第五章RNA的轉(zhuǎn)錄圖

第五章RNA轉(zhuǎn)錄

(RNAtranscription)第一節(jié)：基本概念第二節(jié)：原核生物RNA的轉(zhuǎn)錄第三節(jié)：真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄第四節(jié)：原核生物RNA轉(zhuǎn)錄后加工第五節(jié)：真核生物RNA轉(zhuǎn)錄后加工第六節(jié)：真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中內(nèi)含子的去除第一節(jié)基本概念

轉(zhuǎn)錄(transcription)

有義鏈(sensestrand)、編碼鏈（codingstrand）、非模板鏈反義鏈(antisensestrand)、模板鏈（templatestrand）RNA的類別

信使RNA（messengerRNA，mRNA）：在蛋白質(zhì)合成中起模板作用；核糖體RNA（ribosoalRNA，rRNA）：與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成核糖體（ribosome），核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所；轉(zhuǎn)移RNA（transferRNA，tRNA）：在蛋白質(zhì)合成時起著攜帶活化氨基酸的作用。RNA合成特征：前體是ATP、UTP、CTP、GTP合成方向5’－3’一個轉(zhuǎn)錄區(qū)內(nèi)，一般只有一條DNA鏈可以被轉(zhuǎn)錄RNA聚合酶與DNA聚合酶不同DNA和RNA合成的比較＊轉(zhuǎn)錄的基本過程（P66）：模板識別、轉(zhuǎn)錄起始、轉(zhuǎn)錄延伸和終止真核細胞和原核細胞中模板的識別有什么不同？

第二節(jié)原核生物RNA的轉(zhuǎn)錄

(RNATranscriptioninprokaryots)一、RNA聚合酶（全酶、核心酶）二、啟動子三、轉(zhuǎn)錄起始四、轉(zhuǎn)錄延伸E.coliRNApolymerase（P67）負責(zé)起始和延伸負責(zé)起始36.5KD36.5KD151KD155KD11KD70KD

全酶和啟動子的牢固結(jié)合（

α

亞基）

未知（β’亞基）催化磷酸二酯鍵形成（β亞基）

識別啟動子，從正確位置啟動轉(zhuǎn)錄（σ因子作用位點）由于各亞基的功能，使全酶本身含有五個功能位點

有義DNA鏈結(jié)合位點（

β’亞基提供）

DNA/RNA雜交鏈結(jié)合位點（β亞基提供）雙鏈DNA解鏈位點（前端

α亞基提供）單鏈DNA重旋位點（后端α亞基提供）

識別啟動子，從正確位置啟動轉(zhuǎn)錄（σ因子作用位點）轉(zhuǎn)錄的真實性取決于特異的轉(zhuǎn)錄起始位點（P70）只有帶σ因子的全酶才能專一結(jié)合于DNA上的啟動子位點σ因子的作用只是起始轉(zhuǎn)錄，一旦轉(zhuǎn)錄開始，它就脫離了起始復(fù)合物，而由核心酶負責(zé)轉(zhuǎn)錄延伸啟動子、轉(zhuǎn)錄單元、轉(zhuǎn)錄起點（P71）RNA聚合酶與啟動子區(qū)的識別方式：氫鍵互補（P72）Pribnow框：－10，RNA聚合酶牢固結(jié)合位點Sextama框：－35，RNA聚合酶初始結(jié)合位點依靠σ因子識別該位點RNApol在DNA上結(jié)合區(qū)域的鑒定DNase法----------40bp足跡法（footprinting）結(jié)果相對準確+20~－50（－40），大約60~70bp

轉(zhuǎn)錄的起始過程σ核心酶12～17bp（β亞基）第三節(jié)真核生物RNA轉(zhuǎn)錄RNATranscriptioninEukaryots一、真核生物RNApol二、真核生物啟動子三、轉(zhuǎn)錄終止四、抗轉(zhuǎn)錄終止RNApolⅠRNApolⅡRNApolⅢ對α-鵝膏蕈堿的敏感性最不敏感（動、植、昆）最敏感不同種類的敏感性不同位置核仁所占比例最大核質(zhì)核質(zhì)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物rRNA（5.8S、18S、28S）hnRNA、snRNAtRNA、5SrRNA、Alu序列，部分snRNA

一、真核生物的三種RNApol（P69）二、真核生物啟動子區(qū)的結(jié)構(gòu)（P75）：-25至-35bp的Hogness區(qū)（TATAbox）-70至-80bp的CCAAT（CAATbox）-80至-110bp的GCCACACCC/GGGCGCG（GCbox）上游啟動子元件UPE下降突變、上升突變（P75）增強子（enhancer）TATA區(qū)控制轉(zhuǎn)錄精確起始CAAT區(qū)和GC區(qū)控制轉(zhuǎn)錄起始頻率原核生物和真核生物mRNA比較（P78）原核生物mRNA半衰期短原核生物——多順反子；真核生物——單順反子原核生物mRNA無5’端帽子結(jié)構(gòu)，3’端沒有或只有很短的poly(A)尾；真核生物mRNA有5’端鳥苷帽（鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶），絕大多數(shù)真核生物3’端有poly(A)尾【poly(A)合成酶】帽子結(jié)構(gòu)使mRNA免遭核酸酶破壞；poly(A)尾是mRNA由細胞核進入細胞質(zhì)所必需形式

mRNA的分子結(jié)構(gòu)原核生物mRNA特征：先導(dǎo)區(qū)+翻譯區(qū)（多順反子）+末端序列真核生物mRNA特征：“帽子”（m7G-5′ppp5′-N-3′p）+單順反子+“尾巴”（PolyA）原核細胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點5′3′順反子順反子順反子插入順序插入順序先導(dǎo)區(qū)末端序列由先導(dǎo)序列，編碼區(qū)和末端序列等組成，為多順反子結(jié)構(gòu)DNADNAIPOabc轉(zhuǎn)錄

翻譯重疊基因(overlappinggene)蛋白A蛋白B蛋白C原核細胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點真核細胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點AAAAAAA-OH5′

“帽子”PolyA3′

順反子m7G-5′ppp-N-3′p種類多，拷貝少，序列短，修飾堿基少；由5’帽子結(jié)構(gòu)，非編碼區(qū)，編碼區(qū)，非編碼區(qū)和3’polyA結(jié)構(gòu)等組成，為單順反子結(jié)構(gòu)；5’帽子結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)合成的正確起始有關(guān)，可對抗核酸外切酶，3’polyA真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)三、轉(zhuǎn)錄終止方式（P85）：不依賴于ρ因子的終止（莖環(huán)結(jié)構(gòu)）依賴于ρ因子的終止（ρ因子是否有機會進入RNA鏈的5’末端并沿RNA鏈向3’端移動）RNApol核糖體ρ因子無義突變位點四、抗轉(zhuǎn)錄終止方式：破壞終止位點RNA的莖－環(huán)結(jié)構(gòu)依賴于蛋白質(zhì)因子的轉(zhuǎn)錄抗終止（P88）第四節(jié)原核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的后加工Pre-RNAprocessinginProkaryotes雙鏈區(qū)域rRNA加工三磷酸

有兩個基因拷貝間隔子（各長350base）E.coli的tRNATyr1分子的修飾過程編碼基因的原始轉(zhuǎn)錄物有一個tRNATyr1的轉(zhuǎn)錄單元的原始轉(zhuǎn)錄物的修飾過程①②③④⑤⑤⑤⑤RNA中的甲基化及常見的修飾核苷酸m5C

m6A

HNHHNHOHN—CH3H3C★Prok.中主要是堿基的修飾Euk.－－核糖、堿基O

HNH

H3C常見tRNA中的修飾核苷酸

Cmnm5U(5-羧甲基氨甲基尿苷)mCm5U（5-甲氧基羰甲基尿苷）Xm5s2U（5-甲基-2硫代尿苷）K2C（2-賴氨酸胞苷）Com5U（5(2)-羥羧甲基尿苷）I（Inosine次黃嘌呤）m7G(7-甲基尿苷)m5C（5-甲基胞苷）m6A（6-甲基腺苷）s2C（2-硫代胞苷）ψ(假尿苷）Um(2’-O-甲基尿苷)Q（Queuosine）

Xo5U(5-羥基尿苷)

OHOHNHCH2

H2NR

第五節(jié)真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的后加工Pre-RNAprocessinginEukaryotes

HN—CH3m7G帽子0用DNA-RNA雜交方法證明雞卵清蛋白基因中存在內(nèi)含子（P89）RNA的成熟加工（P90）hnRNA到成熟mRNA：5’端加帽3’端加多聚腺苷酸尾，切除內(nèi)含子連接外顯子

第六節(jié)真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中內(nèi)含子的去除IntronremovinginEukaryoteⅠ型內(nèi)含子剪接——自我剪接Ⅱ型內(nèi)含子剪接——自我剪接可變剪接（變位剪接）順式剪接與反式剪接四種內(nèi)含子的邊界序列各有一定共同的特征tRNA剪接RNA剪接（P91）snRNP（P92圖）可變剪接（P93圖）I類內(nèi)含子的剪接（P94圖）

?兩次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)是緊密偶聯(lián)的?釋放出的內(nèi)元可繼續(xù)進行轉(zhuǎn)酯反應(yīng)而形成環(huán)狀

科羅拉多大學(xué)Cech等人完成（美）活性位點這種自身催化（或剪切）是將一處已有的磷酸二酯鍵轉(zhuǎn)變成另一處新的磷酸二酯鍵，而不需要以高能前體（NTP）的分解為代價合成新的磷酸二酯鍵。II類內(nèi)含子的剪接（P95圖）lariat這兩種獨立的基因產(chǎn)物，不產(chǎn)生共線性的中間產(chǎn)物，而是直接將兩個外顯子拼接在一起。拼接產(chǎn)物是Y型結(jié)構(gòu)，而不是套索結(jié)構(gòu)。反式拼接的機制與順式拼接的機制無本質(zhì)不同，仍是一連串的磷酸酯轉(zhuǎn)移反應(yīng)。RNA編輯（P94）：mRNA的一種加工方式，導(dǎo)致了DNA編碼遺傳信息的改變，經(jīng)過編輯后的mRNA序列發(fā)生了不同于模板DNA的變化。指導(dǎo)RNA（guideRNA）55-70nt5’端與RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物互補3‘端有5-25個U插入U的兩步轉(zhuǎn)酯反應(yīng)gRNA的3’-OH攻擊mRNA5’端的3’-OH攻擊gRNA的U-U生成RNA編輯產(chǎn)物(插入一個U)gR