真核生物的轉(zhuǎn)錄和后加工省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件市賽課百校聯(lián)賽優(yōu)質(zhì)課一等獎(jiǎng)?wù)n件

真核生物RNA轉(zhuǎn)錄和后加工

1/39轉(zhuǎn)錄：以DNA為模板合成RNA過(guò)程。2/39參加轉(zhuǎn)錄物質(zhì)原料:NTP（ATP,UTP,GTP,CTP）模板:DNA酶:RNA聚合酶（RNApolymerase,RNA-pol）其它蛋白質(zhì)因子3/39真核生物RNA聚合酶

——三種RNA-pol

I、II、III4/39真核生物RNA聚合酶特征類別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特異性抑制劑5/39真核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程（一）轉(zhuǎn)錄起始真核生物轉(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。6/39真核生物轉(zhuǎn)錄起始是在轉(zhuǎn)錄因子(TF)幫助下，RNA聚合酶識(shí)別結(jié)合轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游DNA序列(開(kāi)啟子)，生成起始前復(fù)合物。7/391.轉(zhuǎn)錄起始前上游區(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)特定DNA序列，是轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)，它們經(jīng)過(guò)與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合而調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄準(zhǔn)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8/392.轉(zhuǎn)錄因子能直接或間接識(shí)別和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA蛋白質(zhì)，統(tǒng)稱為反式作用因子(trans-actingfactors)。反式作用因子中，直接或間接結(jié)合RNA聚合酶，則稱為轉(zhuǎn)錄因子(trans-criptionalfactors,TF)。9/39參加RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄因子（TF）Ⅱ轉(zhuǎn)錄因子亞基和(或)分子量（kDa）功效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10/393.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，而需依靠眾多轉(zhuǎn)錄因子。11/39TBPTAF

TFIIH12/394.拼板理論(piecingtheory)

一個(gè)真核生物基因轉(zhuǎn)錄需要3至5個(gè)轉(zhuǎn)錄因子。轉(zhuǎn)錄因子之間相互結(jié)合，生成有活性和專一性復(fù)合物，再與RNA聚合酶搭配而有針對(duì)性地結(jié)合、轉(zhuǎn)錄對(duì)應(yīng)基因。13/39（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同，但因有核膜相隔，沒(méi)有轉(zhuǎn)錄與翻譯同時(shí)現(xiàn)象。RNA-pol前移處處都遇上核小體。轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過(guò)程中能夠觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。14/39轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)中核小體移位RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄方向15/39（三）轉(zhuǎn)錄終止

終止過(guò)程：酶停頓添加底物→→釋放RNA鏈→→酶解離終止反應(yīng)…雜合雙鏈氫鍵斷裂，…重新形成雙螺旋，酶解離。終止子（terminator）：在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中，提供轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)RNA序列真正起終止作用是RNA序列，與開(kāi)啟子不一樣16/3917/39真核生物轉(zhuǎn)錄后修飾Post-transcriptionalModification18/39在細(xì)胞內(nèi)，原初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物經(jīng)過(guò)一系列改變轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒霷NA分子過(guò)程，稱為轉(zhuǎn)錄后加工（post-transcriptionalprocessing）19/39RNA加工反應(yīng)分類加工反應(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到一些tRNA3’末端堿基化學(xué)修飾mRNA和rRNA甲基化，tRNA和snRNA普遍堿基修飾核酸切除和替換tRNA鳥(niǎo)嘌呤過(guò)分修飾產(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，偶然反式)剪接(連接)去除tRNA內(nèi)含子編輯經(jīng)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,199820/39一、mRNA轉(zhuǎn)錄后加工(一)首尾修飾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

21/395`pppN5`pNppipppGpi5`GpppN5`m7GpppN（S-腺苷甲硫氨酸）CH3磷酸酶甲基化酶mRNAmRNAmRNAmRNA5`-末端帽子生成

——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22/39帽子結(jié)構(gòu)23/393`-末端多聚腺苷酸合成先于剪接加工polyApolymerase催化，轉(zhuǎn)錄后修飾點(diǎn)序列（AAUAAA）提供信號(hào)普通長(zhǎng)度為100~200個(gè)腺苷酸

24/39（二）mRNA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。25/39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)相互間隔開(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)氨基酸組成完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因。非編碼區(qū)A~G編碼區(qū)1~726/392.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)，并表示為成熟RNA核酸序列。內(nèi)含子隔斷基因線性表示而在剪接過(guò)程中被除去核酸序列。27/39雞卵清蛋白基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟mRNA雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾

28/393.內(nèi)含子分類I：主要存在于線粒體、葉綠體及一些低等真核生物rRNA基因；II：也發(fā)覺(jué)于線粒體、葉綠體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是mRNA；III：是常見(jiàn)形成套索結(jié)構(gòu)后剪接，大多數(shù)mRNA基因有這類內(nèi)含子；IV：是tRNA基因及其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中內(nèi)含子，剪接過(guò)程需酶及ATP。29/394.mRNA剪接

——除去hnRNA中內(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GU和3`-末端AG，也即5`GUAG-OH3`。（2）剪接體（splicesome）——由snRNP與hnRNA結(jié)合復(fù)合體。其功效：致內(nèi)含子形成套索，并使上、下游外顯子靠近。30/39?RNA編輯作用說(shuō)明，基因編碼序列經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄后加工，是可有多用途分化，所以也稱為分化加工(differentialRNAprocessing)。5.mRNA編輯(mRNAediting)——指在轉(zhuǎn)錄水平上發(fā)生改變RNA編碼序列，致一個(gè)基因產(chǎn)生不止一個(gè)蛋白質(zhì)加工方式。31/39tRNA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)切酶和外切酶共同參加。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一些專一部位堿基需要經(jīng)過(guò)甲基化酶，硫醇酶，假尿嘧啶核苷化酶等作用進(jìn)行修飾成為特殊堿基，如氨基酸臂上5′4-硫尿苷（4tu），D臂上2甲基鳥(niǎo)苷（2mG），TψC臂上假尿苷（ψ）以及反密碼子環(huán)上2異戊腺苷（2ipA）

32/39二、tRNA轉(zhuǎn)錄后加工tRNA前體TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA33/39RNAaseP、內(nèi)切酶連接酶34/39tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶35/39堿基修飾（2）還原反應(yīng)如：UDHU（3）核苷內(nèi)轉(zhuǎn)位反應(yīng)如：Uψ（4）脫氨反應(yīng)如：A

I如：AAm（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）36/39三、rRNA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甲基化程度比原核高

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