第三章RNA結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)錄課件

染色質(zhì)活化12023/7/231染色質(zhì)活化1疏松染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成1、DNA局部結(jié)構(gòu)的改變與核小體位相變化

ATP依賴的染色質(zhì)重構(gòu)復(fù)合物SWI/SNF的作用；拓撲異構(gòu)酶能調(diào)節(jié)DNA雙螺旋的局部構(gòu)象和高級結(jié)構(gòu)變化；

B型DNA變成Z型DNA會導(dǎo)致核心組蛋白八聚體與DNA的親和力降低；

核小體的解體和重構(gòu)

2023/7/23230nm染色質(zhì)纖維的改構(gòu)2023/7/2332、組蛋白的修飾

核小體組蛋白八聚體的N端都暴露在核小體外，某些特殊氨基酸的殘基可能發(fā)生乙?；?、甲基化、磷酸化或核糖基化等修飾，結(jié)果一是改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)，直接影響基因轉(zhuǎn)錄；二是核小體表面發(fā)生改變，易于調(diào)控蛋白與染色質(zhì)接觸。2023/7/2342023/7/235組蛋白H3和H4的修飾轉(zhuǎn)錄抑制子Sin3結(jié)合以后形成輔助抑制因子,通過組蛋白去乙?；种葡嚓P(guān)基因的轉(zhuǎn)錄2023/7/236順式作用元件2順式作用元件(cis-actingelement)是指DNA分子上對基因表達有調(diào)節(jié)活性的特定核苷酸序列。順式作用元件的活性只影響同一DNA分子上的基因。這種DNA序列多位于基因上游或內(nèi)含子中。其中主要是起正性調(diào)控作用的順式作用元件，包括啟動子(promoter)、增強子(enhancer)；近年又發(fā)現(xiàn)起負性調(diào)控作用的元件沉默子(silencer)

2023/7/238啟動子的結(jié)構(gòu)和功能TATA框（TATAbox）：位于－25～－30位置，是RNA聚合酶Ⅱ識別和結(jié)合位點。富含AT堿基，一般有8bp，改變其中任何一個堿基都會顯著降低轉(zhuǎn)錄活性。又稱為HognessboxCAAT框（CAATbox）：位于－70～－80位置，共有序列GGCC(T)CAATCT。決定啟動子的起始效率。GC框(GCbox)：－110位置。增強轉(zhuǎn)錄活性。

2023/7/239不論是啟動子還是增強子序列，轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)功能都是通過與特定的DNA結(jié)合蛋白的相互作用而實現(xiàn)的能直接或間接識別各種順式作用元件并與之結(jié)合從而調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄效率的各種蛋白質(zhì)分子稱為反式作用因子

(trans-actingfactor)。不同的DNA序列和不同的DNA結(jié)合蛋白之間在空間結(jié)構(gòu)上的相互作用，以及蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間的相互作用，構(gòu)成了復(fù)雜的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制。

研究得比較多得反式作用因子有：激活子（transcriptionactiator）、SP1、CTF、Ap－1、Ap-2、Oct－1、Oct－2等。

反式作用因子32023/7/23102023/7/2311DNA結(jié)合域(DNA-bandingdomain)螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(helix-turn-helix)鋅指結(jié)構(gòu)(zincfingermotif)亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)

(leucinezipper)螺旋-環(huán)-螺旋(helix-loop-helix,HLH)堿性結(jié)構(gòu)域反式作用因子一般都具有2個不同功能的結(jié)構(gòu)域(domain)。反式作用因子32023/7/23122023/7/2313螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋(helix-turn-helix)是最早發(fā)現(xiàn)于原核生物中的一個關(guān)鍵因子，該結(jié)構(gòu)域長約20個aa，主要是兩個α-螺旋區(qū)和將其隔開的β轉(zhuǎn)角。其中的一個被稱為識別螺旋區(qū)，因為它常常帶有數(shù)個直接與DNA序列相識別的氨基酸。常結(jié)合CAAT盒LambdaCroTrprepressorLambdarepressorfragmentCAPfragments鋅指結(jié)構(gòu)(zincfingermotif)長約30個aa，其中4個氨基酸（Cys或2個Cys，兩個His）與一個Zinc原子相結(jié)合。與Zinc結(jié)合后鋅指結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。常結(jié)合GC盒2023/7/2316mouseZif268亮氨酸拉鏈(leucinezipper)亮氨酸拉鏈的肽鏈上每相隔七個殘基就會有一個疏水的亮氨酸殘基，這些殘基位于DNA結(jié)合域的C端-α螺旋上，這樣α-螺旋的側(cè)面每兩圈就會出現(xiàn)一個亮氨酸，形成一個疏水的表面。結(jié)果在α-螺旋的疏水表面間就可以互相作用，形成二聚體。這種相互作用形成一個卷曲的卷曲結(jié)構(gòu)(coiled-coilstructure)。2023/7/23182023/7/2319堿性亮氨酸拉鏈(basicleucinezipper)由賴氨酸（Lys）和精氨酸（Arg）組成DNA結(jié)合區(qū)。2023/7/2320螺旋-環(huán)-螺旋(helix-loop-helix,HLH)二個α-螺旋被一個非螺旋的多肽環(huán)分成二個單體蛋白，該調(diào)控區(qū)長約50個aa殘基，同時具有DNA結(jié)合和形成蛋白質(zhì)二聚體的功能，其主要特點是可形成兩個親脂性α-螺旋，C端α-螺旋一側(cè)的疏水殘基可以二聚化，其DNA結(jié)合功能是由一個較短的富堿性氨基酸區(qū)所決定的。2023/7/2321螺旋-環(huán)-螺旋2023/7/2322堿性結(jié)構(gòu)域在許多DNA結(jié)合蛋白中都發(fā)現(xiàn)了堿性結(jié)構(gòu)域，它通常是與亮氨酸拉鏈或HLH基序中的一個聯(lián)合在一起的，結(jié)果被稱做堿性亮氨酸拉鏈(bZIP)或堿性HLH蛋白。蛋白的二聚作用使二個堿性結(jié)構(gòu)城相鄰，進而可與DNA發(fā)生作用。2023/7/2323酸性α-螺旋結(jié)構(gòu)域(acidicα–helixdomain)富含谷氨酰胺結(jié)構(gòu)域(glutamine-richdomain)富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域(proline-richdomain)反式作用元件3轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域(transcriptionalactivationdomain)

反式作用因子的轉(zhuǎn)錄活化功能取決于DNA結(jié)合域以外的由80~100個AA組成的區(qū)域，此區(qū)即為轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域。轉(zhuǎn)錄因子通常具有1個以上的轉(zhuǎn)錄活化區(qū)，轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)模型有下述3種2023/7/2324RNA前體的加工內(nèi)含子的選擇性剪接和反式剪接

RNA的編輯轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)42023/7/2325RNA前體的加工5’加帽、3’加尾與mRNA的壽命以及由細胞核向胞質(zhì)的運送;核苷酸的修飾;剪接體的組裝,內(nèi)含子的剪接,內(nèi)含子的功能2023/7/2326選擇性剪接（也叫可變剪接）以區(qū)別組成型剪接（constitutivesplicing）是指從一個mRNA前體中通過不同的剪接方式（選擇不同的剪接位點組合）產(chǎn)生不同的mRNA剪接異構(gòu)體的過程，而最終的蛋白產(chǎn)物會表現(xiàn)出不同或者是相互拮抗的功能和結(jié)構(gòu)特性，或者在相同的細胞中由于表達水平的不同而導(dǎo)致不同的表型。2023/7/2327

選擇性剪接的不同形式＊深藍：均保留的exon;

淺藍：僅在一個mRNA中保留的exon;

黃色：intron;

紅線：被剪切去的區(qū)域。選擇剪接方式要點（1）外顯子選擇Optionexon或稱外顯子跳躍（exonskipping）→全部保留或至少刪除1個或幾個外顯子。（2）內(nèi)含子選擇Optionintron→內(nèi)含子全部刪除保留1個（近來也有內(nèi)含子表達的報道）。（3）互斥外顯子Mutuallyexclusiveexon→2個外顯互斥→在同1個成熟mRNA只出現(xiàn)1個。（4）內(nèi)部剪接位點Internalsplicesite→通過剪接供點或受點選擇決定選擇或剪切。2023/7/2328李衍達院士說，選擇性剪接與非選擇性剪接在機制上很可能沒有本質(zhì)的區(qū)別，即選擇性剪接是非選擇性剪接的一種簡并形式；在真核基因的剪接過程中，可能存在一種“粗定位-細定位”的過程；選擇性剪接確有其生物學(xué)上的功能，即使刪去一小段肽鏈它也使蛋白質(zhì)局部二級結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯變化，從而改變其功能2023/7/2329反式剪接分子間的2023/7/2330RNA的編輯

基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA分子中，由于核苷酸的缺失，插入或置換，基因轉(zhuǎn)錄物的序列不與基因編碼序列互補，使翻譯生成的蛋白質(zhì)的氨基酸組成，不同于基因序列中的編碼信息，這種現(xiàn)象稱為RNA編輯2023/7/2331

RNA的編輯編輯的類型（后果）2023/7/2332RNA的編輯

編輯的方式：核苷酸（U或C）的插入或刪除可譯框改變gRNA（guidRNA,向?qū)NA）和蛋白質(zhì)參與編輯許多插入的U并非在DNA中編碼。也有被刪除的U刪除細胞色素氧化酶III的mRNA中一半以上的堿基是U，但大部分不是由基因編碼2023/7/2333gRNA在線粒體中合成，分子大小約55－70nt。編輯反應(yīng)是沿著被編輯RNA的3’5’方向進行。gRNA通過與編輯前RNA的配對來介導(dǎo)U的專一性插入。3’端有5-25個寡聚U2023/7/2334

U的編輯由20S的復(fù)合物催化，該復(fù)合物含有一個核酸內(nèi)切酶、末端尿苷轉(zhuǎn)移酶（TUTase）和RNA連接酶。它先與gRNA結(jié)合，然后使gRNA與編輯前RNA配對。與gRNA不配對的RNA底物的位點就被切割，然后與gRNA配對地插入U。最后連接RNA底物。