生物信息的傳遞(上)

1、什么是DNA的半保留復(fù)制？2、DNA復(fù)制的生物學(xué)意義是什么？3、原核生物中主要有那幾種DNA聚合酶？請(qǐng)說(shuō)出它們的主要功能？4、說(shuō)出人類細(xì)胞中最大的和最小的染色體，它們各有多少bp。當(dāng)前第1頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)5、說(shuō)出DNA作為遺傳物質(zhì)的最基本特征。6、有什么證據(jù)說(shuō)明染色體可能是由核小體組成的？7、大腸桿菌DNA完全伸展時(shí)有多長(zhǎng)？8、重疊基因是怎樣發(fā)現(xiàn)的，是從哪種生物里首次發(fā)現(xiàn)的？當(dāng)前第2頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3生物信息的傳遞（上）從DNA到RNA當(dāng)前第3頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)主要內(nèi)容轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要成分啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄起始原核和真核生物mRNA的特征比較終止和抗終止內(nèi)含子的剪接、編輯、再編碼及化學(xué)修飾當(dāng)前第4頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)基因作為唯一能夠自主復(fù)制、永久存在的單位，其生物學(xué)功能是以RNA或蛋白質(zhì)的形式表達(dá)出來(lái)的。DNA序列是遺傳信息的貯存者，它通過(guò)自主復(fù)制得到永存，并通過(guò)轉(zhuǎn)錄生成信使RNA，翻譯生成蛋白質(zhì)的過(guò)程來(lái)控制生命現(xiàn)象。當(dāng)前第5頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)基因表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄（transcription）和翻譯（translation）兩個(gè)階段。轉(zhuǎn)錄是指拷貝出一條與DNA鏈序列完全相同（除了T→U之外）的RNA單鏈的過(guò)程，是基因表達(dá)的核心步驟。翻譯是指以新生的mRNA為模板，把核苷酸三聯(lián)遺傳密碼子翻譯成氨基酸序列、合成多肽鏈的過(guò)程，是基因表達(dá)的最終目的。當(dāng)前第6頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)DNA分子中的核苷酸排列順序不但決定了胞內(nèi)所有RNA及蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)，還通過(guò)蛋白質(zhì)（酶）的功能間接控制了細(xì)胞內(nèi)全部有效成份的生產(chǎn)、運(yùn)轉(zhuǎn)和功能發(fā)揮。當(dāng)前第7頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)FrancoisJacob(Left),JacquesMonod(Center)&AndreLwoff(Right)當(dāng)前第8頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)當(dāng)前第9頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)與mRNA序列相同的那條DNA鏈?zhǔn)蔷幋a鏈（codingstrand）或稱有意義鏈（sensestrand），另一條根據(jù)堿基互補(bǔ)原則指導(dǎo)mRNA合成的DNA鏈則被稱為模板鏈（templatestrand）或稱反義鏈（antisensestrand）。當(dāng)前第10頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)DNA模板與mRNA分子及多肽鏈之間存在共線性關(guān)系當(dāng)前第11頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)DNA和RNA雖然很相似，只有T或U及核糖的第二位碳原子上有所不同，但它們的生物學(xué)活性卻很不同。RNA主要以單鏈形式存在于生物體內(nèi)，其高級(jí)結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，它們既擔(dān)負(fù)著貯藏及轉(zhuǎn)移遺傳信息的功能，又能作為核酶直接在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮代謝功能。當(dāng)前第12頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)因?yàn)橹挥衜RNA所攜帶的遺傳信息才被用來(lái)指導(dǎo)蛋白質(zhì)生物合成，所以人們一般用U、C、A、G這4種核苷酸而不是T、C、A、G的組合來(lái)表示遺傳性狀。當(dāng)前第13頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)生物體內(nèi)擁有三類RNA，即：編碼特定蛋白質(zhì)序列的mRNA；能特異性解讀mRNA中的遺傳信息并將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)氨基酸后加入多肽鏈中的tRNA；直接參與核糖體中蛋白質(zhì)合成的rRNA。當(dāng)前第14頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.1RNA轉(zhuǎn)錄過(guò)程無(wú)論是原核還是真核細(xì)胞，轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程都包括：

模板識(shí)別

轉(zhuǎn)錄起始

通過(guò)啟動(dòng)子

轉(zhuǎn)錄的延伸轉(zhuǎn)錄的終止當(dāng)前第15頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)大腸桿菌中依賴于DNA的RNA轉(zhuǎn)錄過(guò)程圖示。轉(zhuǎn)錄泡中單鏈DNA的長(zhǎng)度約在17bp左右，被聚合酶復(fù)合物所保護(hù)的DNA序列約為35bp左右。當(dāng)前第16頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.1.1模板識(shí)別

模板識(shí)別階段主要指RNA聚合酶與啟動(dòng)子DNA雙鏈相互作用并與之相結(jié)合的過(guò)程。啟動(dòng)子（promoter）是基因轉(zhuǎn)錄起始所必需的一段DNA序列，是基因表達(dá)調(diào)控的上游順式作用元件。當(dāng)前第17頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)真核生物RNA聚合酶不能直接識(shí)別基因的啟動(dòng)子區(qū)，需要一些被稱為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的輔助蛋白質(zhì)按特定順序結(jié)合于啟動(dòng)子上，RNA聚合酶才能與之相結(jié)合并形成復(fù)雜的前起始復(fù)合物（preinitiationtranscriptioncomplex,PIC），以保證有效地起始轉(zhuǎn)錄。當(dāng)前第18頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.1.2轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始不需要引物，啟動(dòng)子附近的DNA雙鏈分開(kāi)形成轉(zhuǎn)錄泡以促使底物核糖核苷酸與模板DNA的堿基配對(duì)。轉(zhuǎn)錄起始就是RNA鏈上第一個(gè)核苷酸鍵的產(chǎn)生。當(dāng)前第19頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)轉(zhuǎn)錄起始后直到形成9個(gè)核苷酸短鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)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(lái)并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄重新開(kāi)始。當(dāng)前第20頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)一旦RNA聚合酶成功地合成9個(gè)以上核苷酸并離開(kāi)啟動(dòng)子區(qū)，轉(zhuǎn)錄就進(jìn)入正常的延伸階段。所以，通過(guò)啟動(dòng)子的時(shí)間代表一個(gè)啟動(dòng)子的強(qiáng)弱。一般說(shuō)來(lái)，通過(guò)啟動(dòng)子的時(shí)間越短，該基因轉(zhuǎn)錄起始的頻率也越高。當(dāng)前第21頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.1.3轉(zhuǎn)錄延伸RNA聚合酶離開(kāi)啟動(dòng)子，沿DNA鏈移動(dòng)并使新生RNA鏈不斷伸長(zhǎng)的過(guò)程就是轉(zhuǎn)錄的延伸。大腸桿菌RNA聚合酶的活性一般為每秒50-90個(gè)核苷酸。隨著RNA聚合酶的移動(dòng)，DNA雙螺旋持續(xù)解開(kāi)，暴露出新的單鏈DNA模板，新生RNA鏈的3’末端不斷延伸，在解鏈區(qū)形成RNA-DNA雜合物。當(dāng)前第22頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.1.4轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄到終止位點(diǎn)時(shí)，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯鍵，RNA-DNA聚合物分離，DNA恢復(fù)，RNA及RNA聚合酶釋放。37℃時(shí)，轉(zhuǎn)錄生成mRNA的速度大約是每分鐘2500個(gè)核苷酸，即每秒鐘合成14個(gè)密碼子，而蛋白質(zhì)合成的速度大約是每秒鐘15個(gè)氨基酸。正常情況下，從一個(gè)基因開(kāi)始表達(dá)到細(xì)胞中出現(xiàn)其mRNA的間隔約為2.5分鐘，而再過(guò)半分鐘就能在細(xì)胞內(nèi)測(cè)到相應(yīng)的蛋白質(zhì)。當(dāng)前第23頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.2轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要成分3.2.1RNA聚合酶RNA聚合酶是轉(zhuǎn)錄過(guò)程中最關(guān)鍵的酶，主要以雙鏈DNA為模板，以4種核苷三磷酸作為活性前體，并以Mg2+/Mn2+為輔助因子，催化RNA鏈的起始、延伸和終止，它不需要任何引物，催化生成的產(chǎn)物是與DNA模板鏈相互補(bǔ)的RNA。當(dāng)前第24頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)RNA或RNA-DNA雙鏈雜合體不能作為模板。原核和真核生物的RNA聚合酶雖然都能催化RNA的合成，但在其分子組成、種類和生化特性上各有特色。當(dāng)前第25頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)1.原核生物的RNA聚合酶大多數(shù)原核生物RNA聚合酶的組成是相同的，大腸桿菌聚合酶由2個(gè)α亞基、一個(gè)β亞基、一個(gè)β’亞基和一個(gè)ω亞基組成，稱為核心酶。加上一個(gè)σ亞基后則成為聚合酶全酶（holoenzyme），相對(duì)分子質(zhì)量為4.65×105。當(dāng)前第26頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)大腸桿菌RNA聚合酶的主要成分當(dāng)前第27頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)大腸桿菌RNA聚合酶的主要成分當(dāng)前第28頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)表3-1大腸桿菌RNA聚合酶的組成分析亞基基因相對(duì)分子量*104亞基數(shù)組分功能αrpoA3.652核心酶核心酶組裝，啟動(dòng)子識(shí)別βrpoB15.11核心酶β和β’共同形成RNA合成的活性中心β’rpoC15.51核心酶ω111核心酶未知σrpoD71σ因子存在多種σ因子，用于識(shí)別不同的啟動(dòng)子當(dāng)前第29頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)α亞基可能與核心酶的組裝及啟動(dòng)子識(shí)別有關(guān)，并參與RNA聚合酶和部分調(diào)節(jié)因子的相互作用。T4噬菌體感染大腸桿菌后對(duì)α亞基的一個(gè)精氨酸殘基進(jìn)行ADP糖基化修飾，造成RNA聚合酶全酶對(duì)啟動(dòng)子親和力降低。當(dāng)前第30頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)由β和β’亞基組成了聚合酶的催化中心，它們?cè)谛蛄猩吓c真核生物RNA聚合酶的兩個(gè)大亞基有同源性。β亞基能與模板DNA、新生RNA鏈及核苷酸底物相結(jié)合。當(dāng)前第31頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)σ因子的作用是負(fù)責(zé)模板鏈的選擇和轉(zhuǎn)錄的起始，它是酶的別構(gòu)效應(yīng)物，使酶專一性識(shí)別模板上的啟動(dòng)子。核心酶在T7噬菌體DNA上約有1300個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，平均結(jié)合常數(shù)為2×1011。當(dāng)前第32頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)σ因子可以極大地提高RNA聚合酶對(duì)啟動(dòng)子區(qū)DNA序列的親和力，酶底結(jié)合常數(shù)提高103倍，酶底復(fù)合物的半衰期可達(dá)數(shù)小時(shí)甚至數(shù)十小時(shí)。σ因子還能使RNA聚合酶與模板DNA上非特異性位點(diǎn)的結(jié)合常數(shù)降低104倍，使酶底復(fù)合物的半衰期小于1秒。當(dāng)前第33頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)表3-2大腸桿菌中的σ因子能識(shí)別并與啟動(dòng)子區(qū)的特異性序列相結(jié)合因子基因功能-35區(qū)間隔bp-10區(qū)σ70ropD廣泛TTGACA16-18TATAATσ32ropH熱休克TCTCNCCCTTGAA13-15CCCCATNTAσ54ropN氮代謝CTGGNA6TTGCA當(dāng)前第34頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)枯草桿菌中有6種不同相對(duì)分子質(zhì)量的σ因子，其中σ55是主要存在形式，出現(xiàn)在營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞中，σ29則主要出現(xiàn)在胞子形成階段，參與胞子形成期基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控。在大腸桿菌中，最常見(jiàn)的調(diào)控因子是由rpoD基因所編碼的σ70。當(dāng)前第35頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)由rpoH編碼的σ32是與熱休克啟動(dòng)子所控制的基因轉(zhuǎn)錄密切相關(guān)。由rpoN編碼的σ54則參與細(xì)胞的氮代謝。由T4噬菌體所編碼的σ55能與大腸桿菌RNA聚合酶的核心酶結(jié)合，啟動(dòng)T4晚期基因的轉(zhuǎn)錄。當(dāng)前第36頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)2.真核生物RNA聚合酶真核生物中有3類RNA聚合酶，其結(jié)構(gòu)比大腸桿菌RNA聚合酶復(fù)雜，它們?cè)诩?xì)胞核中的位置不同，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄的基因不同，對(duì)α-鵝膏覃堿的敏感性也不同。真核生物RNA聚合酶一般有8-14個(gè)亞基所組成，相對(duì)分子質(zhì)量超過(guò)5×105。當(dāng)前第37頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)真核生物RNA聚合酶的主要特征：聚合酶中有兩個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量超過(guò)1×105的大亞基；同種生物3類聚合酶有“共享”小亞基的傾向，即有幾個(gè)小亞基是其中3類或2類聚合酶所共有的。當(dāng)前第38頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)表3-3真核細(xì)胞中三類RNA聚合酶特性比較酶定位產(chǎn)物相對(duì)活性對(duì)α-鵝膏覃堿的敏感程度RNA聚合酶I核仁rRNA50%~70%不敏感RNA聚合酶II核質(zhì)hnRNA20%~40%敏感RNA聚合酶III核質(zhì)tRNA約10%物種特異性當(dāng)前第39頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.2.2轉(zhuǎn)錄復(fù)合物啟動(dòng)子選擇階段包括RNA聚合酶全酶對(duì)啟動(dòng)子的識(shí)別，聚合酶與啟動(dòng)子可逆性結(jié)合形成封閉復(fù)合物（closedcomplex，此時(shí)，DNA仍處于雙鏈狀態(tài)）。然后，封閉復(fù)合物轉(zhuǎn)變成開(kāi)放復(fù)合物（opencomplex），聚合酶全酶所結(jié)合的DNA序列中有一小段雙鏈被解開(kāi)。對(duì)于強(qiáng)啟動(dòng)子來(lái)說(shuō)，從封閉復(fù)合物到開(kāi)放復(fù)合物的轉(zhuǎn)變是不可逆的，是快反應(yīng)。當(dāng)前第40頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)RNA合成的起始當(dāng)前第41頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)開(kāi)放復(fù)合物與最初的兩個(gè)NTP相結(jié)合并在這兩個(gè)核苷酸之間形成磷酸二酯鍵后即轉(zhuǎn)變成包括RNA聚合酶、DNA和新生RNA的三元復(fù)合物。除RNA聚合酶之外，真核生物轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程中至少還需要7種輔助因子參與。當(dāng)前第42頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)一般情況下，轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物可以進(jìn)入兩條不同的反應(yīng)途徑：合成并釋放2-9個(gè)核苷酸的短RNA轉(zhuǎn)錄物，即所謂的流產(chǎn)式起始；盡快釋放σ亞基，轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物通過(guò)上游啟動(dòng)子區(qū)并生成由核心酶、DNA和新生RNA所組成的轉(zhuǎn)錄延伸復(fù)合物。當(dāng)前第43頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)轉(zhuǎn)錄延伸復(fù)合物較為穩(wěn)定，可長(zhǎng)時(shí)間與DNA模板結(jié)合而不解離。只有在遇到轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)時(shí)，RNA聚合酶才停止加入新的核苷酸，RNA-DNA雜合物解離，釋放轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物并導(dǎo)致聚合酶本身從模板DNA上脫落。當(dāng)前第44頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.3啟動(dòng)子與轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始是基因表達(dá)的關(guān)鍵階段，而這一階段的重要問(wèn)題是RNA聚合酶與啟動(dòng)子的相互作用。啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)影響了它與RNA聚合酶的親和力，從而影響了基因表達(dá)的水平。當(dāng)前第45頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)大腸桿菌RNA聚合酶與啟動(dòng)子的相互作用主要包括啟動(dòng)子區(qū)的識(shí)別、酶與啟動(dòng)子的結(jié)合及σ因子的結(jié)合與解離。當(dāng)前第46頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.3.1啟動(dòng)子區(qū)的基本結(jié)構(gòu)啟動(dòng)子是一段位于結(jié)構(gòu)基因5’端上游區(qū)的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之與模板DNA準(zhǔn)確地相結(jié)合并具有轉(zhuǎn)錄起始的特異性。當(dāng)前第47頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)轉(zhuǎn)錄單元（transcriptionunit）是一段從啟動(dòng)子開(kāi)始至終止子（terminator）結(jié)束的DNA序列。當(dāng)前第48頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)是指與新生RNA鏈第一個(gè)核苷酸相對(duì)應(yīng)DNA鏈上的堿基，通常為嘌呤。把起點(diǎn)5'末端的序列稱為上游（upstream），而把其3'末端的序列稱為下游(downstream)。起點(diǎn)為+1，下游方向依次為+2、+3……等，上游方向依次為–1、–2、–3……等等。當(dāng)前第49頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)當(dāng)前第50頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)啟動(dòng)子區(qū)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)Pribnow將RNA聚合酶全酶與模板DNA結(jié)合后，用DNaseI降解DNA，得到41～44個(gè)核苷酸對(duì)的DNA片段。序列分析發(fā)現(xiàn)，在被保護(hù)區(qū)內(nèi)有一個(gè)由5個(gè)核苷酸組成的保守序列，是聚合酶結(jié)合位點(diǎn)，稱為Pribnow區(qū)，其中央大約位于起點(diǎn)上游10bp處，所以又稱為-10區(qū)。當(dāng)前第51頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)分離轉(zhuǎn)錄區(qū)DNA序列程序圖當(dāng)前第52頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)科學(xué)家又從噬菌體的左、右啟動(dòng)子PL及PR和SV40啟動(dòng)子的-35bp附近找到了另一段共同序列：TTGACA?，F(xiàn)已證實(shí)大部分啟動(dòng)子都存在這兩段共同序列，即位于-10bp處的TATA區(qū)和-35bp處的TTGACA區(qū)，它們是RNA聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合位點(diǎn)。當(dāng)前第53頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)大腸桿菌RNA聚合酶全酶所識(shí)別的啟動(dòng)子區(qū)當(dāng)前第54頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)–35區(qū)–10區(qū)…T85T83G81A61C69A52……T89A89T50A65A100…在真核生物基因中，Hogness等發(fā)現(xiàn)類似Pribnow區(qū)的Hogness區(qū)，在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-25～-30bp處，保守序列為TATAAA，也稱TATA區(qū)。在起始位點(diǎn)上游-70～-78bp處還有另一段共同序列CCAAT，稱為CAAT區(qū)（CAATbox）。當(dāng)前第55頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)真核基因的啟動(dòng)子在–25～–35區(qū)含有TATA序列，在–70～–80區(qū)含有CCAAT序列（CAATbox），在–80～–110含有GCCACACCC或GGGCGGG序列（GCbox）。習(xí)慣上，將TATA區(qū)上游的保守序列稱為上游啟動(dòng)子元件（upstreampromoterelement，UPE）或稱上游激活序列（upstreamactivatingsequence，UAS）。當(dāng)前第56頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)如果把Pribnow區(qū)從TATAAT變成AATAAT就會(huì)使該啟動(dòng)子發(fā)生下降突變；如果增加Pribnow區(qū)的共同序列，將乳糖操縱子的啟動(dòng)子中的TATGTT變成TATATT，就會(huì)提高啟動(dòng)子的效率，稱為上升突變。3.3.2啟動(dòng)子區(qū)及上游序列作用當(dāng)前第57頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)TATA區(qū)的作用TATA區(qū)的主要作用是使轉(zhuǎn)錄精確地起始。如果除去TATA區(qū)或進(jìn)行堿基突變，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物下降的相對(duì)值不如CAAT區(qū)或GC區(qū)突變后明顯，但發(fā)現(xiàn)所獲得的RNA產(chǎn)物起始點(diǎn)不固定。當(dāng)前第58頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)CAAT區(qū)和GC區(qū)主要控制轉(zhuǎn)錄起始頻率，基本不參與起始位點(diǎn)的確定。SV40的早期基因，缺少TATA和CAAT區(qū)，只有6個(gè)串聯(lián)在上游–40～–110位點(diǎn)的GC區(qū)；而組蛋白H2B，不含GC區(qū)，但有兩個(gè)CAAT區(qū)，一個(gè)TATA區(qū)。CAAT和GC區(qū)的作用當(dāng)前第59頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)真核細(xì)胞中的部分轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子分析當(dāng)前第60頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)上游激活序列作用研究SV40晚期基因啟動(dòng)子發(fā)現(xiàn)，上游激活區(qū)的存在與否，對(duì)該啟動(dòng)子的生物活性有著根本性的影響。若將該基因5'上游-21～-47核苷酸序列切除，基因完全不表達(dá)。當(dāng)前第61頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.3.3RNA聚合酶與啟動(dòng)子區(qū)的結(jié)合聚合酶首先與啟動(dòng)子區(qū)閉合雙鏈DNA結(jié)合，形成閉合復(fù)合物，經(jīng)解鏈得到開(kāi)鏈復(fù)合物。解鏈區(qū)一般在-9~+13，酶與啟動(dòng)子結(jié)合在其上游。RNA聚合酶即是雙鏈DNA結(jié)合蛋白又是單鏈DNA結(jié)合蛋白。當(dāng)前第62頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.3.4增強(qiáng)子及其功能在SV40的轉(zhuǎn)錄單元上發(fā)現(xiàn)其轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游約200bp處有兩段72bp長(zhǎng)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，因此，稱這種能強(qiáng)化轉(zhuǎn)錄起始的序列為增強(qiáng)子或強(qiáng)化子（enhancer）。當(dāng)前第63頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)遠(yuǎn)距離效應(yīng)無(wú)方向性順式調(diào)節(jié)無(wú)物種、基因特異性組織特異性相位性對(duì)外應(yīng)答(部分)當(dāng)前第64頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)當(dāng)前第65頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.3.5轉(zhuǎn)錄抑制DNA模版抑制劑放線菌素DRNA聚合酶抑制物利福霉素、利迪鏈霉素、α-鵝膏蕈堿當(dāng)前第66頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)表轉(zhuǎn)錄的抑制劑抑制劑靶酶抑制作用利福霉素細(xì)菌全酶和β亞基結(jié)合，抑制起始利迪鏈霉素細(xì)菌核心酶和β亞基結(jié)合，抑制起始放線菌素D真核PolⅠ和DNA結(jié)合，阻止延伸α-鵝膏蕈堿真核PolⅡ和RNAPolⅡ結(jié)合當(dāng)前第67頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.4原核與真核生物mRNA的特征比較mRNA在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)占總RNA的2%左右，tRNA占16%，rRNA則占80%以上。真核細(xì)胞的mRNA往往以較大相對(duì)分子量的前體RNA出現(xiàn)在核內(nèi)，只有成熟的、相對(duì)分子質(zhì)量明顯變小并經(jīng)化學(xué)修飾的mRNA才能進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，參與蛋白質(zhì)的合成。所以，真核細(xì)胞mRNA的合成和功能表達(dá)發(fā)生在不同的空間和時(shí)間范疇內(nèi)。當(dāng)前第68頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.4.1原核生物mRNA的特征1.半衰期短原核生物中，mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯是在同一個(gè)細(xì)胞空間里同步進(jìn)行的，蛋白質(zhì)合成往往在mRNA剛開(kāi)始轉(zhuǎn)錄時(shí)就被引發(fā)了。當(dāng)前第69頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)53DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的羽毛狀現(xiàn)象（電鏡模擬圖）核糖體RNARNA聚合酶當(dāng)前第70頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)大多數(shù)細(xì)菌mRNA在轉(zhuǎn)錄開(kāi)始1分鐘后就開(kāi)始降解。降解的速度大概只有轉(zhuǎn)錄或翻譯速度的一半?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)每過(guò)大約2分鐘，體系中出現(xiàn)新生蛋白質(zhì)的速度就下降50%。當(dāng)前第71頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)2.原核細(xì)胞的mRNA（包括病毒）有時(shí)可以編碼幾個(gè)多肽，而真核細(xì)胞的mRNA最多只能編碼一個(gè)多肽。把只編碼一個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA稱為單順?lè)醋觤RNA(monocistronicmRNA)，把編碼多個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA稱為多順?lè)醋觤RNA(polycistronicmRNA)。當(dāng)前第72頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)幾乎所有mRNA都可以被分成3部分：編碼區(qū)和位于AUG之前的5’端上游非編碼區(qū)以及位于終止密碼子之后不翻譯的3’端下游非編碼區(qū)。編碼區(qū)從起始密碼子AUG開(kāi)始經(jīng)一連串編碼氨基酸的密碼子直至終止密碼子。當(dāng)前第73頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)第一個(gè)蛋白質(zhì)合成終止以后，核糖體分解成大、小亞基，脫離mRNA模板，第二個(gè)蛋白的翻譯必須等到新的小亞基和大亞基與該蛋白起始密碼子相結(jié)合后才可能開(kāi)始。前一個(gè)多肽翻譯完成以后，核糖體大、小亞基分離，小亞基也可能不離開(kāi)mRNA模板，而是迅速與游離的大亞基結(jié)合，啟動(dòng)第二個(gè)多肽的合成。當(dāng)前第74頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)當(dāng)前第75頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)一個(gè)順?lè)醋拥姆g有時(shí)完全取決于它前面順?lè)醋拥姆g，因?yàn)橹挥械谝粋€(gè)翻譯起始位點(diǎn)是暴露的，在這個(gè)順?lè)醋臃g產(chǎn)生多肽的過(guò)程中，核糖體的運(yùn)動(dòng)破壞了后續(xù)順?lè)醋拥亩?jí)結(jié)構(gòu)，使起始位點(diǎn)較容易與核糖體相結(jié)合形成起復(fù)合物。當(dāng)前第76頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)當(dāng)前第77頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.原核生物mRNA的5’端無(wú)帽子結(jié)構(gòu)，3’端沒(méi)有或只有較短的多聚A結(jié)構(gòu)。原核生物起始密碼子AUG上游7-12個(gè)核苷酸處有一被稱為SD序列（Shine–Dalgarnosequence）的保守區(qū)，因?yàn)樵撔蛄信c16S-rRNA3’端反向互補(bǔ)，所以被認(rèn)為在核糖體-mRNA的結(jié)合過(guò)程中起作用。當(dāng)前第78頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)4.原核生物常以AUG（有時(shí)GUG，甚至UUG）作為起始密碼子，而真核生物幾乎永遠(yuǎn)以AUG作為起始密碼子。當(dāng)前第79頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.4.2真核生物mRNA的特征編碼功能蛋白的真核基因都通過(guò)RNA聚合酶II進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，幾乎都是單順?lè)醋?，其長(zhǎng)度在幾百到幾千個(gè)核苷酸之間。一個(gè)完整的基因，不但包括編碼區(qū)（codingregion），還包括5'和3'端長(zhǎng)度不等的特異性序列，它們雖然不編碼氨基酸，卻在基因表達(dá)的過(guò)程中起著重要作用。當(dāng)前第80頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)“基因”的分子生物學(xué)定義：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。真核生物mRNA結(jié)構(gòu)上的最大特征是5’端的帽子及3’的多聚(A)結(jié)構(gòu)。Agenecanbedefinedasfollowing:TheentirenucleicacidsequencethatisnecessaryforthesynthesisofafunctionalpolypeptideorRNAmolecule.當(dāng)前第81頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)當(dāng)前第82頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)1.真核生物mRNA的5’端存在“帽子”結(jié)構(gòu)。真核生物基因轉(zhuǎn)錄一般從嘌呤（主要是A，也可能是G）起始，其5’端大都經(jīng)過(guò)修飾，第一個(gè)核苷酸保留了5’端的三磷酸基團(tuán)。當(dāng)前第83頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)用核酸酶處理成熟mRNA，其5’端并不產(chǎn)生預(yù)期的核苷三磷酸，而產(chǎn)生以5’-5’三磷酸基團(tuán)相連的二核苷酸。5’端是一個(gè)在mRNA轉(zhuǎn)錄后加上去的甲基化鳥(niǎo)嘌呤。當(dāng)前第84頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)mRNA的帽子結(jié)構(gòu)常常被甲基化。第一個(gè)甲基出現(xiàn)在所有真核細(xì)胞的mRNA中（單細(xì)胞真核生物mRNA主要是這個(gè)結(jié)構(gòu)），由尿苷酸-7甲基轉(zhuǎn)移酶催化，稱為零類帽子（cap0）。當(dāng)前第85頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)如在第二個(gè)核苷酸(原mRNA5’第一位)的2’-OH位上加另一個(gè)甲基，這步反應(yīng)由2’-O-甲基轉(zhuǎn)移酶完成。一般把有這兩個(gè)甲基的結(jié)構(gòu)稱為1類帽子（cap1），真核生物中以這類帽子結(jié)構(gòu)為主。當(dāng)mRNA原第一位核苷酸是A時(shí)，其N6位有時(shí)也被甲基化，這一反應(yīng)只能在2’-OH被甲基化以后才能發(fā)生。當(dāng)前第86頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)在某些生物細(xì)胞內(nèi)，mRNA鏈上的原第二個(gè)核苷酸的2’-OH位也可能被甲基化，因?yàn)檫@個(gè)反應(yīng)只以帶有1類帽子的mRNA為底物，所以被稱為2類帽子（cap2）。有2類帽子的mRNA只占有帽mRNA總量的10%-15%以下。當(dāng)前第87頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)真核生物5’末端帽結(jié)構(gòu)類型cap0,cap1andcap2當(dāng)前第88頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)cap0cap1cap2cap1cap2當(dāng)前第89頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)2.絕大多數(shù)真核生物mRNA具有多聚A尾巴除組蛋白基因外，真核生物mRNA的3’末端都有多聚A序列，其長(zhǎng)度因mRNA種類不同而變化，一般為40-200個(gè)左右。當(dāng)前第90頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)真核基因的3'末端轉(zhuǎn)錄終止位點(diǎn)上游15～30bp處的保守序列AAUAAA對(duì)于初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的準(zhǔn)確切割及加多聚A是必需的。當(dāng)前第91頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)當(dāng)前第92頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)多聚A是mRNA由細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)所必需的形式，它大大提高了mRNA在細(xì)胞質(zhì)中的穩(wěn)定性。mRNA剛從細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)時(shí)，其多聚A尾巴一般比較長(zhǎng)，隨著mRNA在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)逗留時(shí)間延長(zhǎng)，多聚A逐漸變短消失，mRNA進(jìn)入降解過(guò)程。當(dāng)前第93頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.5終止和抗終止RNA聚合酶啟始基因轉(zhuǎn)錄后，就沿模板5’→3’方向不停地移動(dòng)，合成RNA鏈直到碰上終止信號(hào)時(shí)才與模板DNA相脫離并釋放新生RNA鏈。所有參與形成RNA-DNA雜合體的氫鍵都被破壞，模板DNA鏈與有意義鏈重新組合成DNA雙鏈。當(dāng)前第94頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.5.1不依賴于ρ因子的終止終止位點(diǎn)上游一般有一個(gè)富含GC堿基的二重對(duì)稱區(qū)，由這段DNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA容易形成發(fā)夾式結(jié)構(gòu)。在模版鏈終止位點(diǎn)前面有一段由4-8個(gè)A組成的序列，所以轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的3’端為寡聚U，這種結(jié)構(gòu)特征的存在決定了轉(zhuǎn)錄的終止。當(dāng)前第95頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGGCACCAGCCUUUUU...3`莖環(huán)/發(fā)夾結(jié)構(gòu)當(dāng)前第96頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)當(dāng)前第97頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)新生RNA中出現(xiàn)發(fā)夾式結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致RNA聚合酶的暫停，破壞RNA-DNA雜合鏈5’端的正常結(jié)構(gòu)。寡聚U的存在使雜合鏈的3’端部分出現(xiàn)不穩(wěn)定的rU?dA區(qū)域，兩者共同作用使RNA從三元復(fù)合物中解離出來(lái)。當(dāng)前第98頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)終止效率與二重對(duì)稱序列和寡聚U的長(zhǎng)短有關(guān)，隨著發(fā)夾式結(jié)構(gòu)（至少6bp）和寡聚U序列（至少4個(gè)U）長(zhǎng)度的增加，終止效率逐步提高。當(dāng)前第99頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.5.2依賴于ρ因子的終止RNA聚合酶不能識(shí)別特異性的轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)，而加入大腸桿菌ρ因子后該聚合酶就能在DNA模板上準(zhǔn)確地終止轉(zhuǎn)錄。ρ因子是一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為2.0×105的六聚體蛋白，它通過(guò)催化NTP的水解促使新生RNA鏈從三元轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中解離。當(dāng)前第100頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)ATP依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止因子：六聚體蛋白（275kDa），水解NTP沿RNA鏈移動(dòng)，趕上RNApol并促使新生RNA鏈從三元轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中解離出來(lái)，從而終止轉(zhuǎn)錄。當(dāng)前第101頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)當(dāng)前第102頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)RNA合成起始以后，ρ因子即附著在新生的RNA鏈上，靠ATP水解產(chǎn)生的能量，沿著5’→3’方向朝RNA聚合酶移動(dòng)，到達(dá)RNA的3’-OH端后取代了暫停在終止位點(diǎn)上的RNA聚合酶，使之從模板DNA上釋放mRNA，完成轉(zhuǎn)錄過(guò)程。當(dāng)前第103頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.6內(nèi)含子的剪接、編輯及化學(xué)修飾3.6.1RNA中的內(nèi)含子因?yàn)檎婧嘶虮磉_(dá)往往伴隨著RNA的剪接過(guò)程（splicing），從mRNA前體分子中切除被稱為內(nèi)含子（intron）的非編碼區(qū)，并使基因中被稱為外顯子（exon）的編碼區(qū)拼接形成成熟mRNA。當(dāng)前第104頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)圖用DNA-RNA雜交的方法驗(yàn)證雞卵清蛋白基因中存在非編碼的內(nèi)含子區(qū)。a.成熟mRNA與帶有該基因的互補(bǔ)鏈DNA序列雜交示意圖；b.雞卵清蛋白的基因結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)前第105頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)真核基因大多是斷裂的，也就是說(shuō)，一個(gè)基因可由多個(gè)內(nèi)含子和外顯子間隔排列而成。研究表明，內(nèi)含子在真核基因中所占的比例很高，甚至超過(guò)99%。當(dāng)前第106頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)部分人類基因中內(nèi)含子序列所占的比重分析基因長(zhǎng)度/bp內(nèi)含子數(shù)量?jī)?nèi)含子占比胰島素1.4267?-球蛋白1.4269血清蛋白181389膠原蛋白組分VII3111771VIII因子1862595萎縮性肌強(qiáng)直因子240078>99當(dāng)前第107頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)由DNA轉(zhuǎn)錄生成的原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物——核不均一RNA（hnRNA,heterogeneousnuclearRNA），即mRNA的前體，經(jīng)過(guò)5’加“帽”和3’酶切加多聚腺苷酸，再經(jīng)過(guò)RNA的剪接，編碼蛋白質(zhì)的外顯子部分就連接成為一個(gè)連續(xù)的可譯框（openreadingframe，ORF），通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，作為蛋白質(zhì)合成的模板。當(dāng)前第108頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)RNA加工過(guò)程及其生理功能加工過(guò)程推測(cè)的生理功能加帽子反應(yīng)mRNA從細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)，翻譯起始加多聚A反應(yīng)轉(zhuǎn)錄終止，翻譯起始和mRNA降解RNA的剪接從mRNA,tRNA和rRNA分子中切除內(nèi)含子RNA的切割從前體RNA中釋放成熟tRNA和rRNA分子當(dāng)前第109頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的生成及其主要加工剪接過(guò)程圖示當(dāng)前第110頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)真核基因平均含有8-10個(gè)內(nèi)含子，前體分子一般比成熟mRNA大4-10倍。內(nèi)含子的“功能”及其在生物進(jìn)化中的地位是一個(gè)引人注目的問(wèn)題。許多人類疾病是內(nèi)含子剪接異常引起的。地中海貧血病人的珠蛋白基因中，大約有1/4的核苷酸突變發(fā)生在內(nèi)含子的5’或3’邊界保守序列上，或者直接干擾了前體mRNA的正常剪接。當(dāng)前第111頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)表3-9總結(jié)了存在于生物體內(nèi)的各種內(nèi)含子，其中GU-AG或AU-AC分別代表了不同內(nèi)含子的5’和3’邊界序列。除了邊界序列之外，外顯子與內(nèi)含子交界處的序列，內(nèi)含子內(nèi)部的部分序列都有可能參與內(nèi)含子的剪接。當(dāng)前第112頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)表3-9生物體內(nèi)的各種內(nèi)含子內(nèi)含子類型細(xì)胞內(nèi)定位GU-AG細(xì)胞核，前體mRNA（真核）AU-AC細(xì)胞核，前體mRNA（真核）I類內(nèi)含子細(xì)胞核，前體rRNA（真核），細(xì)胞器RNA，少數(shù)細(xì)菌RNAII類內(nèi)含子細(xì)胞器RNA，部分細(xì)菌RNAIII類內(nèi)含子細(xì)胞器RNA雙內(nèi)含子細(xì)胞器RNAtRNA前體中的內(nèi)含子細(xì)胞核，tRNA前體（真核）當(dāng)前第113頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)3.6.2RNA的剪接轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的核內(nèi)mRNA前體分子與蛋白質(zhì)結(jié)合，形成RNA和蛋白質(zhì)組成的RNP復(fù)合物（ribonucleo-proteinparticle）。隨著RNA鏈的延伸，每個(gè)內(nèi)含子5’和3’兩端的復(fù)合物成對(duì)聯(lián)結(jié)，產(chǎn)生60S的顆?！艚芋w(spliceosome)，進(jìn)行RNA前體分子的剪接。當(dāng)前第114頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)脊椎動(dòng)物前體mRNA中常見(jiàn)內(nèi)含子剪接所必需的保守序列5’剪接位位點(diǎn)相鄰的保守序列5’-AG↓GUAAGU-3’3’剪接位位點(diǎn)相鄰的保守序列5’-PyPyPyPyPyPyNCAG↓–3’當(dāng)前第115頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)由U1snRNA以堿基互補(bǔ)的方式識(shí)別mRNA前體5’剪接點(diǎn)，由結(jié)合在3’剪接點(diǎn)上游富嘧啶區(qū)的U2AF（U2auxiliaryfactor）識(shí)別3’剪接點(diǎn)并引導(dǎo)U2snRNP與分支點(diǎn)相結(jié)合，形成剪接前體（pre-spliceosome）。剪接前體進(jìn)一步與U4、U5、U6snRNP三聚體相結(jié)合，形成剪接體。當(dāng)前第116頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)哺乳動(dòng)物細(xì)胞中mRNA前體上的snRNP是從5’向下游“掃描”，選擇在分支點(diǎn)富嘧啶區(qū)3’下游的第一個(gè)AG作為剪接的3’受點(diǎn)。AG前一位核苷酸可以影響剪接效率，一般說(shuō)來(lái)，CAG=UAG>AAG>GAG。如果mRNA前體上同時(shí)存在幾個(gè)AG，可能發(fā)生剪接競(jìng)爭(zhēng)。當(dāng)前第117頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)在高等真核生物個(gè)體發(fā)育或細(xì)胞分化過(guò)程中可以有選擇性地越過(guò)某些外顯子或某個(gè)剪接點(diǎn)進(jìn)行變位剪接，產(chǎn)生出組織或發(fā)育階段特異性mRNA，稱為內(nèi)含子的變位剪接。脊椎動(dòng)物中大約有5%的基因能以這種方式進(jìn)行剪接，保證各同源蛋白質(zhì)之間既具有大致相同的結(jié)構(gòu)或功能域，又具有特定的性質(zhì)差異，進(jìn)而拓展了基因所攜帶的遺傳信息。當(dāng)前第118頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)與mRNA前體中主要（GU-AG類）和次要（AU-AC類）內(nèi)含子的剪接方式不同的是I、II類內(nèi)含子，因?yàn)閹в羞@些內(nèi)含子的RNA本身具有催化活性，能進(jìn)行內(nèi)含子的自我剪接。當(dāng)前第119頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)在I類內(nèi)含子切除體系中，鳥(niǎo)苷或鳥(niǎo)苷酸的3’-OH作為親核基團(tuán)攻擊內(nèi)含子5’端的磷酸二酯鍵，從上游切開(kāi)RNA鏈。再由上游外顯子的自由3’-OH作為親核基團(tuán)攻擊內(nèi)含子3’位核苷酸上的磷酸二酯鍵，使內(nèi)含子被完全切開(kāi)，上下游兩個(gè)外顯子通過(guò)新的磷酸二酯鍵相連。當(dāng)前第120頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)自由鳥(niǎo)苷酸的3’-OH作為親核基團(tuán)攻擊內(nèi)含子5’端的磷酸二酯鍵，從上游切開(kāi)RNA鏈。上游外顯子的自由3’-OH作為親核基團(tuán)攻擊內(nèi)含子3’位核苷酸上的磷酸二酯鍵，使內(nèi)含子被完全切開(kāi)。I類內(nèi)含子的自我剪接過(guò)程當(dāng)前第121頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)在II類內(nèi)含子切除體系中，內(nèi)含子本身的某個(gè)腺苷酸2’-OH作為親核基團(tuán)攻擊內(nèi)含子5’端的磷酸二酯鍵，從上游切開(kāi)RNA鏈后形成套索狀結(jié)構(gòu)。再由上游外顯子的自由3’-OH作為親核基團(tuán)攻擊內(nèi)含子3’位核苷酸上的磷酸二酯鍵，使內(nèi)含子被完全切開(kāi)，上下游兩個(gè)外顯子通過(guò)新的磷酸二酯鍵相連。當(dāng)前第122頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)II型內(nèi)含子的剪切機(jī)制

內(nèi)含子本身的某個(gè)腺苷酸2’-OH作為親核基團(tuán)攻擊內(nèi)含子5’端的磷酸二酯鍵。上游外顯子的3’-OH作為親核基團(tuán)攻擊內(nèi)含子3’位核苷酸上的磷酸二酯鍵，使套索結(jié)構(gòu)完全解離。當(dāng)前第123頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)ThomasR.CechUniversityofColorado

Boulder,CO,USA當(dāng)前第124頁(yè)\共有133頁(yè)\編于星期四\19點(diǎn)ThomasRobertCech(December8,1947inChicago)isaNobelLaureateinchemistry.HegrewupinIowaCity,Iowa.In1966,heenteredGrinnellCollegewhereheobtai