真核生物轉(zhuǎn)錄

關(guān)于真核生物轉(zhuǎn)錄第一頁，共五十九頁，2022年，8月28日一真核生物轉(zhuǎn)錄酶及相關(guān)因子（一）真核生物的RNA聚合酶

三種RNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,它們專一地轉(zhuǎn)錄不同的基因,其轉(zhuǎn)錄過程和產(chǎn)物已各不相同.三種RNA聚合酶對(duì)鵝膏覃堿的敏感性反應(yīng)不同.第二頁，共五十九頁，2022年，8月28日第三頁，共五十九頁，2022年，8月28日(二)RNA聚合酶Ⅱ的啟動(dòng)子核心啟動(dòng)子（corepromoter）上游啟動(dòng)子元件（upstreampromoterelement，UPE）第四頁，共五十九頁，2022年，8月28日1、核心啟動(dòng)子

●定義：指保證RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)及轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游TATA區(qū)●作用：選擇正確的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，保證精確起始TATA常在-25bp左右，相當(dāng)于原核的-10序列T85A97T93A85A63A83A50第五頁，共五十九頁，2022年，8月28日2、上游啟動(dòng)子元件●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等●作用：控制轉(zhuǎn)錄起始頻率。CAAT：-70--80bpGGGCGG：-80--110bp第六頁，共五十九頁，2022年，8月28日第七頁，共五十九頁，2022年，8月28日EukaryoticPromoters“IwouldliketohaveTATAboxandInitiatorasmypromoter.Whatwouldyoulike?”“Well,IpreferBREandDPE.”第八頁，共五十九頁，2022年，8月28日TATA區(qū)：使轉(zhuǎn)錄精確地起始。CAAT區(qū)和GC區(qū)又稱為上游啟動(dòng)子元件(upstreampromoterelement，UPE)或稱上游激活序列(upstreamactivatingsequence，UAS)主要控制轉(zhuǎn)錄起始頻率，基本上不參與起始位點(diǎn)的確定。盡管這3種啟動(dòng)子區(qū)序列都有著重要功能，但并不是每個(gè)基因的啟動(dòng)子區(qū)都包含這3種序列。有些基因，如組蛋白H2B，不含GC區(qū)，但有兩個(gè)CAAT區(qū)，一個(gè)TATA區(qū)。第九頁，共五十九頁，2022年，8月28日SV40早期啟動(dòng)子組蛋白H2B

TATACAATGC第十頁，共五十九頁，2022年，8月28日增強(qiáng)子及其功能增強(qiáng)子的發(fā)現(xiàn)從SV40開始，在SV40的轉(zhuǎn)錄單元上發(fā)現(xiàn)它的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游約200bp處有兩段72bp長的重復(fù)序列，它們不是啟動(dòng)子的一部分，但能增強(qiáng)或促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的起始，除去這兩段序列會(huì)大大降低這些基因的轉(zhuǎn)錄水平。能強(qiáng)化轉(zhuǎn)錄起始的序列為增強(qiáng)子或強(qiáng)化子(enhancer)。后來在許多基因的啟動(dòng)區(qū)中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了增強(qiáng)子的存在。第十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日增強(qiáng)子的性質(zhì)1增強(qiáng)效應(yīng)十分明顯:10---200倍,甚至上千倍2增強(qiáng)效應(yīng)與其位置和取向無關(guān)3大多為重復(fù)序列,其內(nèi)部常有一個(gè)核心序列TGGAAA4其增強(qiáng)效應(yīng)有嚴(yán)密的組織性和細(xì)胞特異性,只有特定的轉(zhuǎn)錄因子參與才能發(fā)揮其功能5沒有基因?qū)Ｒ恍?與不同的基因組合均表現(xiàn)增強(qiáng)效應(yīng)6許多增強(qiáng)子還受外部金屬離子等調(diào)控第十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日TranscriptionisactivatedEnhancerTranscriptionisrepressedSilencerRepressorActivator第十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒

增強(qiáng)子順式作用元件(cis-actingelement)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DNA分子上具有的可影響轉(zhuǎn)錄的各種組分第十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日GeneralTranscriptionFactorsandInitiationProkaryoticRNApolymerasepre-initiationcomplexEukaryoticRNApolymeraseII:“Ineedhelpfromotherproteins.”第十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日三.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)，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)。第十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ

CTD:RNA聚合酶β亞基羧基末端的結(jié)構(gòu)域第十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日TAFIIs:TBP-AssociatedFactorsIITBP:TATA-BindingProtein第十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄延伸轉(zhuǎn)錄終止二、真核生物轉(zhuǎn)錄的基本過程第十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日（一）轉(zhuǎn)錄起始真核生物和原核生物的RNA-pol種類不同，結(jié)合模板的特性不一樣。轉(zhuǎn)錄起始時(shí)，原核生物RNA-pol可直接結(jié)合模板，而真核生物的RNA聚合酶需與多種蛋白因子的相互作用才能結(jié)合模板。第二十頁，共五十九頁，2022年，8月28日轉(zhuǎn)錄起始：轉(zhuǎn)錄因子和RNApolⅡ按照一定的次序，通過招募的方式形成預(yù)轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物（pre-initiationcomplex）的過程。ＴＦⅡＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、H

第二十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ

CTD:RNA聚合酶β亞基羧基末端的結(jié)構(gòu)域第二十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日

轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄復(fù)合體TBPTAFsTFIIATFIIBTFIIFPolIITFIIERNApolⅡ的轉(zhuǎn)錄起始●真核生物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物第二十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日POL-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磷酸化羧基末端的結(jié)構(gòu)域第二十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日(二)轉(zhuǎn)錄的延伸RNA聚合酶離開啟動(dòng)子，沿DNA鏈移動(dòng)并使新生RNA鏈不斷伸長的過程。轉(zhuǎn)錄起始后直到形成9個(gè)核苷酸短鏈?zhǔn)峭ㄟ^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鏈上掉下來并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄重新開始。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)錄就進(jìn)入正常的延伸階段。第二十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄延長中的核小體移位和解聚轉(zhuǎn)錄方向第二十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日轉(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。第二十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日RNA鏈的延伸圖解3′5′RNA-DNA雜交螺旋聚合酶的移動(dòng)方向新生RNA復(fù)鏈解鏈有義鏈模板鏈（反義鏈）延長部位第二十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日5------AAUAAA-5------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)55333加尾AAAAAAA······3mRNA（三）真核生物轉(zhuǎn)錄終止——和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)。第二十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日真核生物和原核生物轉(zhuǎn)錄的差別

DNA核核糖體新生蛋白質(zhì)真核生物原核生物mRNA前體轉(zhuǎn)運(yùn)加工mRNAmRNARNA聚合酶不相同啟動(dòng)子不同轉(zhuǎn)錄后RNA加工修飾不同

是否需要轉(zhuǎn)錄因子第三十頁，共五十九頁，2022年，8月28日三真核生物RNA的成熟（一）、mRNA的的成熟（二）、tRNA的成熟（三）、rRNA的成熟（四）、RNA編輯第三十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日真核細(xì)胞mRNA的加工5′

“帽子”PolyA

3′

m7G-5′ppp-N-3′pAAAAAAA-OH5′端接上一個(gè)“帽子”(CAP)結(jié)構(gòu)

3′端添加PolyA“尾巴”,由RNA末端核苷酸轉(zhuǎn)移酶催化剪接：剪去內(nèi)含子(intron)，拼接外顯子(extron)第三十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日1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)第三十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日第三十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日5pppGp…5GpppGp…pppGppi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Pi第三十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日帽子結(jié)構(gòu)帽子0:m7GpppX,N7甲基鳥嘌呤核苷酸帽子1:m7GpppXm,帽子0后第一個(gè)核苷酸2位氧甲基化,這是除單細(xì)胞真核生物外其它真核生物的主要帽子形式帽子2:m7GpppXmpYm,帽子0后第二個(gè)核苷酸2位氧甲基化帽子結(jié)構(gòu)中甲基供體為S-腺苷甲硫氨酸(SAM)第三十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日帽子結(jié)構(gòu)的生理功能1帽子結(jié)構(gòu)為核糖體識(shí)別mRNA提供了信號(hào),帽子0結(jié)構(gòu)是核糖體識(shí)別mRNA所必須的.2帽子結(jié)構(gòu)增加mRNA的穩(wěn)定性,保護(hù)mRNA免受5’外切核酸酶的降解.3帽子結(jié)構(gòu)還能有助于成熟的mRNA的轉(zhuǎn)運(yùn).第三十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日5------AAUAAA-5------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)55333加尾AAAAAAA······3mRNA真核生物轉(zhuǎn)錄后加尾修飾——和轉(zhuǎn)錄終止密切相關(guān)。第三十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日3’端加尾多聚腺苷酸尾巴AAUAAA：★準(zhǔn)確切割★加poly（A）第三十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)外顯子在斷裂基因及其初級(jí)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。2mRNA的剪接核內(nèi)的初級(jí)mRNA稱為核不均一RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)第四十頁，共五十九頁，2022年，8月28日Fig.14.1第四十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日剪接信號(hào)哺乳動(dòng)物5’--/GUAAGU--INTRON--YNCURAC--YnNAG/G--3’酵母5’--/GUAUGU--INTRON--UACUAAC--YAG/G--3’分支點(diǎn)序列第四十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日第四十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日小分子核內(nèi)RNA(snRNA)真核細(xì)胞核內(nèi)一組小分子RNA,含70~300堿基,序列中尿嘧啶含量較高,因此又用U命名.既非任何RNA的前體,也非某種RNA代謝的中間產(chǎn)物,而是具有獨(dú)特功能且獨(dú)立存在的實(shí)體,參與mRNA的加工。常與多種特異的蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，形成小核糖體核蛋白（smallnuclearribonucleoproteinparticle，snRNP）snRNP與hnRNA結(jié)合成為剪接體第四十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日snRNP與hnRNA結(jié)合成為剪接體U1,U2，U4，U5，U6①第四十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日剪接體第四十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日內(nèi)含子的其它剪接方式及功能內(nèi)含子的分類

第一類內(nèi)含子需要鳥苷或鳥苷酸為輔助因子，實(shí)行自我催化第二類內(nèi)含子無需輔助因子，可自我拼接第三類內(nèi)含子套索狀剪接SnRNA和SnRNP完成第四類內(nèi)含子tRNA基因及其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的內(nèi)含子，需要多種蛋白質(zhì)的催化第四十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日Ⅰ類內(nèi)含子的自我剪接第四十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日Ⅱ類內(nèi)含子的自我剪接第四十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日（二）tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工tRNA前體RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA目錄第五十頁，共五十九頁，2022年，8月28日切除部分序列:

5′-端一段前導(dǎo)序列反密碼子環(huán)一段插入序列3′-端CCA-OH的生成tRNA核苷酸基轉(zhuǎn)移酶某些堿基的化學(xué)修飾:

甲基化還原反應(yīng)DHU脫氨反應(yīng)第五十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工剪切

(a)第五十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日剪接(b)(c)添加堿基修飾(d)第五十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日（三）真核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第五十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日四RNA的編輯編輯（editing）是指在mRNA水平，通過核苷酸的缺失，插入或替換而改變遺傳信息的過程。第五十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日RNA的拼接、編輯和再編碼

大多數(shù)的真核基因都是斷裂基因，斷裂基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物需要通過拼接，去除插入部分（即內(nèi)含子，intron），使編碼區(qū)（即外含子，Exon）成為連續(xù)序列，這是基因表達(dá)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。RNA編碼序列的改變稱為編輯（editing），RNA編碼