過(guò)程分子生物學(xué)3

過(guò)程分子生物學(xué)演示文稿現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四過(guò)程分子生物學(xué)現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四分子生物學(xué)是生命科學(xué)的主導(dǎo)性學(xué)科基因的表達(dá)與調(diào)控是分子生物學(xué)的主題思想過(guò)程分子生物學(xué)是分子生物學(xué)理論發(fā)展的高級(jí)階段1953-1983基礎(chǔ)分子生物學(xué)階段20世紀(jì)50年代

DNA雙螺旋模型的建立20世紀(jì)60年代

遺傳密碼的破譯20世紀(jì)70年代

DNA重組技術(shù)的誕生1983-？過(guò)程分子生物學(xué)階段20世紀(jì)80年代

動(dòng)植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的問(wèn)世20世紀(jì)90年代

人類(lèi)基因組計(jì)劃的實(shí)施21世紀(jì)00年代

RNA干擾現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四過(guò)程分子生物學(xué)5

2

3

4

1

6

基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制細(xì)胞通訊的分子機(jī)制免疫多樣性的分子識(shí)別胚胎發(fā)育的基因表達(dá)譜腫瘤發(fā)生的分子機(jī)制基因組學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制B

C

D

A

E

F

原核生物基因表達(dá)的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)真核生物多轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)同作用原核生物的RNA結(jié)構(gòu)調(diào)控真核生物的RNA剪切調(diào)控原核生物反義RNA的調(diào)控真核生物sRNA介導(dǎo)的RNA干擾G

真核生物應(yīng)答元件的轉(zhuǎn)錄調(diào)控現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1A

原核生物基因表達(dá)的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)通過(guò)對(duì)100多個(gè)大腸桿菌啟動(dòng)子的序列分析，結(jié)果表明：大多數(shù)具有普通生理生化功能的基因所屬的啟動(dòng)子，具有統(tǒng)一的特征序列。a大腸桿菌啟動(dòng)子的多樣性TTGACAAACTGTTATAATATATTA16-10bp5-9bp結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)-35區(qū)T82T84G78A65C54A45-10區(qū)T80A95T45A60A50T96啟動(dòng)子一個(gè)典型的大腸桿菌啟動(dòng)子通常包括下列四個(gè)結(jié)構(gòu)要素：

現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1A

原核生物基因表達(dá)的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)絕大多數(shù)原核生物的RNA聚合酶均由五個(gè)亞基組成：a2bb’s（全酶），其中a2bb’稱為（核心酶）。各種原核細(xì)菌的a、b、b’亞基呈高度的同源性，唯獨(dú)s因子差別較大。RNA聚合酶核心酶對(duì)DNA鏈具有非特異性的親和力（堿性蛋白與酸性DNA之間的靜電引力），但s因子增強(qiáng)了RNA聚合酶與啟動(dòng)子區(qū)域的特異性結(jié)合。s因子幫助RNAa大腸桿菌啟動(dòng)子的多樣性聚合酶識(shí)別啟動(dòng)子，同時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄?，F(xiàn)在是7頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四大腸桿菌啟動(dòng)子與s因子的對(duì)應(yīng)關(guān)系（Lewin‘sGENESX2010）氨基酸-35區(qū)序列識(shí)別數(shù)間隔區(qū)-10區(qū)序列因子/基因TTGACATATAAT100016-18bp613s70（rpoD）CTGGNATTGCA56bp477s54（rpoN）CCCTTGAACCCGATNT3013-15bp284s32（rpoH）TTGACATATAAT10016-18bp330sS（rpoS）CTAAAGCCGATAA4015bp239sF（rpoF）GAAYCTGA2016bp202sE（rpoE）2173sFecI（fecI）TGNCTGCGTCTT15bp現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1A

原核生物基因表達(dá)的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)枯草桿菌中存在著大約二十類(lèi)不同的啟動(dòng)子，其中有些隸屬于正常的生理代謝基因，有些則隸屬于噬菌體感染、孢子生成、次級(jí)代謝過(guò)程中的相關(guān)基因。

b枯草桿菌啟動(dòng)子的多樣性現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四在SPO1噬菌體感染過(guò)程中的RNA聚合酶及其s因子SPO1噬菌體感染枯草桿菌后，早期基因表達(dá)；4-5分鐘后，中期基因表達(dá)，早期基因關(guān)閉；8-12分鐘后，晚期基因表達(dá)，中期基因關(guān)閉。早期基因的啟動(dòng)子由s43（即sA）識(shí)別啟動(dòng)，這是枯草桿菌細(xì)胞內(nèi)具有廣泛生理生化功能的s因子，與大腸桿菌中的s70同源，組成a2bb’s43型RNA聚合酶，轉(zhuǎn)錄中期基因表達(dá)所需的s因子編碼基因gp28。中期基因的啟動(dòng)子由sgp28識(shí)別啟動(dòng)，它與枯草桿菌的核心酶構(gòu)成a2bb’sgp28型RNA聚合酶全酶，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄晚期基因表達(dá)所需的s因子編碼基因gp33和gp34。晚期基因的啟動(dòng)子由sgp33和sgp34識(shí)別啟動(dòng)，分別構(gòu)成RNA聚合酶全酶a2bb’sgp33和a2bb’sgp34?，F(xiàn)在是10頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四SPO1噬菌體基因表達(dá)的級(jí)聯(lián)調(diào)控模式通過(guò)更換不同的s因子，識(shí)別并作用于不同基因的啟動(dòng)子，最終導(dǎo)致這些基因有次序地級(jí)聯(lián)表達(dá)。前一基因編碼后一基因表達(dá)所需的s因子。s43s28s28s33/34早期基因中期基因晚期基因（Lewin‘sGENESX2010）現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四枯草桿菌的孢子生成過(guò)程枯草桿菌在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)階段結(jié)束后，培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)耗盡，這時(shí)便啟動(dòng)孢子生成過(guò)程：先是DNA復(fù)制，隔膜形成，孢衣合成，母體裂解，孢子釋放。最后在細(xì)胞內(nèi)約40%的mRNA是孢子生專一性的。對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)菌基因組復(fù)制隔膜形成DNA轉(zhuǎn)位至前孢孢衣形成母細(xì)胞裂解，孢子釋放（Lewin‘sGENESX2010）現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四枯草桿菌孢子形成過(guò)程中的RNA聚合酶及其s因子當(dāng)環(huán)境壓力（例如營(yíng)養(yǎng)成份枯竭）時(shí)，枯草桿菌細(xì)胞內(nèi)發(fā)生一連串的磷酸基團(tuán)傳遞反應(yīng)，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子Spo0A的磷酸化。磷酸化了的Spo0A同時(shí)啟動(dòng)兩種不同操縱子的轉(zhuǎn)錄，分別表達(dá)出sproE和sF。sF一方面啟動(dòng)sG的表達(dá)，另一方面又表達(dá)SpoIIR，后者再激活隔膜結(jié)合型蛋白SpoIIGA，活化了的SpoIIGA將母體細(xì)胞中表達(dá)的sproE裂解為有活性的sE；而在前孢區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的sE均被前孢特有的蛋白酶摧毀殆盡。母體細(xì)胞中sE的活性是激活前孢區(qū)域sG所必需的（通過(guò)SpoIIA和一種未知蛋白因子）；而sG的活性又能產(chǎn)生一種信號(hào)，跨隔膜激活母體細(xì)胞中的sK。即：sF

→sE

→sG

→sK

。現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四枯草桿菌孢子子交叉激活形成過(guò)程中兩條途徑的s因sFsEsGsK激活表達(dá)前孢區(qū)母細(xì)胞Spo0ASpo0As43s43sFsproEsEsGsproK隔膜SpoIIRSpoIIGASpoIIAsK5h5h打開(kāi)262個(gè)基因打開(kāi)75個(gè)基因打開(kāi)48個(gè)基因打開(kāi)81個(gè)基因SpoIVB現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四枯草桿菌各類(lèi)s因子識(shí)別啟動(dòng)子的序列偏好性Science3352012

19bpsAsB18bpsD15bp15bpsHsL13bpsWsF17bp17bpsGsE14bp13bpsK現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1A

原核生物基因表達(dá)的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)鏈霉菌啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)具有很大的離散性，通過(guò)對(duì)100多個(gè)啟動(dòng)子序列的比較，可將鏈霉菌啟動(dòng)子分成三大類(lèi)：

c鏈霉菌啟動(dòng)子的多樣性具有典型原核生物啟動(dòng)子-10區(qū)和-35區(qū)特征的啟動(dòng)子，僅占21%

具有典型原核生物啟動(dòng)子-10區(qū)而無(wú)保守的-35區(qū)的啟動(dòng)子既無(wú)典型原核生物啟動(dòng)子-10區(qū)又無(wú)保守的-35區(qū)的啟動(dòng)子現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1A

原核生物基因表達(dá)的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)天藍(lán)色鏈霉菌（Streptomycescoelicolor）的全基因組中存在多達(dá)65種不同的s因c鏈霉菌啟動(dòng)子的多樣性s66（hrdB）鏈霉菌最重要的s因子，hrdB-突變是致死性的。hrdB基因全程表達(dá)，稱為看家基因。sWhiG（whiG）鏈霉菌次級(jí)代謝基因轉(zhuǎn)錄所需的s因子。sF鏈霉菌孢子生成基因轉(zhuǎn)錄所需的s因子。sBldN（bldN）鏈霉菌氣生菌絲發(fā)育基因轉(zhuǎn)錄所需的s因子。sR（sigR）鏈霉菌響應(yīng)氧化壓力基因轉(zhuǎn)錄所需的s因子。sE（sigE）鏈霉菌感應(yīng)細(xì)胞膜完整性功能所需的s因子。子，其中已被鑒定的有：現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1B

真核生物多轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)同作用

真核生物尤其是高等真核生物（哺乳動(dòng)物）由于其細(xì)胞的高度分化，決定了基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制的復(fù)雜性。與原核生物不同，哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)共有三大類(lèi)RNA聚合酶系統(tǒng)，它們均由多轉(zhuǎn)錄因子構(gòu)成，識(shí)別三大類(lèi)真核生物的啟動(dòng)子，分別承擔(dān)rRNA、mRNA、tRNA的轉(zhuǎn)錄。所有三種RNA聚合酶均由8-14個(gè)亞基組成，500kD，但它們并不能單獨(dú)啟動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄?，F(xiàn)在是18頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1B真核生物多轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)同作用啟動(dòng)子由兩部分元件構(gòu)成。aRNA聚合酶I啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的程序

RNA聚合酶I

定位于核仁，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄rRNA編碼基因。RNA聚合酶I只作用于一種類(lèi)型的啟動(dòng)子，這類(lèi)現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四高等真核生物I型啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基因I

型啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游啟動(dòng)子元件（UPE）核心啟動(dòng)子GC豐富區(qū)GC豐富區(qū)增強(qiáng)啟動(dòng)效果啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄CTCCGAGTCGNNNNNNNTGGGCCGCCGG人類(lèi)的這兩個(gè)重復(fù)序列具有85%的同原性現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四I型啟動(dòng)子介導(dǎo)rRNA基因轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)過(guò)程RNA聚合酶I在I型啟動(dòng)子處的定位需要兩種轉(zhuǎn)錄因子并經(jīng)歷三個(gè)階段：UBF1（UPE結(jié)合因子）裝配因子SL1（四聚體核心結(jié)合因子）定位因子其中之一為T(mén)BPUBF1SL1起始位點(diǎn)核心啟動(dòng)子上游啟動(dòng)子元件（UPE）PolIUBF1結(jié)合在啟動(dòng)子的UPE處SL1結(jié)合在核心啟動(dòng)子處PolI

加入TBP現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1B

真核生物多轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)同作用

RNA聚合酶II

定位于核內(nèi)，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄mRNA的前體分子hnRNA。RNA聚合酶II及其作用的II型啟動(dòng)子是真核生物細(xì)胞中最廣泛最典型最重要的轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)元件。bRNA聚合酶II啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的程序現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四高等真核生物II型啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基因II

型啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)啟動(dòng)子附加區(qū)TATABOX轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)效率轉(zhuǎn)錄因子和RNApolII識(shí)別位點(diǎn)轉(zhuǎn)錄的時(shí)空特異性啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄起始子Inr核心啟動(dòng)子現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四高等真核生物II型啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基因II

型啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)啟動(dòng)子附加區(qū)TATABOXInrOCTBOXATTTGCAT單向性O(shè)ct因子激活GCBOXGGGCGG雙向性SP1因子激活CAATBOXGGCCAATCT雙向性CTF/NF1因子激活上述附加區(qū)元件并不一定同時(shí)存在，而且在間隔、排列順序、拷貝數(shù)上均有很大的可變性?，F(xiàn)在是24頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四高等真核生物II型啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基因II

型啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)啟動(dòng)子附加區(qū)TATABOXInrTATABOX

位于-25區(qū)，普遍存在于所有的真核生物細(xì)胞中，由八對(duì)堿基組成，兩側(cè)為GC堿基對(duì)。少數(shù)不含TATABOX

特征結(jié)構(gòu)的啟動(dòng)子成為T(mén)ATA-less啟動(dòng)子?，F(xiàn)在是25頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四RNA聚合酶II與轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物裝配因子TFIIABEFHJRNA聚合酶II本身由10-12個(gè)亞基組成，這些亞基具有類(lèi)似于原核細(xì)菌RNA聚合酶中a、b、b’亞基的功能，但同樣不能識(shí)別啟動(dòng)子。對(duì)啟動(dòng)子的專一性識(shí)別由若干的一般轉(zhuǎn)錄因子負(fù)責(zé)。這些一般轉(zhuǎn)錄因子分為兩大類(lèi)：裝配因子和定位因子。定位因子聚合酶IITBPTAFa2bb’s因子真核生物：原核生物：現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四II型啟動(dòng)子介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)過(guò)程各種一般轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶II嚴(yán)格按照既定的順序依次結(jié)合在DNA及其蛋白復(fù)合物上，每種一般轉(zhuǎn)錄因子的加入均使DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物的空間構(gòu)象發(fā)生一次改變，而這種構(gòu)象變化又是下一輪的轉(zhuǎn)錄因TATAStartpointTFII

DTAFsTBPTFII

ATFIIBTFIIFPolIITFIIJTFIIHTFIIE子加入所必需的。啟動(dòng)子校對(duì)轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)流產(chǎn)轉(zhuǎn)錄加固現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四II型啟動(dòng)子介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)過(guò)程TFIIH是唯一一種具有多重獨(dú)立酶活性的一般轉(zhuǎn)錄因子，其酶活性包括ATP酶、雙向解旋酶以及使RNA聚合酶II尾部CTD結(jié)構(gòu)域磷酸化的磷酸激酶。RNA聚合酶II一旦被磷酸化，所有的一般轉(zhuǎn)錄因子便從轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物上剝落下來(lái)，轉(zhuǎn)錄由起始階TFIIJTFIIHPPPP段轉(zhuǎn)換到延伸階段。TFIIF/

PolII現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四RNA聚合酶II在近啟動(dòng)子處暫停介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄延伸調(diào)控機(jī)制以RNA聚合酶II為核心的轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物在II型啟動(dòng)子處裝配完畢后，轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)。但隨后的轉(zhuǎn)錄進(jìn)程并非像人們想象的那么一帆風(fēng)順。事實(shí)上在很多果蠅和哺乳動(dòng)物的基因中，剛剛啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的RNA聚合酶II會(huì)在轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)下游25-50個(gè)堿基處停頓下來(lái)。一些蛋白因子促進(jìn)RNA聚合酶II快速進(jìn)入停頓位點(diǎn)，而NELF（負(fù)延伸因子）和DSIF因子則起到穩(wěn)定處于停頓狀態(tài)的聚合酶II的作用?？焖龠M(jìn)入停頓位點(diǎn)慢速逃離停頓位點(diǎn)現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四RNA聚合酶II在近啟動(dòng)子處暫停介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄延伸調(diào)控機(jī)制RNA聚合酶II從停頓位點(diǎn)逃離的先決條件是一些能促進(jìn)其逃離的蛋白因子的出現(xiàn)。這些因子將正轉(zhuǎn)錄延伸因子b（P-TEFb）招募至RNA聚合酶II處，并使NELF磷酸化。被磷酸化的NELF從RNA聚合酶II上解離，后者得以逃離，新近的果蠅全基因掃描研究表明，三分之一以上的基因在轉(zhuǎn)錄起始后能產(chǎn)生短小的RNA序列，表明這種啟動(dòng)子鄰近區(qū)的RNA聚合酶II停頓是控制轉(zhuǎn)錄輸出的普遍戰(zhàn)略。（Science327，2010）轉(zhuǎn)錄加速；反之轉(zhuǎn)錄將緩慢進(jìn)行?，F(xiàn)在是30頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1B

真核生物多轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)同作用

RNA聚合酶III

定位于核內(nèi)，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄tRNA和小分子核內(nèi)RNA（snRNA）。相應(yīng)的III型啟動(dòng)子有兩種類(lèi)型：tRNA編碼基因所屬的啟動(dòng)子稱為內(nèi)源型啟動(dòng)子；snRNA編碼基因所屬的啟動(dòng)子稱為外源型啟動(dòng)子；cRNA聚合酶III轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)的程序現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四高等真核生物III型啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基因III

型內(nèi)源型啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)BOXABOXCBOXABOXBPSEOCTPolIII結(jié)合區(qū)III

型外源型啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)結(jié)構(gòu)基因現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四III型啟動(dòng)子介導(dǎo)的tRNA/snRNA基因轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)過(guò)程TFIIIB由TBP和另外兩種蛋白因子組成，其功能相當(dāng)于定位因子；TFIIIA和TFIIIC屬于裝配因子。boxAboxCboxAboxB（1型）轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)TFIIIATFIIICTFIIIATFIIICTFIIICTFIIIATFIIICTFIIICTFIIIBTFIIIBRNAPolIIIRNAPolIIITFIIIBTFIIIB（2型）轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1B

真核生物多轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)同作用

由此可見(jiàn)，TBP是所有三種類(lèi)型的RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)所必需的。在含有TATABOX的啟動(dòng)子中，TBP特異性地結(jié)合在DNA的相應(yīng)區(qū)域；在TATAless

型啟動(dòng)子中，TBP與其它蛋白因子協(xié)同作用，結(jié)合在DNA的特定區(qū)域內(nèi)?，F(xiàn)在是34頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1C

原核生物的RNA結(jié)構(gòu)調(diào)控RNA的結(jié)構(gòu)調(diào)控是一種轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)后的基因表達(dá)調(diào)控方式，其主要形式表現(xiàn)為轉(zhuǎn)錄的終止與抗終止作用。

aRNA轉(zhuǎn)錄的終止作用原核細(xì)菌擁有兩種機(jī)制終止RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄，它們分別稱為順式終止和反式終止?，F(xiàn)在是35頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄順式終止的內(nèi)源性終止子內(nèi)源性終止子結(jié)構(gòu)的組成為富含GC堿基的發(fā)夾結(jié)構(gòu)以及下游的寡聚U鏈（通常是6個(gè)U）。它們由DNA上的終止子序列編碼，出現(xiàn)在轉(zhuǎn)5’

?

?

?

AUCGCAUAUUACGCGCGGCAUAUAUCGAGGCUAUACUCGGCGCGAGUAGURNA聚合酶UUUUUU

?

?

?

3’

錄中的RNA結(jié)構(gòu)中。真核生物的轉(zhuǎn)錄終止機(jī)制也與順式終止相似。AGUAU現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄反式終止的Rho因子依賴性終止子基因轉(zhuǎn)錄的反式終止多見(jiàn)于噬菌體中。終止位點(diǎn)為CUU中的某個(gè)堿基，其上游50-90bp的序列中無(wú)莖環(huán)發(fā)夾結(jié)構(gòu)，但堿基組成特殊：C

41%，G14%，A25%，U20%。在這種Rho（r）因子專一性識(shí)別的終止子結(jié)構(gòu)內(nèi)，若缺失若干個(gè)C，甚至一個(gè)C，便會(huì)導(dǎo)致不能終止的RNA聚合酶Rho因子識(shí)別結(jié)合區(qū)5’

AUCGCUACCUCAUAUCCGCACCUCCUCAAACGCUACCUCGACCAGAAAGGCGUCUCUU

3’

現(xiàn)象發(fā)生。現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四反式終止的機(jī)制

Rho因子呈六聚體，具有ATPase活性。當(dāng)RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄出富含C的Rho因子識(shí)別位點(diǎn)時(shí)，Rho因子便與轉(zhuǎn)錄出的RNA鏈結(jié)合；

Rho因子沿RNA鏈向RNA聚合酶方向移動(dòng)，由于其移動(dòng)速度快于RNA聚合酶，因此當(dāng)RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄出終止位點(diǎn)CUU時(shí)，Rho因子正好趕上；Rho因子水解ATP釋放能量，拆開(kāi)DNA-RNA雜合鏈，轉(zhuǎn)錄遂終止。但若在Rho因子與RNA聚合酶之間存在著核糖體，則Rho因子不能終止轉(zhuǎn)錄CUURho因子現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1C

原核生物的RNA結(jié)構(gòu)調(diào)控bRNA轉(zhuǎn)錄的抗終止作用在某些特殊條件下，由RNA聚合酶引導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄并不能在終止子處順利終止，這種現(xiàn)象稱為“轉(zhuǎn)錄過(guò)頭”，其發(fā)生RNA的結(jié)構(gòu)調(diào)控是一種轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)后的基因表達(dá)調(diào)控方式，其主要形式表現(xiàn)為轉(zhuǎn)錄的終止與抗終止作用。

機(jī)制是細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)錄抗終止作用?，F(xiàn)在是39頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四細(xì)菌衰減子依賴性的轉(zhuǎn)錄抗終止作用UGGUGGCGCACUUCCUGAACC5’

?ACUAUGUGACGGGUCAAUGCGUAAAGCAAUCAGAUACCCAGCCCGCCUCGGGCGGAUUAAUUUUUUU

?3’

UGGUGGCGCACUUCC5’

?

?

?UGAAACAUGUGACGGUGGAUACCCAGCCCGCCUUACGAAAGCAAUCAUCCAGCUAAUGAGUCGGGUUUUUUUC?3’

另一個(gè)則位于正常的基因編碼區(qū)下游。細(xì)胞內(nèi)條件的變化，可使基因的轉(zhuǎn)錄在兩個(gè)順式終止子結(jié)構(gòu)的某一個(gè)處終止。這種結(jié)構(gòu)稱某些細(xì)菌的結(jié)構(gòu)基因含有兩個(gè)順式終止子，其中一個(gè)位于基因上游的編碼區(qū)內(nèi)，為衰減子。相互轉(zhuǎn)換現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四細(xì)菌衰減子的轉(zhuǎn)錄抗終止機(jī)制大腸桿菌的色氨酸操縱子中含有一個(gè)衰減子結(jié)構(gòu)。在基因的5’端編碼區(qū)有兩個(gè)連續(xù)排列的色氨酸密碼子。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)色氨酸匱乏時(shí)核糖體在色氨酸密碼子處暫停翻譯，衰減子的2鏈和3鏈形成雙鏈結(jié)構(gòu)，第一個(gè)終止子結(jié)構(gòu)不能形成，轉(zhuǎn)錄繼續(xù)進(jìn)行；當(dāng)細(xì)胞內(nèi)色氨酸充足時(shí)，翻譯不在色氨酸密碼子處停止，結(jié)果產(chǎn)生終止子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄遂終止。現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四噬菌體抗終止因子依賴性的轉(zhuǎn)錄抗終止作用大腸桿菌l噬菌體早早期基因和早期基因的表達(dá)產(chǎn)物往往是晚期基因表達(dá)的調(diào)控因子。早早期基因表達(dá)產(chǎn)物的調(diào)控機(jī)制有兩種：一是作為s因子識(shí)別早期基因和晚期基因啟動(dòng)子，啟動(dòng)表達(dá)這兩組基因；二是作為轉(zhuǎn)錄抗終止因子，使宿主細(xì)胞的RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄過(guò)頭，導(dǎo)致早期基因和晚期基因的表達(dá)。這兩種方式均為正調(diào)控作用?，F(xiàn)在是42頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四噬菌體抗終止因子的作用大腸桿菌l噬菌體感染大腸桿菌后，在PL啟動(dòng)子的介導(dǎo)下表達(dá)出抗終止因子N蛋白，它以一種獨(dú)特的方式使阻止Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止作用，使早早期基因轉(zhuǎn)錄過(guò)頭并轉(zhuǎn)錄出早期基因的mRNA

N蛋白的半衰期只有五分鐘，它決定了早期基因表達(dá)周期的長(zhǎng)短。tL1tR1PLPRNcro左向轉(zhuǎn)錄單位右向轉(zhuǎn)錄單位抗終止因子NtL1tR1現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四抗終止因子的工作原理大腸桿菌l噬菌體的抗終止因子N特異性識(shí)別早早期基因內(nèi)部的nut位點(diǎn)，并且在RNA聚合酶到達(dá)這里時(shí)與之結(jié)合，形成復(fù)合物。這種復(fù)合物能有效抑制Rho因子的結(jié)合作用，從而干擾Rho因子介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄終止效應(yīng)，導(dǎo)致早早期基因的轉(zhuǎn)錄過(guò)頭

Q因子以類(lèi)似的機(jī)制使得早期基因轉(zhuǎn)錄過(guò)頭。啟動(dòng)子終止子RNA聚合酶nut位點(diǎn)r因子NusB/NusENusANusGNCGCTCTTANNNNNNNNNAGCCCTGAAPuAAGGGCAGCGAGAATNNNNNNNNNTCGGGACTTPyTTCCCGT現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1D

真核生物的RNA剪切調(diào)控真核生物大多數(shù)的分裂基因（即含有內(nèi)含子的基因）在轉(zhuǎn)錄后必須切除內(nèi)含子序列。正常剪切時(shí)，外顯子的序列和個(gè)數(shù)是恒定不變的；但有些基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物會(huì)出現(xiàn)剪切多樣性（另類(lèi)剪切模式），即一種基因轉(zhuǎn)錄物產(chǎn)生多種不同的mRNA，其中包括外顯子的缺失或內(nèi)含子的保留。甚至在某些細(xì)胞內(nèi)，這些由于剪切多樣性而產(chǎn)生的不同蛋白質(zhì)會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，并且均為細(xì)胞正常生物功能所必需。據(jù)統(tǒng)計(jì)，哺乳動(dòng)物體內(nèi)表達(dá)的基因90%以上是被另類(lèi)剪切的?，F(xiàn)在是45頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1D

真核生物的RNA剪切調(diào)控aRNA前體的正常剪切與另類(lèi)剪切內(nèi)含子保留5’另類(lèi)剪切3’另類(lèi)剪切外顯子跳越外顯子相互排除外顯子組合選擇啟動(dòng)子另類(lèi)剪切多聚尾另類(lèi)剪切pApA現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1D

真核生物的RNA剪切調(diào)控bRNA前體的另類(lèi)剪切導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能的多樣化CaMKIId

基因E13E14E15E16E17dA蛋白dB蛋白dC蛋白現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1D

真核生物的RNA剪切調(diào)控c黑腹果蠅性別決定與剪切多樣性的關(guān)系黑腹果蠅的性別決定過(guò)程由三個(gè)性別特異性的RNA剪切程序支配，涉及到三個(gè)與性別決定有關(guān)的基因：Sxltradsx現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四果蠅胚胎性別決定的最初機(jī)制

（PRINCIPLESOFGENETICS，2010）Sxl-RNAXXX染色體基因常染色體基因XYX染色體基因常染色體基因XX型胚胎XY型胚胎Sex-lethalgeneSxlX-linked拮抗作用現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四Sxl基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的另類(lèi)剪切導(dǎo)致雌性細(xì)胞產(chǎn)生SXL蛋白XX型胚胎XY型胚胎SxlgenePMPEE2E3E4-E8PMPEE2E3E4-E8含終止密碼子含終止密碼子Pre-mRNASxl-mRNASXLproteinPre-mRNASxl-mRNASXLproteinNofunction由最初機(jī)制控制另類(lèi)剪切隨后由自身控制另類(lèi)剪切現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四tra基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的另類(lèi)剪切導(dǎo)致雌性細(xì)胞產(chǎn)生Tra蛋白tra基因雄性細(xì)胞正常剪切雌性細(xì)胞另類(lèi)剪切E1E2E4E3TRA200aaSXL蛋白在XX型胚胎（即未來(lái)的雌性個(gè)體）中的特異性產(chǎn)生，鞏固了果蠅胚胎發(fā)育性別決定的基礎(chǔ)。最新的體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果（2011）也證實(shí)：SXL過(guò)量表達(dá)導(dǎo)致原始生殖細(xì)胞分化為卵細(xì)胞；而SXL表達(dá)抑制則使原始生殖細(xì)胞分化為精細(xì)胞。Sxl蛋白含有高比例的Arg和Ser殘基，類(lèi)似于其它的RNA結(jié)合蛋白，是tra基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物另類(lèi)剪切的調(diào)控因子：NofunctionSXL終止密碼子現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四dsx基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的多樣性剪切導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生Dsx兩性蛋白與tra不同，另一個(gè)tra基因（tra2）的轉(zhuǎn)錄物只有一種剪切模式，因而在XX和XY兩種類(lèi)型的胚胎中，TRA2蛋白均存在。TRA和TRA2蛋白均含有剪切所必需的Arg-Ser型RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，它們共同調(diào)控位于常色體上的兩性基因dsx（doublesex）轉(zhuǎn)錄物的剪切模式：dsx基因雌性特異性蛋白雄性特異性蛋白E1E5E4E2E3E6TRA2TRA+TRA2終止密碼子現(xiàn)在是52頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四dsx基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的多樣性剪切導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生Dsx兩性蛋白Sxltratra2dsxSxlRNAtraRNAtra2RNAdsxRNASxlmRNAtramRNAtra2mRNAdsxmRNA轉(zhuǎn)錄剪切翻譯XXXYSXLDSXTRATRA2雌性蛋白雄性蛋白雌性蛋白阻遏雄性發(fā)育基因表達(dá)；雄性蛋白阻遏雌性發(fā)育基因表達(dá)現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1E

原核生物反義RNA的調(diào)控反義RNA是指能與mRNA、DNA片段、RNA引物互補(bǔ)的RNA分子。通過(guò)與RNA引物、基因DNA片段、mRNA鏈的互補(bǔ)配對(duì)，分別抑制基因的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯過(guò)程。原核生物的反義RNA由反義基因編碼，其本身的轉(zhuǎn)錄可為蛋白因子啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄而正調(diào)控；亦可由蛋白因子降解反義RNA而負(fù)調(diào)控。反義RNA在原核生物中廣泛存在，是一種較為普遍的基因表達(dá)調(diào)控方式。目前，根據(jù)反義RNA原理設(shè)計(jì)的各類(lèi)反義核酸，在實(shí)驗(yàn)生物學(xué)領(lǐng)域已被廣泛用于基因表達(dá)的特異性阻遏劑；在醫(yī)學(xué)藥學(xué)領(lǐng)域也被用來(lái)治療惡性腫瘤及病毒感染等疾病，即反義技術(shù)?，F(xiàn)在是54頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1E

原核生物反義RNA的調(diào)控a反義RNA抑制DNA復(fù)制

直接抑制機(jī)理：反義RNA直接與DNA的復(fù)制起始位點(diǎn)結(jié)合，阻

間接抑制機(jī)理：反義RNA與RNA引物結(jié)合，使之不能與DNA復(fù)制模板互補(bǔ)，從而間接影響DNA的復(fù)制。如大腸桿菌ColE1質(zhì)粒的復(fù)礙復(fù)制起始蛋白的識(shí)別與結(jié)合，導(dǎo)致DNA復(fù)制不能啟動(dòng)。制、金黃色葡萄球pT181質(zhì)粒的復(fù)制均采用這種機(jī)制?，F(xiàn)在是55頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四控制復(fù)制引物與模板的結(jié)合oriE.coliColE1

plasmid復(fù)制方向rop（+）RopRNAIIRNAI3’5’5’3’反義RNA間接抑制ColEI質(zhì)粒的復(fù)制啟動(dòng)引物型RNA調(diào)控型RNA現(xiàn)在是56頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1E

原核生物反義RNA的調(diào)控b反義RNA抑制基因轉(zhuǎn)錄P1P2反義RNA能以兩種不同的方式改變編碼在相反鏈上的基因的轉(zhuǎn)錄；即轉(zhuǎn)錄干擾和轉(zhuǎn)錄衰減轉(zhuǎn)錄干擾發(fā)生在從一個(gè)啟動(dòng)子反義RNA介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄干擾效應(yīng)處起始的轉(zhuǎn)錄阻遏第二個(gè)啟動(dòng)子啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。例如，丙酮丁醇梭菌從S-box反義RNA的啟動(dòng)子處轉(zhuǎn)錄出的反義RNA能阻斷相反DNA鏈上編碼的操縱子ubiG-mccBA的轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)。轉(zhuǎn)錄干擾現(xiàn)在是57頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1E

原核生物反義RNA的調(diào)控b反義RNA抑制基因轉(zhuǎn)錄P1P2反義RNA也可與靶mRNA的5‘-端序列互補(bǔ)從而阻止靶mRNA的繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，使之產(chǎn)生非成熟性的轉(zhuǎn)錄物（即轉(zhuǎn)錄衰減效反義RNA介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄衰減效應(yīng)應(yīng)）。例如：大腸桿菌中的tic-RNA（轉(zhuǎn)錄抑制互補(bǔ)性RNA）可與cAMP受體蛋白的5’端mRNA區(qū)域互補(bǔ)結(jié)合，形成特殊的空間結(jié)構(gòu)迫使其轉(zhuǎn)錄停止。轉(zhuǎn)錄衰減現(xiàn)在是58頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1E

原核生物反義RNA的調(diào)控c反義RNA抑制mRNA翻譯反義RNA主要的調(diào)控功能表現(xiàn)在翻譯水平上。原核生物的研究已經(jīng)確定，反義RNA抑制翻譯有下列三種作用方式：與mRNA的5’端非編碼區(qū)（5’-UTR）結(jié)合，阻礙其在核糖體上的準(zhǔn)確定位；與mRNA的5’端編碼區(qū)（主要是起始密碼子AUG）結(jié)合，抑制翻譯的起始；與mRNA全編碼區(qū)結(jié)合，抑制其翻譯模板的功能?，F(xiàn)在是59頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四大腸桿菌利用反義基大腸桿菌的ompC和ompF基因編碼外膜蛋白，OmpC使胞內(nèi)滲透壓提高；OmpF使胞內(nèi)滲透壓降低。當(dāng)環(huán)境滲透壓增加時(shí)，膜蛋白EnvE激活胞內(nèi)的OmpR蛋白，后者誘導(dǎo)ompC和micF兩個(gè)基因轉(zhuǎn)錄。micF轉(zhuǎn)錄物是ompF-mRNA的反義RNA，它能滅活ompF-mRNA，從而降低胞內(nèi)OmpF的濃度。因調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透壓UUUUUUCUUUAUCCC-CAUUUGUCUGUAAGUCUUUACUUACUGCAUUAUUUAUUACUGACGGGCAGUGG-CAGGUG-UCAUAAAAUGAGGUAAUAAAUAAUGAUUGACAGAACUUAACACAAAUUAAGCGCCGUGUAAUCGGCGCUUUUCAGAGG：SD序列AAUG：起始密碼子EnvEOmpRmicFompFompFmRNAmicFRNA現(xiàn)在是60頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四大腸桿菌利用反義基大腸桿菌的R1質(zhì)粒上含有hok和sok基因。hok編碼由52個(gè)氨基酸組成的穩(wěn)定的毒素蛋白，能使細(xì)胞膜去極化而殺死細(xì)胞。Sok編碼hok的反義RNA。當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)，如果子細(xì)胞沒(méi)有分配到R1質(zhì)粒，HoK蛋白就會(huì)殺死子細(xì)因維持質(zhì)粒的穩(wěn)定性細(xì)胞，因?yàn)橛H本細(xì)胞中Sok轉(zhuǎn)錄出來(lái)的反義RNA不穩(wěn)定而被降解；如果子細(xì)胞分配到R1質(zhì)粒，則Sok基因就能源源不斷地為子細(xì)胞提供反義RNA，以阻斷半衰期較長(zhǎng)的hokmRNA翻譯出HoK毒素蛋白，細(xì)胞得以存活。該hok/sok系統(tǒng)保證了細(xì)菌品系的穩(wěn)定性現(xiàn)在是61頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1E

原核生物反義RNA的調(diào)控d反義技術(shù)在實(shí)驗(yàn)生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用策略受反義RNA特異性阻斷基因表達(dá)的原理啟發(fā)，人們利用生物合成甚至化學(xué)合成的方法，制備了一系列針對(duì)特定病變基因（如癌基因）或病原體基因的反義試劑或反義藥物，一方面期望通過(guò)這些特異性的基因表達(dá)阻斷試劑，體內(nèi)探查特定基因的功能（即所謂的loss-of-function戰(zhàn)略）；另一方面也希望能利用這些反義藥物對(duì)付日趨嚴(yán)重的基因分子疾病和病毒感染疾病?，F(xiàn)在是62頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四由靶基因的反向表達(dá)體內(nèi)生成相應(yīng)的反義RNA將靶基因的編碼序列反向接在轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的下游，轉(zhuǎn)錄出來(lái)的RNA即為靶基因5’3’5’3’5’3’5’3’啟動(dòng)子終止子targetGENEtargetGENEmRNAantisenseRNA會(huì)降解RNA。這種戰(zhàn)略缺點(diǎn)在于：反義RNA分子量大，容易引起體內(nèi)免疫攻擊另外，核酸酶也的反義RNA?，F(xiàn)在是63頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四人工設(shè)計(jì)合成修飾型的小分子反義RNA鎖核酸LNA肽核酸PNA核糖核酸RNA現(xiàn)在是64頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四人工設(shè)計(jì)合成修飾型的小分子反義RNARNASNA現(xiàn)在是65頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四反義嗎啉寡聚核苷酸anti-MOoligoRNA靶分子人工設(shè)計(jì)合成修飾型的小分子反義RNA現(xiàn)在是66頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1F

真核生物sRNA介導(dǎo)的RNA干擾RNA分子在遺傳信息從DNA到蛋白質(zhì)的傳遞過(guò)程中扮演著重要的角色，但幾十年來(lái)有關(guān)RNA的消息只能聽(tīng)到微弱的聲音。近十幾年來(lái)接連不斷的發(fā)現(xiàn)表明，一類(lèi)被稱為小RNA（small

RNAs）的物質(zhì)操縱著很多生命過(guò)程。它們能改變基因的表達(dá)水平甚至關(guān)閉基因、編輯基因組、哄騙細(xì)胞形成特定的組織。因此該領(lǐng)域的研究成果被《Science》雜志連續(xù)兩年（2001-2002）評(píng)為年度十大科成就之一。現(xiàn)在是67頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1F

真核生物sRNA介導(dǎo)的RNA干擾aRNA干擾作用的發(fā)現(xiàn)1993年，康奈爾大學(xué)的SuGuo在用人工合成的反義RNA阻斷線蟲(chóng)基因表達(dá)的實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)，反義RNA和正義RNA都能阻斷靶基因的表達(dá)，他對(duì)這個(gè)結(jié)果百思不得其解。直到1998年，美國(guó)卡內(nèi)基研究所的AndrewFire用確鑿的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，在正義RNA阻斷基因表達(dá)的實(shí)驗(yàn)中，真正起作用的是小分子的雙鏈RNA，它們是體外轉(zhuǎn)錄正義RNA時(shí)生成的。上述雙鏈RNA對(duì)基因表達(dá)的阻斷作用稱為RNA干擾（RNAi）。隨后大量的研究發(fā)現(xiàn)，RNAi現(xiàn)象廣泛存在于線蟲(chóng)、果蠅、斑馬魚(yú)、真菌、植物、哺乳動(dòng)物乃至人體內(nèi)，它們借助于RNAi抵御病毒的感染，阻斷轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)座作用，以維持其基因組的相對(duì)穩(wěn)定性?，F(xiàn)在是68頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1F

真核生物sRNA介導(dǎo)的RNA干擾aRNA干擾作用的發(fā)現(xiàn)RNA干擾與先前所說(shuō)的轉(zhuǎn)錄后基因沉默、轉(zhuǎn)基因沉默等術(shù)語(yǔ)都是一回事，但常與基因表達(dá)的反義抑制相混淆。反義抑制過(guò)程并不涉及mRNA的催化降解，只是單鏈反義RNA物理上與mRNA結(jié)合并阻斷其翻譯。AndrewFire和CraigMello因他們關(guān)于線蟲(chóng)RNA干擾的研究（1998）而分享2006年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?，F(xiàn)在是69頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四bRNA干擾的作用機(jī)理

外源性的雙鏈RNA，不管來(lái)自病毒RNA基因組的感染還是人工的導(dǎo)入，均在細(xì)胞質(zhì)中被Dicer酶裁剪成22-24bp的短小雙鏈片段，即smallinterferingRNA（siRNA），其3’端含有兩個(gè)凸出的堿基，負(fù)責(zé)siRNA的遷移和對(duì)靶序列的識(shí)別。在RISC復(fù)合物的協(xié)助下，雙鏈siRNA拆成單鏈，然后再與具有互補(bǔ)序列的靶mRNA分子結(jié)合，形成局部雙鏈。后者或遭RNase的降解，或直接阻斷靶mRNA的翻譯。AGO

復(fù)合物AGO

復(fù)合物現(xiàn)在是70頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1F

真核生物sRNA介導(dǎo)的RNA干擾c細(xì)胞內(nèi)固有的miRNA前已述及，siRNA是由體外來(lái)源的雙鏈RNA經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的Dicer酶加工的sRNA被命名為：microRNA（miRNA）。進(jìn)一步的探索發(fā)現(xiàn)：在動(dòng)物、植物、真菌的細(xì)胞核內(nèi)，從結(jié)構(gòu)致密的異染色質(zhì)中心粒區(qū)域的DNA重復(fù)序列上會(huì)轉(zhuǎn)錄出一些特殊的RNA前體大分子，它們同樣在類(lèi)似蛋白因子的作用下，形成長(zhǎng)度為21-23個(gè)堿基的單鏈sRNA分子，并發(fā)揮特殊的生物學(xué)功能。這種細(xì)胞內(nèi)編碼的固有而成的。那么細(xì)胞內(nèi)是否也存在著固有的RNA類(lèi)似物呢？現(xiàn)在是71頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四miRNA的形成首先從異染色質(zhì)中心粒區(qū)域的DNA重復(fù)序列上轉(zhuǎn)錄出大分子的非編碼型RNA前體（pri-miRNA），后者在核內(nèi)被微加工器復(fù)合物（由RNaseIII組成）先切成大約70個(gè)核苷酸的莖環(huán)結(jié)構(gòu)（pre-miRNA），然后再被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)中由Dicer進(jìn)一步裁剪，形成成熟的miRNA分子，最后再由幾種因子裝配而成?，F(xiàn)在是72頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四Science319,1787,2008miRNA的生物功能異染色質(zhì)裝配外成性修飾轉(zhuǎn)錄調(diào)控轉(zhuǎn)錄物剪切調(diào)控轉(zhuǎn)錄物穩(wěn)定調(diào)控翻譯抑制結(jié)構(gòu)域構(gòu)成現(xiàn)在是73頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四（Lewin‘sGENESX2010）miRNA介導(dǎo)的翻譯抑制模式AAAAAAAAAAAAAAAAGORISC：AGO+GW182核糖體抑制翻譯延伸AAAAAAAAGOAA降解翻譯產(chǎn)物競(jìng)爭(zhēng)帽子結(jié)構(gòu)Cap抑制核糖體裝配抑制mRNA環(huán)化AGOGW182mRNA觸發(fā)剪尾脫帽DCP2miRNA現(xiàn)在是74頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1F

真核生物sRNA介導(dǎo)的RNA干擾dRNA干擾原理的應(yīng)用如果將外源的雙鏈RNA導(dǎo)入細(xì)胞中，則雙鏈RNA分子一方面在Dicer的作用下裂解成siRNA；另一方面在以RNA為模板的RNA聚合酶RdRP的作用下自身擴(kuò)增，其擴(kuò)增產(chǎn)物再被Dicer裂解成siRNA。后者解鏈并與RISC復(fù)合物一起作用于靶mRNA上，一方面使其降解，另一方面又以siRNA作為引物，mRNA為模板，在RdRP催化下合成出mRNA的互補(bǔ)鏈，結(jié)果mRNA也變成了雙鏈RNA。它在Dicer的作用下也同樣被裂解成siRNA。通過(guò)這種體內(nèi)的RNA聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，細(xì)胞內(nèi)的siRNA大大增加，顯著增加了對(duì)基因表達(dá)的抑制。相關(guān)研究結(jié)果表明，從21-23個(gè)堿基的siRNA到幾百堿基對(duì)的雙鏈RNA都能誘發(fā)RNA干擾作用，但長(zhǎng)的雙鏈RNA阻斷基因表達(dá)的效果明顯優(yōu)于短的雙鏈RNA。需要指出的是，人類(lèi)和果蠅體內(nèi)不存在RdRP，故無(wú)法進(jìn)行上述siRNA擴(kuò)增。現(xiàn)在是75頁(yè)\一共有85頁(yè)\編輯于星期四1F

真核生物sRNA介導(dǎo)的RNA干擾dRNA干預(yù)原理的應(yīng)用上述RNA干擾原理在分子生物學(xué)研究領(lǐng)域中的用途包括：通過(guò)基因表達(dá)的特異性阻斷作用，確定基因的功