第章RNA生物合成和加工

內(nèi)容

第一節(jié)DNA指導(dǎo)下RNA的合成第二節(jié)RNA轉(zhuǎn)錄后的加工第三節(jié)RNA指導(dǎo)下的RNA和DNA的合成目前一頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點遺傳信息傳遞的中心法則

蛋白質(zhì)翻譯轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制DNARNA目前二頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點第一節(jié)DNA指導(dǎo)下RNA的合成

轉(zhuǎn)錄（transcription）：生物體以DNA為模板合成RNA的過程，轉(zhuǎn)錄是通過DNA的指導(dǎo)下的RNA聚合酶的催化實現(xiàn)的。經(jīng)轉(zhuǎn)錄生成的RNA有多種，主要的是rRNA，tRNA，mRNA，snRNA和scRNA。轉(zhuǎn)錄從DNA模板的特定位點開始，并在一定的位點終止,此轉(zhuǎn)錄區(qū)域為一個轉(zhuǎn)錄單位。轉(zhuǎn)錄的起始是由DNA的啟動子（promoter)控制的，控制中止的部位稱中止子（terminator)。目前三頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點1.DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶反應(yīng)式：

n1ATPRNApolymerasen2GTPn3CTPDNA,Mg2+(orMn2+)

n4TTP

RNA+(n1+n2+n3+n4)PPi從聚合反應(yīng)的化學(xué)本質(zhì)、極性和模板的使用這三方面來說，轉(zhuǎn)錄與復(fù)制是相同的。但是，也存在三個主要不同點：A．轉(zhuǎn)錄中不需要RNA引物、以4種三磷酸核糖核苷（NTP）為底物；B．轉(zhuǎn)錄反應(yīng)一般只用一小段DNA做模板；C．在轉(zhuǎn)錄區(qū)，一般都只有一條DNA鏈可以作為模板。目前四頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點啟動子終止子模板鏈（負(fù)鏈，反意義鏈）編碼鏈（正鏈，有意義鏈）非信息區(qū)DNA5′5′3′3′兩股DNA單鏈中只有一股可轉(zhuǎn)錄,可作為模板轉(zhuǎn)錄成RNA的一股稱為模板鏈,對應(yīng)的一股互補(bǔ)鏈稱為編碼鏈。能轉(zhuǎn)錄出mRNA然后指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的部分稱為結(jié)構(gòu)基因。其余的DNA可能轉(zhuǎn)錄(rRNA,tRNA),也可能不轉(zhuǎn)錄。不對稱轉(zhuǎn)錄:DNA分子上一股可轉(zhuǎn)錄,另一股不轉(zhuǎn)錄;模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一單鏈上。目前五頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點大腸桿菌RNA聚合酶（456kD)核心酶(α2ββ)起始因子α——酶的裝配與啟動子上游元件和活化因子結(jié)合ββs——識別啟動子，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的起始w---?全酶(α2ββ)

w2Zn結(jié)合核苷酸底物催化磷酸二酯鍵形成和模板DNA結(jié)合催化中心目前六頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點轉(zhuǎn)錄泡，17bp雜交體，8bp酶的移動方向大腸桿菌RNA聚合酶進(jìn)行的轉(zhuǎn)錄目前七頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點RNA合成過程起始(pppGorpppA)雙鏈DNA局部解開磷酸二酯鍵形成終止階段解鏈區(qū)到達(dá)基因終點延長階段53RNA

啟動子（promoter)

終止子(terminator)5RNA聚合酶5353553NusA離開識別NusA目前八頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點大腸桿菌RNA聚合酶與DNA的相互作用

目前九頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點目前十頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點真核生物的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)物各不相同。三種RNA聚合酶對鵝膏覃堿的敏感性反應(yīng)不同。

snRNAU6,scRNAr5s-rRNA(5.8,18,28SRNA)目前十一頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點2.啟動子和轉(zhuǎn)錄因子

啟動子(promoter)是指RNA聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄需要的輔助因子（蛋白質(zhì)）稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactor)。利用足跡法(footprint)和DNA測序法可以確定啟動子的序列結(jié)構(gòu)。

目前十二頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點足跡法確定啟動子序列

目前十三頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點目前十四頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點大腸桿菌啟動子共有序列××AGTCTTGACA××××××××××××××××××TAT××××××××××××××ATAAAT××××××AACTGT××××TTA××××××××××××××××Pribnow框-10-35識別區(qū)16-19bp5-9bp起點頻度：T89A95T45A60A50

T95有助于DNA局部雙鏈解開提供了RNA聚合酶識別的信號頻度：T82T84G78A65C54A45目前十五頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點真核啟動子分為類型I、II、III，分別由RNApolI、II、III進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。類型I、III啟動子種類有限，分別控制rRNA前體基因和小分子RNA的轉(zhuǎn)錄。類型I(RNA聚合酶I)啟動子控制rRNA前體基因的轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物經(jīng)加工后生成各種成熟的rRNA。目前十六頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點類型I啟動子由兩部分保守序列組成：核心啟動子:位于轉(zhuǎn)錄起始點附近（－45—＋20）。上游控制元件（UCE）:位于－180—－107。兩部分都富含GC。

RNA聚合酶I的轉(zhuǎn)錄還需要兩種輔助因子參與:

UBF1:可結(jié)合在兩部分富含GC區(qū)

SL1：四聚體，含一個TBP和3個轉(zhuǎn)錄輔助因子TAFI,結(jié)合在UBF1上,SL1

類似于細(xì)菌的s因子。目前十七頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點類型II啟動子類型II啟動子涉及眾多蛋白質(zhì)基因的表達(dá)控制。包括4類控制元件：基本啟動子起始子上游元件應(yīng)答元件由相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子識別：通用因子、上游因子、可誘導(dǎo)因子

基本啟動子序列中心在-25至-30左右，7bp保守區(qū)。稱TATA框（TATAbox）或Goldberg-Hogness框。A63A60

T82A97T93A85A82T37T37目前十八頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點通用（基本）轉(zhuǎn)錄因子

通用轉(zhuǎn)錄因子（TFIIX）:指在啟動子部位與RNA聚合酶II形成起始復(fù)合物（作用于基本啟動子），啟動轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)因子，含量豐富，種類較少，為所有類型II啟動子起始轉(zhuǎn)錄所必需。轉(zhuǎn)錄因子亞基數(shù)分子量功能目前十九頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點RNA聚合酶II和轉(zhuǎn)錄因子在啟動子上的裝配(TATAbindingprotein)目前二十頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點TATA框是RNAPolII和通用因子形成起始復(fù)合物的主要裝配點。轉(zhuǎn)錄的起始位點處有一保守序列稱起始子（initiator,Inr)，DNA在此解開并開始轉(zhuǎn)錄，其共有序列為：

PyPyANPyPyTA+1目前二十一頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點CAAT框中心在-75處，9bp，共有序列GGT（G）CAATCT功能：與RNA聚合酶結(jié)合

GC框在CAAT框上游，序列GGGCGG，與某些轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合。

CAAT和GC框均為上游序列，對轉(zhuǎn)錄的起始頻率有較大影響。

真核生物與細(xì)胞類型和發(fā)育階段相關(guān)的的基因表達(dá)。主要通過轉(zhuǎn)錄因子的重新合成進(jìn)行調(diào)節(jié)，對外界刺激的快速反應(yīng)主要是通過轉(zhuǎn)錄激活物的可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)。上游調(diào)控元件目前二十二頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點類別III啟動子（為RNApolIII所識別）

涉及小分子RNA，如：5S和tRNA，scRNA的轉(zhuǎn)錄。它位于轉(zhuǎn)錄起始點下游，也就是基因內(nèi)部。5SrRNA基因boxA中間元件boxBboxAboxB腺病毒VARNA基因先由TFIIIA結(jié)合到boxA,然后促使TFIIIC結(jié)合，后者結(jié)合導(dǎo)致TFIIIB結(jié)合到轉(zhuǎn)錄起始點附近，并引導(dǎo)RNApolIII結(jié)合在起點上。+55+80目前二十三頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點3.終止子和終止因子

提供轉(zhuǎn)錄停止信號的DNA序列稱為終止子(terminator)。協(xié)助RNA聚合酶識別終止信號的輔助因子（蛋白質(zhì)）則稱為終止因子(terminationfactor)。有的終止信號的作用可被特異的因子所阻止，使RNA聚合酶得以越過終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，這稱為通讀(readthrough)，這類引起抗終止作用的蛋白質(zhì)稱為抗終止因子(antiterminationfactor)，如噬菌體N蛋白既是一種。

目前二十四頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點大腸桿菌兩類終止子的回文結(jié)構(gòu)A.不依賴于Rho（）的終止子B.依賴于Rho（）的終止子富含G-C系列U識別終止子的輔助因子：NusA,B,E,G目前二十五頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點RNAPolIINusARNAPolIINusA目前二十六頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點4.RNA生物合成的抑制劑核苷酸合成抑制劑堿基和核苷酸類似物：8-巰基嘌呤、8-氮鳥嘌呤5-氟脲嘧啶（用于治療癌、白血病等）烷化劑：氮芥、磺酸酯、氮丙啶等放線菌素：放線菌素D嵌合劑：溴乙錠與DNA模板結(jié)合的抑制劑（抗癌、抗病毒藥物）RNA聚合酶的抑制劑抗生素:如利福平、利鏈霉素，抑制原核生物RNA合成肽類化合物：-鵝膏蕈堿，抑制真核生物RNA合成某些核酸代謝的拮抗劑和抗生素能抑制RNA的生物合成目前二十七頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點第二節(jié)RNA轉(zhuǎn)錄后的加工

細(xì)胞內(nèi)由RNA聚合酶合成的原初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物往往需要經(jīng)過一系列的變化，才能轉(zhuǎn)變成為成熟的RNA分子,這一過程總稱之為RNA的成熟或轉(zhuǎn)錄后加工（post-transcriptionalprocessing)。鏈的裂解5’

、3’端的切除和特殊結(jié)構(gòu)的形成核苷酸的修飾和糖苷鍵的變化拼接和編輯等過程目前二十八頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點細(xì)胞內(nèi)的tRNA、rRNA相對穩(wěn)定，半衰期一般為幾個小時。所有的tRNA、rRNA都不是原初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，都要經(jīng)過一系列的加工才能成為有活性的分子。原初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的5’是三磷酸（pppG、pppA），而成熟的tRNA、rRNA，5’是單磷酸。成熟tRNA、rRNA分子都比原初轉(zhuǎn)錄物小。所有的tRNA分子，都有原初轉(zhuǎn)錄物所沒有的稀有堿基（A、G、C、U以外的堿基）。目前二十九頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點真核的mRNA多為單順反子，壽命比原核mRNA的長。含有多內(nèi)含子,在原初轉(zhuǎn)錄物中，通過RNA拼接反應(yīng)內(nèi)含子被去除。原核mRNA為多順反子，半衰期只有幾分鐘，一經(jīng)轉(zhuǎn)錄即直接進(jìn)行翻譯，一般不需加工。但少數(shù)多順反子mRNA需經(jīng)過核酸內(nèi)切酶作用，切成較小的單位后再進(jìn)行翻譯.如：核糖體大亞基蛋白L10和L7/L12與RNAPolb、b’亞基基因組成的混合操縱子。目前三十頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點1.

原核生物RNA的加工

rRNA前體的加工在原核生物中，rRNA基因與某些tRNA基因組成混合操縱子，可提高效率、節(jié)省空間。其它的tRNA基因也成簇存在，并與編碼蛋白質(zhì)的基因組成操縱子，它們在形式多順反子轉(zhuǎn)錄物后，斷裂成為rRNA和tRNA的前體，然后進(jìn)一步加工成熟。

目前三十一頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點E.coli共有三種rRNA5S、16S和23SrRNA

rRNA原初轉(zhuǎn)錄物含6300個核苷酸，約30S。

E.coli有7個rRNA的轉(zhuǎn)錄單位（操縱子），它們分散在基因組的各處。每個轉(zhuǎn)錄單位由16SrRNA、23SrRNA、5SrRNSA以及一個或幾個tRNA基因所組成。每個操縱子中tRNA基因的種類、數(shù)量和位置都各不相同。目前三十二頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點甲基化作用專一核酸內(nèi)切酶30S前體P16pre-tRNAP23專一核酸外切酶16SrRNAtRNA23SrRNA5SrRNA專一核酸外切酶大腸桿菌rRNA前體的加工P516SrRNAtRNA23SrRNA5SrRNA甲基化EIIIPIIIIIIEIII目前三十三頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點原核tRNA前體的加工E.coli染色體基因組有60個tRNA基因，即某種a.a.的tRNA基因不只一個拷貝。tRNA基因大多成簇存在，或與rRNA基因，或與蛋白質(zhì)基因組成混合轉(zhuǎn)錄單位。tRNA前體加工步驟：核酸內(nèi)切酶(RNaseP、RNaseF)在tRNA兩端切斷。核酸外切酶(RNaseD)從3’端逐個切去附加序列。在tRNA3’端加上-CCA-OH。核苷的修飾（修飾酶):甲基化酶/S-腺苷蛋氨酸（SAM），假尿苷合成酶。目前三十四頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點tRNA前體分子的加工a、切除tRNA前體兩端多余的序列：5’—端切除幾到10個核苷酸。b、末端添加：3’-端添加CCA序列。RNaseFRNaseFRNasePRNasePRNaseDRNaseDACCc、修飾：形成稀有堿基如DH2。表示核酸內(nèi)切酶的作用表示核苷酸轉(zhuǎn)移酶的作用表示核酸外切酶的作用

表示異構(gòu)化酶的作用

5’3’目前三十五頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點tRNA+CTPtRNA-C+PPitRNA-C+CTPtRNA-CC+PPitRNA-CC+ATPtRNA-CCA+PPi

tRNA核苷酰轉(zhuǎn)移酶tRNA+SAM甲基-tRNA+S-腺苷高半胱氨酸t(yī)RNA甲基化酶tRNA假尿苷合成酶催化尿苷的糖苷鍵發(fā)生位移反應(yīng)，由尿苷的N1變?yōu)镃5。目前三十六頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點2.真核生物RNA的加工真核rRNA、tRNA前體的加工過程與原核的很相似，但mRNA的加工過程與原核的有很大不同。真核rRNA前體的加工真核生物核糖體小亞基含：16-18SrRNA大亞基含：26-28SrRNA、5SrRNA、

5.8SrRNA（特有）。目前三十七頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點真核rRNA基因拷貝數(shù)較多，幾十至幾千個之間，rRNA基因也成簇排列在一起。18S、5.8S、28SrRNA基因組成一個轉(zhuǎn)錄單位，彼此被間隔區(qū)分開，由RNA聚合酶I轉(zhuǎn)錄生成一個長的rRNA前體。5SrRNA基因也成簇排列，間隔區(qū)不被轉(zhuǎn)錄，由RNA聚合酶III轉(zhuǎn)錄后經(jīng)適當(dāng)加工。哺乳動物：45SrRNA前體含18S、5.8S、28SrRNA果蠅：38SrRNA前體含18S、5.8S、28SrRNA酵母：37SrRNA前體，17S、5.8S、26SrRNA目前三十八頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點rRNA在成熟過程中可被甲基化，位點主要在核糖2’-OH上。真核rRNA甲基化程度比原核的高，約1-2%的核苷酸被甲基化。真核生物的核仁是rRNA合成、加工和裝配成核糖體的場所，大、小亞基分別組裝后，通過核孔轉(zhuǎn)移到胞質(zhì)中參與核糖體循環(huán)。目前三十九頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點

真核tRNA前體的加工真核tRNA基因的數(shù)目比原核tRNA的要多的多。例如，E.coli有60個tRNA基因，啤酒酵母250個，果蠅850個，爪蟾1150個，人1300個。真核tRNA基因也成簇排列，被間隔區(qū)分開，tRNA基因由RNA聚合酶Ⅲ轉(zhuǎn)錄。真核tRNA前體的剪切、修飾過程與原核相似。目前四十頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點真核生物mRNA前體的加工mRNA原初轉(zhuǎn)錄物是分子量很大的前體，在核內(nèi)加工過程中形成分子大小不等的中間產(chǎn)物，它們被稱為核內(nèi)不均一RNA（hnRNA）。其中，約有25%可轉(zhuǎn)變成成熟的mRNA。hnRNA半壽期很短，比細(xì)胞質(zhì)中的mRNA更不穩(wěn)定，一般在幾分鐘至1小時。而細(xì)胞質(zhì)mRNA的半衰期為1-10小時，神經(jīng)細(xì)胞mRNA最長可達(dá)數(shù)年。

hnRNA轉(zhuǎn)變成mRNA的加工過程主要包括：5’末端形成帽子結(jié)構(gòu)3’末端切斷并加上polyA剪接除去內(nèi)含子對應(yīng)的序列甲基化目前四十一頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點5′

“帽子”PolyA

3′

順反子(cistron)

m7G5′ppp5′N1pN2pAAAAAAA-OHmRNA的加工加帽子目前四十二頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點目前四十三頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點由于甲基化的程度不同，有三種類型的帽子：CAPO型：m7Gppp

CAPI型：N1核苷酸2’-OH甲基化CAPII型：N2核苷酸2’-OH也被甲基化

5’帽子也出現(xiàn)于hnRNA，說明加帽過程可能在轉(zhuǎn)錄的早期階段或轉(zhuǎn)錄終止前就已完成。5’帽子的功能在翻譯過程中起信號識別作用，協(xié)助核糖體與mRNA結(jié)合，使翻譯從AUG開始。保護(hù)mRNA，避免5’端受核酸外切酶的降解。目前四十四頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點3’端加polyA

hnRNA鏈由RNaseⅢ切斷，由多聚腺苷酸聚合酶催化，加上polyA，ATP為供體。

高等真核生物和病毒的mRNA在靠近3’端區(qū)都有一段非常保守的序列AAUAAA，這一序列離多聚腺苷酸加入位點的距離在11-30nt范圍之內(nèi)。

核內(nèi)hnRNA的3’端也有多聚腺苷酸，表明加尾過程早在核內(nèi)已經(jīng)完成。hnRNA中的poly（A）比mRNA略長，平均150-200nt(mRNA的polyA為：20-200)。目前四十五頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點polyA的功能:防止核酸外切酶對mRNA信息序列的降解，起緩沖作用。與mRNA從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)有關(guān)。mRNA甲基化某些真核mRNA內(nèi)部有甲基化的位點，主要是在N6-甲基腺嘌呤（m6A）。目前四十六頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點3.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)的一個重要環(huán)節(jié)。RNA編碼序列的改變稱為編輯（editing），RNA編碼和讀碼方式的改變稱為再編碼（recoding）。

由于存在選擇性的拼接、編輯和再編碼，一個基因可以產(chǎn)生多種蛋白質(zhì)。目前四十七頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNAmRNA1977，Robert&Sharp發(fā)現(xiàn)斷裂基因（1993年獲得諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎）目前四十八頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點

RNA的拼接和催化作用（內(nèi)含子的切除）多數(shù)真核基因是斷裂基因，其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物通過拼接，去除內(nèi)含子，使編碼區(qū)（外顯子）成為連續(xù)序列。有些內(nèi)含子可以催化自身的拼接（self-splicing）,有些內(nèi)含子需要在有關(guān)酶的作用下才能拼接。RNA的拼接有4種方式：類型I自我拼接：如：四膜蟲rRNA前體的拼接類型II自我拼接：如：植物葉綠體基因的拼接hnRNA的拼接核內(nèi)tRNA前體的酶促拼接目前四十九頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點RNA的拼接方式類型I自我拼接類型II自我拼接核hnRNA的拼接體的拼接核內(nèi)tRNA的酶促拼接GTAGU目前五十頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點

Ⅰ類內(nèi)含子的剪接機(jī)制p3’HO-GpMg2+或Mn2+GMP,GDP,GTP5‘3‘外顯子I外顯子II3’pP-GOH5’p外顯子P-G3’HO15414ntPOG-OH395nt15nt目前五十一頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點Ⅱ類內(nèi)含子的剪接機(jī)制Mg2+

p-Ap3’OH套環(huán)的形成pP-AHO3’外顯子連接p2‘HO-Ap5’3‘目前五十二頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點hnRNA剪接反應(yīng)是在剪接體（splicesome)上進(jìn)行的剪接體由5種U系列snRNA和50多蛋白質(zhì)組成（U1、U2、U4、U5、U6）與II型內(nèi)含子剪接相似，只是由剪接體完成真核生物所有編碼蛋白質(zhì)的核結(jié)構(gòu)基因，其內(nèi)含子的左端均為GT，右端均為AG。此規(guī)律稱GT-AG規(guī)律，對于mRNA就是GU-AG此規(guī)律不適合于線粒體、葉綠體的內(nèi)含子，也不適合于tRNA和某些rRNA的核結(jié)構(gòu)基因hnRNA的拼接目前五十三頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點真核細(xì)胞內(nèi)存在許多種類的小分子RNA，大小在100-300nt，有些由聚合酶III轉(zhuǎn)錄，有些由聚合酶II轉(zhuǎn)錄。核內(nèi)小RNA（snRNA）主要存在于核內(nèi)，細(xì)胞質(zhì)小RNA（scRNA）主要存在于細(xì)胞質(zhì)。重要的snRNA有U系列snRNA，因其尿嘧啶含量高而得名。U系列snRNA通常都與多肽或蛋白質(zhì)結(jié)合形成核糖核蛋白顆粒（RNP）。U-snRNA參與hnRNA的拼接過程。U3-snRNA與rRNA前體的加工有關(guān)，U1、U2、U4、U5、U6都與hnRNA的加工有關(guān)。目前五十四頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點目前五十五頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點tRNA前體的拼接

酵母tRNA前體的拼接研究的最清楚。酵母tRNA約有400個基因，有內(nèi)含子的基因約占1/10，長度14-46bp，沒有保守性。

切除內(nèi)含子的酶識別的是tRNA的二級結(jié)構(gòu)，而不是保守序列。拼接過程：第一步切除內(nèi)含子第二步RNA連接酶將兩個tRNA半分子連接目前五十六頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點酵母tRNAPhe及其前體的結(jié)構(gòu)目前五十七頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點酵母和植物tRNA前體的拼接過程目前五十八頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點反式拼接內(nèi)含子的拼接一般都是發(fā)生在同一個基因內(nèi)，切除內(nèi)含子，相鄰的外顯子彼此連接，稱為順式拼接（cis-splicing），但也有另一種情況，即不同基因的外顯子剪接后相互連接，此稱為反式拼接（trans-splicing）。反式拼接的情況較為稀少，較典型的例子是錐蟲表面糖蛋白基因VSG(variablesurfaceglycoprotein)，線蟲的肌動蛋白基因（actingenes），和衣藻（Chlamydomonas）葉綠體DNA中含有的psa基因。目前五十九頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點目前六十頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點選擇性拼接（alternativesplicing)一個基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物通過不同的拼接方式，得到不同的mRNA和翻譯產(chǎn)物，稱為選擇性拼接。所產(chǎn)生的多個蛋白質(zhì)即為同原體（isoform).目前六十一頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點（降鈣素類）（降鈣素相關(guān)蛋白,具有舒張血管作用）（甲狀腺）降鈣素基因轉(zhuǎn)錄物的選擇性加工目前六十二頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點RNA拼接的生物學(xué)意義是生物有機(jī)體在進(jìn)化歷史中形成的，是進(jìn)化的結(jié)果。增加了基因產(chǎn)物。是基因表達(dá)調(diào)控的重要環(huán)節(jié)，是真核生物遺傳信息精確調(diào)節(jié)和控制的一種方式。目前六十三頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點RNA編輯的不同類型和分布編輯類型機(jī)制存在U的插入與刪除gRNA的轉(zhuǎn)酯反應(yīng)錐蟲線粒體mRNAC、A或U的插入多頭絨孢菌線粒體的mRNA和tRNAG的插入RNA聚合酶重復(fù)轉(zhuǎn)錄副粘病毒的P基因C轉(zhuǎn)變?yōu)閁酶促脫氫哺乳類腸的ApomRNAC轉(zhuǎn)變?yōu)閁或U轉(zhuǎn)變?yōu)镃脫氫或氨基化植物線粒體mRNA和tRNA牛心線粒體tRNAA轉(zhuǎn)變?yōu)镮脫氨腦谷氨酸受體亞基mRNARNA的編輯DNA的正鏈序列GAGAAmRNA的序列GAU

UGUAUA蛋白質(zhì)序列AspCsyIle＊＊＊＊錐蟲線粒體細(xì)胞色素氧化酶亞基IIRNA編碼序列的改變稱為編輯（editing）。目前六十四頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點RNA的再編碼

在正常情況下，mRNA的三聯(lián)體密碼子可以被的反密碼子識別，mRNA攜帶的遺傳信息得以正確表達(dá)，但是，基因的錯義、無義和移碼突變，改變了編碼信息，使得蛋白質(zhì)的活性降低或喪失。

校正tRNA通常是一些變異的tRNA，它們或是反密碼子環(huán)堿基發(fā)生改變，或是決定特異性即個別堿基發(fā)生變化，從而改變了譯碼規(guī)則，故而使錯誤的編碼信息受到校正。

這是mRNA再編碼的一種重要方式。

目前六十五頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點基因間的校正突變GluH2NCOOH

第一個突變：由于DNA突變使mRNA分子中GAG變?yōu)閁AGGAG(Glu)UAG（終止密碼）H2NCOOHTyrH2NCOOH

第二個突變：tRNATyr的反密碼子GUA突變成CUA突變tRNATyr可以將終止密碼UAG讀作Tyr3-A-U-C-55-U-A-G-3突變tRNATyr

的反密碼子（正常時應(yīng)為3-A-U-G-5）此終止密碼被讀作Tyr目前六十六頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點此外，核糖體在mRNA上移動時，在某些mRNA的一定位點上發(fā)生打嗝，由此改變閱讀框，此過程稱核糖體移碼(ribosomalframeshifting),或叫程序性閱讀框架移位（programmedreadingframeshift),簡稱翻譯移碼（translationalframeshifting)。這一機(jī)制可以從一個mRNA產(chǎn)生兩個或更多不同的蛋白質(zhì)。有時核糖體在mRNA上還可發(fā)生跳躍，如：T4噬菌體基因60的mRNA，核糖體在其上移動時跳過50個核苷酸片段。目前六十七頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點RNA編輯的生物學(xué)意義消除移碼突變等基因突變的危害增加了基因產(chǎn)物的多樣性與生物發(fā)育與分化有關(guān)，是基因調(diào)控的一種重要方式目前六十八頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點4.RNA生物功能的多樣性RNA在遺傳信息的翻譯中起著決定作用。RNA具有重要的催化功能和其它持家功能。RNA轉(zhuǎn)錄后加工和修飾依賴于各類小RNA和其它蛋白質(zhì)復(fù)合物。RNA對基因表達(dá)和細(xì)胞功能具有重要調(diào)節(jié)作用。RNA在生物進(jìn)化中起重要作用。目前六十九頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點5.RNA的降解

RNA降解是涉及到基因表達(dá)的一個重要環(huán)節(jié)。

rRNA和tRNA是穩(wěn)定的RNA，其更新率低；

mRNA是不穩(wěn)定的RNA，其更新率非常高。因為mRNA與其編碼基因的表達(dá)活性直接有關(guān)，不同的RNA需要以不同的速度進(jìn)行降解。脊椎動物細(xì)胞mRNA的平均半衰期約為3h,細(xì)胞每一世代中各類mRNA約周轉(zhuǎn)10次。細(xì)菌mRNA的半衰期大約只有1.5min，以適應(yīng)快速生長和對環(huán)境作出快速反應(yīng)的要求。所有細(xì)胞中都存在各種核糖核酸酶，可以降解RNA。真核生物mRNA降解的主要途徑首先是poly(A)尾巴的縮短，去腺苷酸化能誘發(fā)脫去5端帽子結(jié)構(gòu)，然后由5→3方向和3→5方向降解mRNA。目前七十頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點第三節(jié)RNA指導(dǎo)下的RNA和DNA的合成

以RNA為模板合成RNA，是病毒RNA的特殊繁殖方式。當(dāng)病毒RNA侵入寄主細(xì)胞后，這些病毒在RNA復(fù)制酶催化下即可自行復(fù)制產(chǎn)生新的病毒RNA。RNA復(fù)制酶需要專一性的RNA模板，例如Qβ噬菌體的RNA復(fù)制酶只能用Qβ病毒RNA為模板，它不用寄主的RNA為模板。一.RNA的復(fù)制目前七十一頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點1.噬菌體QβRNA的復(fù)制噬菌體Qβ：直徑20nm的正十二面體，含30%RNA，其余為蛋白質(zhì)，單鏈RNA，4500個核苷酸，編碼3-4個蛋白質(zhì)。結(jié)構(gòu)：5’端—成熟蛋白（A或A2蛋白）—外殼蛋白（或A1蛋白）—復(fù)制酶β亞基—3’端Qβ復(fù)制酶：αβγδ四個亞基，只有β是自己編碼，其余三個亞基來自寄主細(xì)胞(α:核糖體S1蛋白，γ：EF-Tu，δ：EF-Ts)。

進(jìn)入E.coli細(xì)胞后，其RNA即為mRNA，可以直接合成與病毒繁殖有關(guān)的蛋白質(zhì)（復(fù)制酶β亞基）。QβRNA為正鏈RNA目前七十二頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點A.負(fù)鏈的合成B.正鏈的合成病毒的正鏈復(fù)制中間體復(fù)制中間體新合成的正鏈新合成的負(fù)鏈負(fù)鏈?zhǔn)删wQ的合成目前七十三頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點

2.QβRNA翻譯和復(fù)制的自我調(diào)節(jié)

QβRNA的高級結(jié)構(gòu)（雙螺旋區(qū)的結(jié)構(gòu)）參與翻譯的調(diào)節(jié)控制（1）只有剛復(fù)制的QβRNA，成熟蛋白（A）基因才能翻譯。（2）

核糖體能直接啟動外殼蛋白基因的翻譯（3）復(fù)制酶β亞基基因只有在外殼蛋白合成時雙鏈打開才能進(jìn)行翻譯。

目前七十四頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點QβRNA的翻譯、復(fù)制受寄主細(xì)胞調(diào)節(jié)，以正鏈RNA為模板復(fù)制負(fù)鏈RNA時，另需寄主細(xì)胞的HFⅠ和HFⅡ因子。而以負(fù)鏈RNA為模板復(fù)制正鏈RNA時，不需這兩個因子，感染后期大量合成的是正鏈RNA。目前七十五頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點

3.

病毒RNA復(fù)制的主要方式

正鏈RNA病毒（mRNA）：噬菌體Qβ、灰質(zhì)炎病毒等進(jìn)入寄主細(xì)胞后，利用寄主的翻譯系統(tǒng)，首先合成復(fù)制酶及有關(guān)的蛋白質(zhì)，然后進(jìn)行病毒RNA的復(fù)制，最后由病毒RNA和蛋白質(zhì)裝配成病毒顆粒。

負(fù)鏈RNA病毒（帶有復(fù)制酶）：狂犬病毒等此類病毒帶有復(fù)制酶，侵入后，復(fù)制酶首先合成出正鏈RNA（mRNA），再以正鏈RNA為模板，合成負(fù)鏈RNA及蛋白質(zhì)，然后裝配。目前七十六頁\總數(shù)八十五頁\編于十七點雙鏈RNA病毒（帶有復(fù)制酶）：呼腸孤病毒等以雙鏈