生物的RNA聚合酶α:β:β′:σ=4:2:2:0.6利福平或利福霉素特異性抑制原核生物的RNA聚合酶α:β:β′:σ=4:2:2:0.614真核生物的RNA聚合酶RNA聚合酶II可認(rèn)為是真核生物中最重要的RNA聚合酶真核生物的RNA聚合酶RNA聚合酶II可認(rèn)為是真核生物中最重15釀酒酵母的聚合酶Ⅱ的電泳圖譜釀酒酵母的聚合酶Ⅱ的電泳圖譜16羧基末端結(jié)構(gòu)域

(carboxyl-terminaldomain,CTD)RNA聚合酶Ⅱ最大亞基的羧基末端有一段共有序列為(Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser)n重復(fù)序列片段,n=20-60這一序列在RNA聚合酶Ⅱ中是獨(dú)一無二的。所有真核生物的RNA聚合酶Ⅱ都具有CTD，只是共有序列的重復(fù)程度不同。去磷酸化的CTD在轉(zhuǎn)錄起始中發(fā)揮作用。羧基末端結(jié)構(gòu)域RNA聚合酶Ⅱ最大亞基的羧基末端有一段共有序17三、模板與酶的辨認(rèn)結(jié)合原核生物一個(gè)轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子(operon)，包括若干個(gè)結(jié)構(gòu)基因及其上游(upstream)的調(diào)控序列。

5335結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列RNA-polRNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位，稱為啟動(dòng)子(promoter)。三、模板與酶的辨認(rèn)結(jié)合原核生物一個(gè)轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位18三、模板與酶的辨認(rèn)結(jié)合啟動(dòng)區(qū)的保守序列原核生物有兩個(gè)元件-35bp的辨認(rèn)位點(diǎn)：5’-TTGACA--10bp的Pribnow盒:5’-TATAATPu真核生物有多個(gè)元件(如-30的Hogness或TATA盒)。三、模板與酶的辨認(rèn)結(jié)合啟動(dòng)區(qū)的保守序列19RNA聚合酶保護(hù)法目錄RNA聚合酶保護(hù)法目錄20開始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35區(qū)(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10區(qū)1-30-5010-10-40-205335原核生物啟動(dòng)子保守序列RNA-pol辨認(rèn)位點(diǎn)(recognitionsite)55RNA聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因33開始轉(zhuǎn)錄TTGACA-35區(qū)(Pribnowb21

TATA盒

CAAT盒

GC盒

增強(qiáng)子

順式作用元件結(jié)構(gòu)基因-GCGC---CAAT---TATA轉(zhuǎn)錄起始真核生物啟動(dòng)子保守序列TATA盒CAAT盒GC盒增強(qiáng)子順式作用元件結(jié)22轉(zhuǎn)錄過程TheProcessofTranscription第二節(jié)轉(zhuǎn)錄過程第二節(jié)23轉(zhuǎn)錄的過程轉(zhuǎn)錄的過程24（一）轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問題：RNA聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域。DNA雙鏈解開，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板。一、原核生物的轉(zhuǎn)錄過程（一）轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問題：一、原核生物的轉(zhuǎn)錄過程252.DNA雙鏈解開1.RNA聚合酶全酶(2)與模板結(jié)合3.在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反應(yīng)，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物:5-pppG-OH+

NTP5-pppGpN

-OH3+ppi轉(zhuǎn)錄起始過程2.DNA雙鏈解開1.RNA聚合酶全酶(2)與26轉(zhuǎn)錄起始中的事件解鏈形成轉(zhuǎn)錄空泡為首的為三磷酸GTP或ATP轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物(RNA-聚合酶全酶-DNA-pppGpN’-OH)第一個(gè)磷酯鍵形成后，亞基從轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物中脫落下來。RNA聚合酶沿DNA鏈向前移動(dòng)。轉(zhuǎn)錄起始中的事件解鏈27轉(zhuǎn)錄空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol（核心酶）

····DNA

····RNA目錄轉(zhuǎn)錄空泡(transcriptionbubble)：RNA28（二）轉(zhuǎn)錄延長1.亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)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

+PPi（二）轉(zhuǎn)錄延長1.亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變29目錄目錄30轉(zhuǎn)錄的延長轉(zhuǎn)錄的延長3153DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體RNARNA聚合酶53DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體RNARN32轉(zhuǎn)錄的延長轉(zhuǎn)錄的延長是以5’到3’的方向進(jìn)行的。(NMP)n+NTP(NMP)n+1+PPi以G=C、A=U、T=A堿基配對。轉(zhuǎn)錄完成部分的DNA重新形成雙鏈。較長的RNA鏈上有核糖體結(jié)合，說明在某些情況下，轉(zhuǎn)錄的同時(shí)，翻譯已經(jīng)開始進(jìn)行了。轉(zhuǎn)錄的延長轉(zhuǎn)錄的延長是以5’到3’的方向進(jìn)行的。33（三）轉(zhuǎn)錄的終止轉(zhuǎn)錄終止：是RNA聚合酶在模板上的某一位置停頓，RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫離出來。分為依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止和不依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止。（三）轉(zhuǎn)錄的終止轉(zhuǎn)錄終止：是RNA聚合酶在模板上的某一位置停341、依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止Rho因子有ATP酶活力和雜化雙螺旋解螺旋酶活力。

可使RNA-DNA雜化雙鏈的短鏈變性，從而有利于轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中釋放出來。1、依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止Rho因子有ATP酶活力和雜化雙35ATP1.依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止ATP1.依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止362.非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，有些特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出RNA后，RNA產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄。2.非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，有372、非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止2、非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止385`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3

DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`莖環(huán)(stem-loop)/發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGC39莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理5′pppG5335RNA-pol使RNA聚合酶變構(gòu)，使酶不再向下移動(dòng)，轉(zhuǎn)錄停頓。DNA和RNA各自形成自己的局部雙鏈，使雜化鏈

更加不穩(wěn)定，以致轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解體，RNA產(chǎn)物釋放。

接著的一串寡聚U，則更是促進(jìn)RNA新鏈從模板上脫落的促進(jìn)因素。莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理5′pppG5335RNA40二、真核生物的轉(zhuǎn)錄起始（一）轉(zhuǎn)錄起始真核生物的轉(zhuǎn)錄起始上游區(qū)段比原核生物多樣化，轉(zhuǎn)錄起始時(shí)，RNA-pol不直接結(jié)合模板，其起始過程比原核生物復(fù)雜。二、真核生物的轉(zhuǎn)錄起始（一）轉(zhuǎn)錄起始真核生物的轉(zhuǎn)錄起始上游區(qū)41轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒增強(qiáng)子順式作用元件(cis-actingelement)1.

轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段AATAAA切離加尾轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)修飾點(diǎn)外顯子翻譯起始點(diǎn)內(nèi)含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚體轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒增強(qiáng)子順式作用元件(422.

轉(zhuǎn)錄因子能直接、間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋白質(zhì)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種，統(tǒng)稱為反式作用因子(trans-actingfactors)。反式作用因子中，直接或間接結(jié)合RNA聚合酶的，則稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactors,TF)。2.轉(zhuǎn)錄因子能直接、間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋43參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ

參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ443.轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物(pre-initiationcomplex,PIC)

真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子。3.轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物真核生物RNA-pol不與DNA分子直45POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡ催化轉(zhuǎn)錄的PICPOL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA復(fù)合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC組裝完成，TFⅡH使CTD磷酸化POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡ催化轉(zhuǎn)錄的PI464.拼板理論(piecingtheory)一個(gè)真核生物基因的轉(zhuǎn)錄需要3至5個(gè)轉(zhuǎn)錄因子。轉(zhuǎn)錄因子之間互相結(jié)合，生成有活性，有專一性的復(fù)合物，再與RNA聚合酶搭配而有針對性地結(jié)合、轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的基因。4.拼板理論(piecingtheory)一個(gè)真核生物47（二）轉(zhuǎn)錄延長真核生物轉(zhuǎn)錄延長過程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象。RNA-pol前移處處都遇上核小體。轉(zhuǎn)錄延長過程中可以觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。（二）轉(zhuǎn)錄延長真核生物轉(zhuǎn)錄延長過程與原核生物大致相似，但因有48RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄延長中的核小體移位轉(zhuǎn)錄方向RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄延長中的495------AAUAAA-5------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)55333加尾AAAAAAA······3mRNA（三）轉(zhuǎn)錄終止——和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)。5------AAUAAA-5------AAUAAA50真核生物轉(zhuǎn)錄終止的特點(diǎn)真核生物mRNA帶有聚腺苷酸尾巴的結(jié)構(gòu)，這是轉(zhuǎn)錄之后加上的。在模板鏈讀碼框架的3’端之后，常有一組共同序列AATAAA，再下游還有相當(dāng)多的GT序列，這些序列稱為轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)。真核生物轉(zhuǎn)錄終止的特點(diǎn)真核生物mRNA帶有聚腺苷酸尾巴的結(jié)構(gòu)51轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的相似之處都以DNA為模板需要核苷酸作原料，從5’到3’延長；生成磷酸二酯鍵以連接核苷酸都遵從堿基配對規(guī)律都需要依賴DNA的聚合酶產(chǎn)物都是很長的多核苷酸轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的相似之處都以DNA為模板52轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的區(qū)別轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的區(qū)別53真核生物的轉(zhuǎn)錄后修飾Post-transcriptionalModification第三節(jié)真核生物的轉(zhuǎn)錄后修飾第三節(jié)54轉(zhuǎn)錄后的修飾轉(zhuǎn)錄生成的RNA，稱為初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。無論在真核生物或原核生物中，初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物都經(jīng)過一定程度的修飾加工，才能表現(xiàn)其功能。轉(zhuǎn)錄后的修飾轉(zhuǎn)錄生成的RNA，稱為初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。55幾種主要的修飾方式1.剪接(splicing)2.剪切(cleavage)3.

修飾(modification)4.

添加(addition)幾種主要的修飾方式1.剪接(splicing)2.剪切(56一、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（一）首、尾的修飾

5端形成帽子結(jié)構(gòu)(m7GpppGp—)3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)一、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（一）首、尾的修飾5端57帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)585pppGp…5GpppGp…pppG

ppi鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶5

m7GpppGp…甲基轉(zhuǎn)移酶SAM帽子結(jié)構(gòu)的生成5ppGp…磷酸酶

Pi5pppGp…5GpppGp…pppGppi鳥苷酸595’加帽轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的第一個(gè)核苷酸pppG水解成5’-ppG或5’-pG與另一個(gè)三磷酸鳥苷生成三磷酸雙鳥苷第二個(gè)鳥嘌呤被甲基化加帽出現(xiàn)在hnRNA中，說明可能在細(xì)胞核中完成，并在剪接之前。5’加帽轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的第一個(gè)核苷酸pppG水解成5’-ppG或5603’端加上聚腺苷酸尾巴真核生物mRNA中polyA的出現(xiàn)是不依賴于DNA模板的。加入polyA之前，先由核酸外切酶切去3’末端一些過剩的核苷酸，然后加入polyA。3’端修飾也是在細(xì)胞核中，在剪接之前進(jìn)行的。polyA的有無與長短，是維持mRNA作為翻譯模板的活性，以及增加mRNA本身的穩(wěn)定性。3’端加上聚腺苷酸尾巴真核生物mRNA中polyA的出現(xiàn)是613’端修飾示意圖3’端修飾示意圖62（二）mRNA的剪接1.

hnRNA

和snRNA核內(nèi)的初級mRNA稱為雜化核RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)snRNA(smallnuclearRNA)核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核酸蛋白體（并接體,splicesome）snRNA（二）mRNA的剪接1.hnRNA和snRNA核內(nèi)的63真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個(gè)編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因。斷裂基因(splitegene)CABD編碼區(qū)A、B、C、D非編碼區(qū)真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個(gè)編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)642.外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)外顯子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。2.外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)外顯子65雞卵清蛋白基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟的mRNA雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾雞卵清蛋白基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟的mRN66雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNAmRNA雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNAmRNA67真核細(xì)胞mRNA的剪接DNA模板與hnRNA是完全配對的，而成熟的mRNA與hnRNA或DNA雜交都只是部分配對。因此真核生物的基因有斷裂性。真核細(xì)胞mRNA的剪接DNA模板與hnRNA是完全配對的，而683.

內(nèi)含子的分類根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常把內(nèi)含子分為4類。I：主要存在于線粒體、葉綠體及某些低等真核生物的rRNA基因；II：也發(fā)現(xiàn)于線粒體、葉綠體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是mRNA；III：是常見的形成套索結(jié)構(gòu)后剪接，大多數(shù)mRNA基因有此類內(nèi)含子；IV：是tRNA基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中的內(nèi)含子，剪接過程需酶及ATP。3.內(nèi)含子的分類根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常把內(nèi)含子694.mRNA的剪接——除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子連接。snRNP與hnRNA結(jié)合成為并接體①目錄4.mRNA的剪接——除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子70②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U271pG-OH(ppG-OH,pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)第二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)UpAGpU外顯子1內(nèi)含子外顯子2G-OHUpUpGpA剪接過程的二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)

(twicetransesterification)

pG-OHU-OHGpUpGpA第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)第二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)72?RNA編輯作用說明，基因的編碼序列經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后加工，是可有多用途分化的，因此也稱為分化加工(differentialRNAprocessing)。5.mRNA的編輯(mRNAediting)人類apoB基因mRNA（14500個(gè)核苷酸）肝臟apoB100（分子量為500000）腸道細(xì)胞apoB48（分子量為240000）mRNA編輯?RNA編輯作用說明，基因的編碼序列經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后加工，是可有73內(nèi)含子的功能內(nèi)含子有利于物種的進(jìn)化選擇調(diào)節(jié)功能特殊性編碼酶分子內(nèi)含子的功能內(nèi)含子有利于物種的進(jìn)化選擇74tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工初級產(chǎn)物中有5’端的16個(gè)堿基和反密碼子后的14個(gè)堿基需要去除。tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工初級產(chǎn)物中有5’端的16個(gè)堿基和反密碼子75二、tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工tRNA前體RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA二、tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工tRNA前體RNApolⅢTGG76RNAaseP、內(nèi)切酶RNAaseP、內(nèi)切酶77tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶、連接酶ADPATPtRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶、連接酶ADPATP78堿基修飾（2）還原反應(yīng)如：UDHU（3）核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)如：Uψ（4）脫氨反應(yīng)如：AI如：AAm（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）堿基修飾（2）還原反應(yīng)如：UDHU（3）核苷內(nèi)的79涉及加工的反應(yīng)甲基化還原核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)脫氨反應(yīng)3’端加上CCA-OH涉及加工的反應(yīng)甲基化80三、rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄45S-rRNA剪接18S-rRNA5.8S和28S-rRNArDNA內(nèi)含子內(nèi)含子28S5.8S18S三、rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄45S-rRNA剪接18S81rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工豐富基因：染色體上一些相似或完全一樣的縱列串聯(lián)基因單位的重復(fù)。真核細(xì)胞的rRNA基因?qū)儆谪S富基因。45s的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是三種rRNA的前體，經(jīng)過剪接后形成核糖體小亞基的18SrRNA，其余形成5.8S及28S的rRNA。rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工豐富基因：染色體上一些相似或完全一樣的縱82四膜蟲rRNA的結(jié)構(gòu)四膜蟲rRNA的結(jié)構(gòu)83四膜蟲rRNA內(nèi)含子的二級結(jié)構(gòu)四膜蟲rRNA的剪接采用自我剪接方式5′-端核苷酸序列四膜蟲rRNA內(nèi)含子的二級結(jié)構(gòu)四膜蟲rRNA的剪接采用自我剪84核酶(ribozyme)核酶：RNA本身具有催化活性，此種由RNA發(fā)揮催化作用的酶，稱為核酶。最簡單的核酶呈槌頭結(jié)構(gòu)。核酶(ribozyme)核酶：RNA本身具有催化活性，此種由85最簡單的核酶二級結(jié)構(gòu)——槌頭狀結(jié)構(gòu)(hammerheadstructure)底物部分通常為60個(gè)核苷酸左右同一分子上包括有催化部份和底物部份催化部份和底物部份組成錘頭結(jié)構(gòu)除rRNA外，tRNA、mRNA的加工也可采用自我剪接方式。最簡單的核酶二級結(jié)構(gòu)——槌頭狀結(jié)構(gòu)底物部分通常為60個(gè)核苷酸86核酶研究的意義核酶的發(fā)現(xiàn)，對中心法則作了重要補(bǔ)充；核酶的發(fā)現(xiàn)是對傳統(tǒng)酶學(xué)的挑戰(zhàn)；對進(jìn)化的研究有幫助；利用核酶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成人工核酶,應(yīng)用于疾病的治療。核酶研究的意義核酶的發(fā)現(xiàn)，對中心法則作了重要補(bǔ)充；87人工設(shè)計(jì)的核酶粗線表示合成的核酸分子細(xì)線表示天然的核酸分子X表示一致性序列箭頭表示切斷點(diǎn)人工設(shè)計(jì)的核酶粗線表示合成的核酸分子88附錄附錄89GOH3′G5′OH5′3′GOH414G

3995′3′3955′3′E1E2I四膜蟲RNA的自我剪接5′3′L19RNA具有催化活性的片段GOH3′G5′OH5′3′GOH414G3995′3′390首先發(fā)現(xiàn)的核酶：L19RNA

具催化活性：核苷酸轉(zhuǎn)移酶2CpCpCpCpCpCp6+Cp4磷酸二酯酶CpCpCpCpCCp4+pC磷酸轉(zhuǎn)移酶Cp4Cp——Cp4C+UpCpUp限制性內(nèi)切酶RNA-CUCURNA’+CUCU反應(yīng)具有專一性：只催化RNA，對DNA有競爭性抑制劑：dpC5，Ki=260mol/LUpCpU首先發(fā)現(xiàn)的核酶：L19RNA具催化活性：UpCpU91第十一章RNA的生物合成（轉(zhuǎn)錄）RNABiosynthesis,Transcription張英,Tel:37663E-mail:yingz@第十一章RNA的生物合成張英,Tel:3766392轉(zhuǎn)錄RNADNA

轉(zhuǎn)錄(transcription)生物體以DNA為模板合成RNA的過程。也就是把DNA的堿基序列抄錄成RNA的堿基序列。轉(zhuǎn)錄RNADNA轉(zhuǎn)錄(transcri93復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的異同點(diǎn)相同點(diǎn)：不同點(diǎn):復(fù)制轉(zhuǎn)錄

以DNA作模板

雙鏈復(fù)制

模板鏈

需4種NTP

dNTP

NTP

堿基配對

A=T

A=U,T=A

合成方向5’3’

依賴DNA的聚合酶

DDDP

DDRP

多聚核苷酸大分子

半保留式子代

mRNA、tRNA、rRNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的異同點(diǎn)相同點(diǎn)：94參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)原料:

NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:

DNA酶:

RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)

其他蛋白質(zhì)因子參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)原料:NTP(ATP,UTP,GTP,95模板和酶TemplatesandEnzymes第一節(jié)模板和酶第一節(jié)96一、轉(zhuǎn)錄模板結(jié)構(gòu)基因：strucuralgene能轉(zhuǎn)錄出mRNA然后指導(dǎo)蛋白質(zhì)生成的部分。模板鏈：templatestrand可作為模板轉(zhuǎn)錄成RNA的一股鏈。也稱作有意義鏈或Watson鏈。編碼鏈：codingstrand相對于模板鏈的另一股鏈。也稱為反義鏈或Crick鏈。一、轉(zhuǎn)錄模板結(jié)構(gòu)基因：strucuralgene97模板:轉(zhuǎn)錄、翻譯的序列比較5’GCATTAGCTAGCTACTAGC3’DNA3’cgtaatcgatcgatgatcg5’雙鏈轉(zhuǎn)錄5’GCAUUAGCUAGCUACUAGC3’mRNA翻譯NAlaLeuAlaSerTryC肽鏈模板:轉(zhuǎn)錄、翻譯的序列比較5’GCATTAGCTAGC98轉(zhuǎn)錄的不對稱性不對稱轉(zhuǎn)錄：asymmetrictranscriptionDNA雙鏈對一個(gè)基因而言，一股可轉(zhuǎn)錄，另一股不轉(zhuǎn)錄。模板鏈與編碼鏈相對而言轉(zhuǎn)錄的不對稱性不對稱轉(zhuǎn)錄：asymmetrictransc995335模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向53模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向100二、RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄酶：依賴DNA的RNA聚合酶

DNAdependentRNApolymerase

DDRP

二、RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄酶：依賴DNA的RNA聚合酶101原核生物的RNA聚合酶大腸桿菌的RNA聚合酶：2’其中2’稱為核心酶：只有轉(zhuǎn)錄功能亞基：辨別轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)+2’=全酶受利福平或利福霉素（結(jié)核菌藥物）的特異性抑制。原核生物的RNA聚合酶大腸桿菌的RNA聚合酶：2’102核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzym103RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合

RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合104原核生物的RNA聚合酶α:β:β′:σ=4:2:2:0.6利福平或利福霉素特異性抑制原核生物的RNA聚合酶α:β:β′:σ=4:2:2:0.6105真核生物的RNA聚合酶RNA聚合酶II可認(rèn)為是真核生物中最重要的RNA聚合酶真核生物的RNA聚合酶RNA聚合酶II可認(rèn)為是真核生物中最重106釀酒酵母的聚合酶Ⅱ的電泳圖譜釀酒酵母的聚合酶Ⅱ的電泳圖譜107羧基末端結(jié)構(gòu)域

(carboxyl-terminaldomain,CTD)RNA聚合酶Ⅱ最大亞基的羧基末端有一段共有序列為(Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser)n重復(fù)序列片段,n=20-60這一序列在RNA聚合酶Ⅱ中是獨(dú)一無二的。所有真核生物的RNA聚合酶Ⅱ都具有CTD，只是共有序列的重復(fù)程度不同。去磷酸化的CTD在轉(zhuǎn)錄起始中發(fā)揮作用。羧基末端結(jié)構(gòu)域RNA聚合酶Ⅱ最大亞基的羧基末端有一段共有序108三、模板與酶的辨認(rèn)結(jié)合原核生物一個(gè)轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子(operon)，包括若干個(gè)結(jié)構(gòu)基因及其上游(upstream)的調(diào)控序列。

5335結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列RNA-polRNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位，稱為啟動(dòng)子(promoter)。三、模板與酶的辨認(rèn)結(jié)合原核生物一個(gè)轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位109三、模板與酶的辨認(rèn)結(jié)合啟動(dòng)區(qū)的保守序列原核生物有兩個(gè)元件-35bp的辨認(rèn)位點(diǎn)：5’-TTGACA--10bp的Pribnow盒:5’-TATAATPu真核生物有多個(gè)元件(如-30的Hogness或TATA盒)。三、模板與酶的辨認(rèn)結(jié)合啟動(dòng)區(qū)的保守序列110RNA聚合酶保護(hù)法目錄RNA聚合酶保護(hù)法目錄111開始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35區(qū)(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10區(qū)1-30-5010-10-40-205335原核生物啟動(dòng)子保守序列RNA-pol辨認(rèn)位點(diǎn)(recognitionsite)55RNA聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因33開始轉(zhuǎn)錄TTGACA-35區(qū)(Pribnowb112

TATA盒

CAAT盒

GC盒

增強(qiáng)子

順式作用元件結(jié)構(gòu)基因-GCGC---CAAT---TATA轉(zhuǎn)錄起始真核生物啟動(dòng)子保守序列TATA盒CAAT盒GC盒增強(qiáng)子順式作用元件結(jié)113轉(zhuǎn)錄過程TheProcessofTranscription第二節(jié)轉(zhuǎn)錄過程第二節(jié)114轉(zhuǎn)錄的過程轉(zhuǎn)錄的過程115（一）轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問題：RNA聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域。DNA雙鏈解開，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板。一、原核生物的轉(zhuǎn)錄過程（一）轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問題：一、原核生物的轉(zhuǎn)錄過程1162.DNA雙鏈解開1.RNA聚合酶全酶(2)與模板結(jié)合3.在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反應(yīng)，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物:5-pppG-OH+

NTP5-pppGpN

-OH3+ppi轉(zhuǎn)錄起始過程2.DNA雙鏈解開1.RNA聚合酶全酶(2)與117轉(zhuǎn)錄起始中的事件解鏈形成轉(zhuǎn)錄空泡為首的為三磷酸GTP或ATP轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物(RNA-聚合酶全酶-DNA-pppGpN’-OH)第一個(gè)磷酯鍵形成后，亞基從轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物中脫落下來。RNA聚合酶沿DNA鏈向前移動(dòng)。轉(zhuǎn)錄起始中的事件解鏈118轉(zhuǎn)錄空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol（核心酶）

····DNA

····RNA目錄轉(zhuǎn)錄空泡(transcriptionbubble)：RNA119（二）轉(zhuǎn)錄延長1.亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)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

+PPi（二）轉(zhuǎn)錄延長1.亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變120目錄目錄121轉(zhuǎn)錄的延長轉(zhuǎn)錄的延長12253DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體RNARNA聚合酶53DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體RNARN123轉(zhuǎn)錄的延長轉(zhuǎn)錄的延長是以5’到3’的方向進(jìn)行的。(NMP)n+NTP(NMP)n+1+PPi以G=C、A=U、T=A堿基配對。轉(zhuǎn)錄完成部分的DNA重新形成雙鏈。較長的RNA鏈上有核糖體結(jié)合，說明在某些情況下，轉(zhuǎn)錄的同時(shí)，翻譯已經(jīng)開始進(jìn)行了。轉(zhuǎn)錄的延長轉(zhuǎn)錄的延長是以5’到3’的方向進(jìn)行的。124（三）轉(zhuǎn)錄的終止轉(zhuǎn)錄終止：是RNA聚合酶在模板上的某一位置停頓，RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫離出來。分為依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止和不依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止。（三）轉(zhuǎn)錄的終止轉(zhuǎn)錄終止：是RNA聚合酶在模板上的某一位置停1251、依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止Rho因子有ATP酶活力和雜化雙螺旋解螺旋酶活力。

可使RNA-DNA雜化雙鏈的短鏈變性，從而有利于轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中釋放出來。1、依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止Rho因子有ATP酶活力和雜化雙126ATP1.依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止ATP1.依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止1272.非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，有些特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出RNA后，RNA產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄。2.非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，有1282、非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止2、非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止1295`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3

DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`莖環(huán)(stem-loop)/發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGC130莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理5′pppG5335RNA-pol使RNA聚合酶變構(gòu)，使酶不再向下移動(dòng)，轉(zhuǎn)錄停頓。DNA和RNA各自形成自己的局部雙鏈，使雜化鏈

更加不穩(wěn)定，以致轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解體，RNA產(chǎn)物釋放。

接著的一串寡聚U，則更是促進(jìn)RNA新鏈從模板上脫落的促進(jìn)因素。莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理5′pppG5335RNA131二、真核生物的轉(zhuǎn)錄起始（一）轉(zhuǎn)錄起始真核生物的轉(zhuǎn)錄起始上游區(qū)段比原核生物多樣化，轉(zhuǎn)錄起始時(shí)，RNA-pol不直接結(jié)合模板，其起始過程比原核生物復(fù)雜。二、真核生物的轉(zhuǎn)錄起始（一）轉(zhuǎn)錄起始真核生物的轉(zhuǎn)錄起始上游區(qū)132轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒增強(qiáng)子順式作用元件(cis-actingelement)1.

轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段AATAAA切離加尾轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)修飾點(diǎn)外顯子翻譯起始點(diǎn)內(nèi)含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚體轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒增強(qiáng)子順式作用元件(1332.

轉(zhuǎn)錄因子能直接、間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋白質(zhì)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種，統(tǒng)稱為反式作用因子(trans-actingfactors)。反式作用因子中，直接或間接結(jié)合RNA聚合酶的，則稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactors,TF)。2.轉(zhuǎn)錄因子能直接、間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋134參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ

參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ1353.轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物(pre-initiationcomplex,PIC)

真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子。3.轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物真核生物RNA-pol不與DNA分子直136POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡ催化轉(zhuǎn)錄的PICPOL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA復(fù)合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC組裝完成，TFⅡH使CTD磷酸化POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡ催化轉(zhuǎn)錄的PI1374.拼板理論(piecingtheory)一個(gè)真核生物基因的轉(zhuǎn)錄需要3至5個(gè)轉(zhuǎn)錄因子。轉(zhuǎn)錄因子之間互相結(jié)合，生成有活性，有專一性的復(fù)合物，再與RNA聚合酶搭配而有針對性地結(jié)合、轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的基因。4.拼板理論(piecingtheory)一個(gè)真核生物138（二）轉(zhuǎn)錄延長真核生物轉(zhuǎn)錄延長過程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象。RNA-pol前移處處都遇上核小體。轉(zhuǎn)錄延長過程中可以觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。（二）轉(zhuǎn)錄延長真核生物轉(zhuǎn)錄延長過程與原核生物大致相似，但因有139RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄延長中的核小體移位轉(zhuǎn)錄方向RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄延長中的1405------AAUAAA-5------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)55333加尾AAAAAAA······3mRNA（三）轉(zhuǎn)錄終止——和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)。5------AAUAAA-5------AAUAAA141真核生物轉(zhuǎn)錄終止的特點(diǎn)真核生物mRNA帶有聚腺苷酸尾巴的結(jié)構(gòu)，這是轉(zhuǎn)錄之后加上的。在模板鏈讀碼框架的3’端之后，常有一組共同序列AATAAA，再下游還有相當(dāng)多的GT序列，這些序列稱為轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)。真核生物轉(zhuǎn)錄終止的特點(diǎn)真核生物mRNA帶有聚腺苷酸尾巴的結(jié)構(gòu)142轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的相似之處都以DNA為模板需要核苷酸作原料，從5’到3’延長；生成磷酸二酯鍵以連接核苷酸都遵從堿基配對規(guī)律都需要依賴DNA的聚合酶產(chǎn)物都是很長的多核苷酸轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的相似之處都以DNA為模板143轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的區(qū)別轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的區(qū)別144真核生物的轉(zhuǎn)錄后修飾Post-transcriptionalModification第三節(jié)真核生物的轉(zhuǎn)錄后修飾第三節(jié)145轉(zhuǎn)錄后的修飾轉(zhuǎn)錄生成的RNA，稱為初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。無論在真核生物或原核生物中，初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物都經(jīng)過一定程度的修飾加工，才能表現(xiàn)其功能。轉(zhuǎn)錄后的修飾轉(zhuǎn)錄生成的RNA，稱為初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。146幾種主要的修飾方式1.剪接(splicing)2.剪切(cleavage)3.

修飾(modification)4.

添加(addition)幾種主要的修飾方式1.剪接(splicing)2.剪切(147一、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（一）首、尾的修飾

5端形成帽子結(jié)構(gòu)(m7GpppGp—)3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)一、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（一）首、尾的修飾5端148帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)1495pppGp…5GpppGp…pppG

ppi鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶5

m7GpppGp…甲基轉(zhuǎn)移酶SAM帽子結(jié)構(gòu)的生成5ppGp…磷酸酶

Pi5pppGp…5GpppGp…pppGppi鳥苷酸1505’加帽轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的第一個(gè)核苷酸pppG水解成5’-ppG或5’-pG與另一個(gè)三磷酸鳥苷生成三磷酸雙鳥苷第二個(gè)鳥嘌呤被甲基化加帽出現(xiàn)在hnRNA中，說明可能在細(xì)胞核中完成，并在剪接之前。5’加帽轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的第一個(gè)核苷酸pppG水解成5’-ppG或51513’端加上聚腺苷酸尾巴真核生物mRNA中polyA的出現(xiàn)是不依賴于DNA模板的。加入polyA之前，先由核酸外切酶切去3’末端一些過剩的核苷酸，然后加入polyA。3’端修飾也是在細(xì)胞核中，在剪接之前進(jìn)行的。polyA的有無與長短，是維持mRNA作為翻譯模板的活性，以及增加mRNA本身的穩(wěn)定性。3’端加上聚腺苷酸尾巴真核生物mRNA中polyA的出現(xiàn)是1523’端修飾示意圖3’端修飾示意圖153（二）mRNA的剪接1.

hnRNA

和snRNA核內(nèi)的初級mRNA稱為雜化核RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)snRNA(smallnuclearRNA)核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核酸蛋白體（并接體,splicesome）snRNA（二）mRNA的剪接1.hnRNA和snRNA核內(nèi)的154真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個(gè)編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因。斷裂基因(splitegene)CABD編碼區(qū)A、B、C、D非編碼區(qū)真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個(gè)編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)1552.外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)外顯子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。2.外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)外顯子156雞卵清蛋白基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟的mRNA雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾雞卵清蛋白基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟的mRN157雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNAmRNA雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNAmRNA158真核細(xì)胞mRNA的剪接DNA模板與hnRNA是完全配對的，而成熟的mRNA與hnRNA或DNA雜交都只是部分配對。因此真核生物的基因有斷裂性。真核細(xì)胞mRNA的剪接DNA模板與hnRNA是完全配對的，而1593.

內(nèi)含子的分類根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常把內(nèi)含子分為4類。I：主要存在于線粒體、葉綠體及某些低等真核生物的rRNA基因；II：也發(fā)現(xiàn)于線粒體、葉綠體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是mRNA；III：是常見的形成套索結(jié)構(gòu)后剪接，大多數(shù)mRNA基因有此類內(nèi)含子；IV：是tRNA基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中的內(nèi)含子，剪接過程需酶及ATP。3.內(nèi)含子的分類根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常把內(nèi)含子1604.mRNA的剪接——除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子連接。snRNP與hnRNA結(jié)合成為并接體①目錄4.mRNA的剪接——除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子161②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1