真核生物的轉(zhuǎn)錄和后加工

真核生物的轉(zhuǎn)錄和后加工第一頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)錄：以DNA為模板合成RNA的過(guò)程。第二頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日參與轉(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)因子第三頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日真核生物RNA聚合酶

——三種RNA-pol

I、II、III第四頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日真核生物RNA聚合酶的特性類(lèi)別IIIIII細(xì)胞內(nèi)位置核仁核質(zhì)核質(zhì)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物除5S-rRNA外其余rRNAhnRNAtRNAsnRNA5S-RNA占RNA轉(zhuǎn)錄總量50-70%20-40%10%對(duì)α-鵝膏蕈（xun）堿的敏感性耐受高度敏感中等敏感(物種特異性)注：鵝膏覃堿是真核生物RNA-pol的特異性抑制劑第五頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日真核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程（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DNA，而是借助眾多轉(zhuǎn)錄因子，其起始過(guò)程比原核生物復(fù)雜。第六頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日真核生物的轉(zhuǎn)錄起始是在轉(zhuǎn)錄因子(TF)的協(xié)助下，RNA聚合酶辨認(rèn)結(jié)合轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游的DNA序列(啟動(dòng)子)，生成起始前復(fù)合物。第七頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日1.轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段順式作用元件(cis-actingelement)順式作用元件是指與結(jié)構(gòu)基因串聯(lián)的特定DNA序列，是轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)，它們通過(guò)與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合而調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的精確起始和轉(zhuǎn)錄效率。轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒AATAAA轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)外顯子翻譯起始點(diǎn)內(nèi)含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚體第八頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日2.轉(zhuǎn)錄因子能直接或間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋白質(zhì)，統(tǒng)稱(chēng)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(chēng)為轉(zhuǎn)錄因子(trans-criptionalfactors,TF)。第九頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日參與RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄因子（TF）Ⅱ轉(zhuǎn)錄因子亞基和(或)分子量（kDa）功能TFⅡDTBP，38結(jié)合TATA盒TAF輔助TBP-DNA結(jié)合TFⅡA12，19，35穩(wěn)定ⅡD-DNA復(fù)合物TFⅡB33促進(jìn)RNA-polⅡ結(jié)合TFⅡF30，74解螺旋酶TFⅡE57()，34(β)ATPaseTFⅡH蛋白激酶，使CTD磷酸化第十頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日3.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。第十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日TBPTAF

TFIIH第十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日4.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，生成有活性和專(zhuān)一性的復(fù)合物，再與RNA聚合酶搭配而有針對(duì)性地結(jié)合、轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的基因。第十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日（二）轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)

真核生物轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過(guò)程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒(méi)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(zhǎng)過(guò)程中可以觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。第十四頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)中的核小體移位RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄方向第十五頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日（三）轉(zhuǎn)錄終止

終止過(guò)程：酶停止添加底物→→釋放RNA鏈→→酶解離終止反應(yīng)…雜合雙鏈的氫鍵斷裂，…重新形成雙螺旋，酶的解離。終止子（terminator）：在轉(zhuǎn)錄的過(guò)程中，提供轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的RNA序列真正起終止作用的是RNA序列，與啟動(dòng)子不同第十六頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日第十七頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日真核生物的轉(zhuǎn)錄后修飾Post-transcriptionalModification第十八頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日在細(xì)胞內(nèi)，原初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物經(jīng)過(guò)一系列變化轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓腞NA分子的過(guò)程，稱(chēng)為轉(zhuǎn)錄后加工（post-transcriptionalprocessing）第十九頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日RNA加工反應(yīng)的分類(lèi)加工反應(yīng)舉例剪切使rRNA和tRNA從多順?lè)醋愚D(zhuǎn)錄本中釋放，終止真核生物mRNA轉(zhuǎn)錄內(nèi)切降解加工rRNA和tRNA產(chǎn)生成熟末端核酸轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移CCA到某些tRNA的3’末端堿基化學(xué)修飾mRNA和rRNA的甲基化，tRNA和snRNA普遍堿基修飾核酸切除和替換tRNA鳥(niǎo)嘌呤的過(guò)度修飾產(chǎn)生二氫尿嘧啶(Q)和假尿嘧啶(W)加帽在真核生物mRNA5’末端加上7-甲基鳥(niǎo)嘌呤多腺苷酸化在大多數(shù)真核生物和少數(shù)細(xì)菌mRNA3’末端加上多腺苷酸尾巴剪接(轉(zhuǎn)接)去除大多數(shù)內(nèi)含子(經(jīng)常是順式，偶爾反式)剪接(連接)去除tRNA內(nèi)含子編輯通過(guò)堿基修飾改變mRNA所攜帶信息，在編碼區(qū)中插入或缺失堿基引自《AdvancedMolecularBiologiy:AConciseReference》tabl27.1，RichardM.Twyman,BIOSScintificpublisherslimited,1998第二十頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日一、mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工(一)首尾的修飾1.5′-端加帽：m7GpppG——2.3′-端加尾：多聚腺苷酸(polyA)

3.剪接：外顯子和內(nèi)含子、斷裂基因(interruptedgene)4.編輯

第二十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日5`pppN5`pNppipppGpi5`GpppN5`m7GpppN（S-腺苷甲硫氨酸）CH3磷酸酶甲基化酶mRNAmRNAmRNAmRNA5`-末端帽子的生成

——先于剪接加工注：帽子結(jié)構(gòu)中G未甲基化，翻譯效果差，但穩(wěn)定性不變mRNA鳥(niǎo)苷酰轉(zhuǎn)移酶第二十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日帽子結(jié)構(gòu)第二十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日3`-末端多聚腺苷酸的合成先于剪接加工polyApolymerase催化，轉(zhuǎn)錄后修飾點(diǎn)序列（AAUAAA）提供信號(hào)一般長(zhǎng)度為100~200個(gè)腺苷酸

第二十四頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日（二）mRNA的剪接1.hnRNA和snRNAhnRNA——

成熟mRNA前身（含非編碼內(nèi)含子）

snRNP(smallnuclearribonucleoprotein，小核核糖核蛋白體)——

由snRNA和核內(nèi)蛋白質(zhì)組成，作為RNA剪接場(chǎng)所。第二十五頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日斷裂基因(splitegene)

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(kāi)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(chēng)為斷裂基因。非編碼區(qū)A~G編碼區(qū)1~7第二十六頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日2.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(xiàn)性表達(dá)而在剪接過(guò)程中被除去的核酸序列。第二十七頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日雞卵清蛋白基因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

第二十八頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日3.內(nèi)含子的分類(lèi)I：主要存在于線(xiàn)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(xiàn)粒體、葉綠體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是mRNA；III：是常見(jiàn)的形成套索結(jié)構(gòu)后剪接，大多數(shù)mRNA基因有此類(lèi)內(nèi)含子；IV：是tRNA基因及其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中的內(nèi)含子，剪接過(guò)程需酶及ATP。第二十九頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日4.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）剪接接口（邊界序列）——內(nèi)含子5`-末端的GU和3`-末端AG，也即5`GUAG-OH3`。（2）剪接體（splicesome）——由snRNP與hnRNA結(jié)合的復(fù)合體。其功能：致內(nèi)含子形成套索，并使上、下游外顯子靠近的。第三十頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日?RNA編輯作用說(shuō)明，基因的編碼序列經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄后加工，是可有多用途分化的，因此也稱(chēng)為分化加工(differentialRNAprocessing)。5.mRNA的編輯(mRNAediting)——指在轉(zhuǎn)錄水平上發(fā)生改變RNA編碼序列，致一種基因產(chǎn)生不止一種蛋白質(zhì)的加工方式。第三十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日tRNA的加工分成3個(gè)階段

(1)“斬頭”，形成5′末端。RNaseP識(shí)別二級(jí)結(jié)構(gòu)——發(fā)夾所組成的tRNA(外部引導(dǎo)區(qū))。(2)去尾，形成3′-OH末端。由內(nèi)切酶和外切酶的共同參與。前者識(shí)別發(fā)夾結(jié)構(gòu)，后者識(shí)別CCA序列。

(3)修飾：在前體tRNA的一些專(zhuān)一部位的堿基需要通過(guò)甲基化酶，硫醇酶，假尿嘧啶核苷化酶等的作用進(jìn)行修飾成為特殊的堿基，如氨基酸臂上5′的4-硫尿苷（4tu），D臂上的2甲基鳥(niǎo)苷（2mG），TψC臂上的假尿苷（ψ）以及反密碼子環(huán)上的2異戊腺苷（2ipA）

第三十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日二、tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工tRNA前體TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA第三十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日RNAaseP、內(nèi)切酶連接酶第三十四頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶第三十五頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日堿基修飾（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）第三十六頁(yè)，共三十九頁(yè)，2022年，8月28日三、rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工1.甲基化——先于切割拼接，主要位置在核糖-2`-OH上，約占2%(真核)左右。

真核rRNA甲基化程度比原核的高

2.rRNA前體剪切成一定鏈長(zhǎng)的rRNA分子；3.rRNA在修飾酶催化下進(jìn)行堿基修飾(原核生物)；4.rRNA與