第六講RNA的生物合成與轉錄后加工課件

第六講RNA的生物合成與轉錄后加工第六講RNA的生物合成與轉錄后加工

執(zhí)行生命功能、表現(xiàn)生命特征的主要物質(zhì)是蛋白質(zhì)分子。DNA貯存著決定生物特征的遺傳信息，只有通過蛋白質(zhì)才能表達出它的生命意義，直接決定蛋白質(zhì)合成及蛋白質(zhì)特征的不是RNA而是DNA，因而人們確定DNA是遺傳信息貯存者后就推測DNA是通過RNA去決定蛋白質(zhì)合成的。50年代末RNA聚合酶的發(fā)現(xiàn)開始證實了這一推測。

執(zhí)行生命功能、表現(xiàn)生命特征的主要物質(zhì)是蛋白質(zhì)分

以DNA為模板合成RNA的過程稱為轉錄（transcription）。轉錄是生物界RNA合成的主要方式，是遺傳信息即DNA向RNA傳遞過程，也是基因表達的開始（圖6-1）。轉錄也是一種酶促的核苷酸聚合過程，所需的酶叫做依賴DNA的RNA聚合酶（DDRP）。轉錄產(chǎn)生初級轉錄物為RNA前體，它們必須經(jīng)過加工過程變?yōu)槌墒斓腞NA，才能表現(xiàn)其生物活性。以DNA為模板合成RNA的過程稱為轉錄（tr圖6-1DNA轉錄的基本過程圖6-1DNA轉錄的基本過程第六講RNA的生物合成與轉錄后加工課件第六講RNA的生物合成與轉錄后加工課件主要內(nèi)容RNA合成的酶學基礎

RNA合成的基本過程

RNA轉錄后的加工與修飾主要內(nèi)容RNA合成的酶學基礎

真核和原核細胞內(nèi)都存在有DDRP，迄今發(fā)現(xiàn)的DDRP的有以下特點：①以DNA為模板:在DNA的兩條多苷酸鏈中只有其中一條鏈作為模板，這條鏈叫做模板鏈，又叫反義鏈。DNA雙鏈中另一條不做為模板的鏈叫做編碼鏈，又叫有意義鏈，編碼鏈的的序列與轉錄本RNA的序列相同，只是在編碼鏈上的T在轉錄本RNA為U，由于RNA的轉錄合成是以DNA的一條鏈為模板而進行的，所以這種轉錄方式又叫做不對稱轉錄。1、RNA合成的酶學基礎真核和原核細胞內(nèi)都存在有DDRP，迄今發(fā)現(xiàn)的DDRP的5′……GCAGT

ACAT

GT

C……3′3′……cgtcatgtacag……5′5′……GCAGUACAU

GUC……3′N……Ala·Val·His·Val……CDNA轉錄mRNA翻譯肽DNA模板、轉錄產(chǎn)物mRNA

和氨基酸序列之間的關系編碼鏈模板鏈｝5′……GCAGTACATGTC……35

3

3

5

模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈結構基因轉錄方向轉錄方向53模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈結構基因轉錄方向轉錄方向②都以四種三磷酸核苷酸的底物為原料；③都遵循DNA與RNA之間的堿基配對原則，A=U，T=A，C=G，合成與模板DNA序列互補的RNA鏈；④RNA鏈的延長方向是5’→3’的連續(xù)合成；⑤需要Mg2+或Mn2+離子；⑥并不需要引物。RNA聚合酶缺乏3’→5’外切酶活性，所以沒有校正功能。②都以四種三磷酸核苷酸的底物為原料；（1）RNA聚合酶所催化的反應（1）RNA聚合酶所催化的反應（2）大腸桿菌RNA聚合酶（2）大腸桿菌RNA聚合酶表6-1大腸桿菌RNA聚合酶亞單位

分子量亞單位數(shù)目功能α365122決定哪此基因被轉錄

β1506181與轉錄全過程有關

β’1556131結合DNA模板

702631辨認起始點表6-1大腸桿菌RNA聚合酶亞單位分子量亞單位數(shù)目核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)

RNA聚合酶核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzymRNA聚合酶全酶在轉錄起始區(qū)的結合RNA聚合酶全酶在轉錄起始區(qū)的結合亞基組成：a2bb'ws=a2bb'w+s

全酶核心酶

RNA聚合酶的組成

a亞基——

解開前方的DNA雙螺旋、恢復后面的DNA雙螺旋b亞基——

催化磷酸二酯鍵的形成b'亞基——

與DNA的非模板鏈結合

亞基組成：a2bb'ws=a2bb'w+s

RNA聚核心酶：解開前方的DNA雙螺旋、RNA鏈的延伸、恢復后面的DNA雙螺旋s亞基：識別DNA上轉錄的起始部位，從而引導全酶結合上去此外，每個RNA聚合酶還含有2個Zn離子。核心酶：解開前方的DNA雙螺旋、RNA鏈的延伸、恢復后面的D（3）真核生物RNA聚合酶（3）真核生物RNA聚合酶表6-2真核生物的RNA聚合酶種類分布合成的RNA類型對α-鵝膏蕈堿的敏感性Ⅰ核仁rRNA不敏感Ⅱ核質(zhì)hnRNA低濃度敏感Ⅲ核質(zhì)tRNA，5SRNA高濃度敏感Mt線粒體線粒體RNAs不敏感表6-2真核生物的RNA聚合酶種類分布合成的RN真核生物RNA聚合酶的共同特征3種聚合酶都由2個大亞基，12個以上的小亞基組成；在3種聚合酶之間，最大2個亞基，至少5個小亞基的基因編碼區(qū)具有同源性；4-7種小亞基為各種RNA聚合酶特有；都具有原核RNA聚合酶核心

2’同源的亞基；最大亞基與’相似，次最大亞基與相似；真核生物RNA聚合酶的共同特征3種聚合酶都由2個大亞基，12RNA聚合酶的羧基末端結構域（CTD）

RNA聚合酶II最大亞基的羧基端,存在著一種6個氨基酸的重復序列:Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser,在哺乳類中重復52次，在酵母中重復26次，稱為CTD。轉錄起始時：Ser、Thr的羥基非磷酸化，易與DNA結合；轉錄延伸時，磷酸化，松弛與DNA的結合。RNA聚合酶的羧基末端結構域（CTD）RNA2、轉錄的基本過程（圖6-2）（1）RNA合成的識別

（2）RNA合成的起始與延伸過程

（3）RNA合成的終止階段2、轉錄的基本過程（圖6-2）（1）RNA合成的識別圖6-2轉錄的主要過程圖6-2轉錄的主要過程

原核生物：Pribnow框和Sextama框（圖6-3）真核生物：TATA框和CAAT框（圖6-4）（1）轉錄的識別–啟動子原核生物：Pribnow框和Sextama框（圖6-3）圖6-3原核生物啟動子的結構示意圖圖6-3原核生物啟動子的結構示意圖轉錄起點是指與新生RNA鏈第一個核苷酸相對應DNA鏈上的堿基，研究證實通常為一個嘌呤。常把起點前面，即5'末端的序列稱為上游(upstream)，而把其后面即3’末端的序列稱為下游(downstream)。在描述堿基的位置時，一般用數(shù)字表示，起點為+1，下游方向依次為+2、+3……，上游方向依次為-1、-2、-3……。轉錄起點是指與新生RNA鏈第一個核苷酸相對應DNA鏈上的堿基Pribnow框：－10區(qū)，保守序列為TATAAT。Pribnow框是RNA聚合酶的牢固結合位點，簡稱結合位點。細菌中常見兩種啟動子突變：啟動子上升突變，提高轉錄活性；啟動子下降突變，降低轉錄水平。

σ的存在保證原核生物RNA聚合酶只能與啟動子區(qū)而不是其它區(qū)域形成穩(wěn)定的二元復合物。Pribnow框：－10區(qū)，保守序列為Sextama框：－35區(qū)，保守序列為TTGACA。Sextama框是RNA聚合酶中σ

的識別位點，也是RNA聚合酶的初始結合位點。Pribnow框與Sextama框之間的堿基序列并不重要，但兩個序列之間的距離十分重要；天然啟動子這段距離多為15～20bp，距離的大小可能是決定啟動子強度的因素之一。實驗表明：兩個序列之間的距離為17bp時，轉錄效率最高。Sextama框：－35區(qū)，保守序列為T圖6-4真核生物的啟動子序列圖6-4真核生物的啟動子序列（2）轉錄的起始轉錄起始需解決兩個問題：RNA聚合酶必須準確地結合在轉錄模板的起始區(qū)域。DNA雙鏈解開，使其中的一條鏈作為轉錄的模板。（2）轉錄的起始轉錄起始需解決兩個問題：4.－10區(qū)DNA雙鏈解開12～17bp，形成開放的二元啟動子復合物（模板－酶）。

2.RNA聚合酶全酶(

2)與模板－35序列結合，形成閉合的二元閉合啟動子復合物。

轉錄起始過程1.

因子辨認轉錄起始點（-35區(qū)的TTGACA序列）3.RNA聚合酶向－10區(qū)轉移，并與之牢固結合。4.－10區(qū)DNA雙鏈解開12～17bp，形成開放的二2.RNApol(

2

)-DNA-pppGpN-OH3

轉錄起始復合物:5

-pppG-OH+NTP

5

-pppGpN-OH3

+ppi5.在RNA聚合酶β亞基催化下形成第一個磷酸二酯鍵，形成三元復合物（模板－酶－RNA）。6.當三元復合物中RNA長6～9個核苷酸時，因子從全酶解離下來，進入延長階段。RNA聚合酶有兩個核苷酸結合位點：一個是起始核苷酸位點；一個是延長核苷酸位點。一般只有嘌呤核苷酸填充了起始位點，才能形成第一個磷酸二酯鍵。RNApol(2)-DNA-pppGpNRNA合成的第一個核苷酸總有GTP或ATP，以GTP常見，此時

因子從全酶解離下來，靠核心酶在DNA鏈上向下游滑動，而脫落的

因子與另一個核心酶結合成全酶反復利用。

RNA合成的第一個核苷酸總有GTP或ATP，以

真核生物轉錄起始十分復雜，往往需要多種蛋白因子的協(xié)助，已經(jīng)知道，在所有的細胞中有一類叫做轉錄因子的蛋白質(zhì)分子，它們與RNA聚合酶Ⅱ形成轉錄起始復合物，共同參與轉錄起始的過程。真核生物轉錄起始十分復雜，往往需要多種蛋白因子的協(xié)助，

真核生物基因中，有專門為蛋白質(zhì)編碼的基因，這些基因由RNA聚合酶Ⅱ負責進行轉錄起始關鍵性作用。根據(jù)這些轉錄因子的作用特點可大致分為以下二類：真核生物基因中，有專門為蛋白質(zhì)編碼的基因，這些基因由R

第一類為普遍轉錄因子：它們與RNA聚合酶Ⅱ共同組成轉錄起始復合物，轉錄才能在正確的位置上開始。普遍轉錄因子是由多種蛋白質(zhì)分子組成的，其中包括特異結合在TATA盒上的蛋白質(zhì)，叫做TATA盒結合蛋白，還有形成一組復合物叫做轉錄因子ⅡD。TFⅡD再與RNA聚合酶Ⅱ結合完成轉錄起始復合物的形成（圖6-5）。第一類為普遍轉錄因子：它們與RNA聚合酶Ⅱ共同組成轉圖6-5轉錄起始復合物的模式圖圖6-5轉錄起始復合物的模式圖

第二類轉錄因子為組織細胞特異性轉錄因子或者叫可誘導性轉錄因子：這類TF是在特異的組織細胞或是受到一些類固醇激素，生長因子或其它刺激后，開始表達某些特異蛋白質(zhì)分子時才需要的一類轉錄因子。

第二類轉錄因子為組織細胞特異性轉錄因子或者叫可誘導性RNA鏈的延長靠核心酶的催化，在起始復合物上第一個GTP的核糖3’-OH上與DNA模板能配對的第二個三磷酸核苷酸起反應形成磷酸二酯鍵。聚合進去的核苷酸又有核糖3’-OH游離，這樣就可按模板DNA的指引，一個接一個地延長下去。因此RNA鏈的合成方向也是5’-3’。由于DNA鏈與合成的RNA鏈具有反平行關系，所以RNA聚合酶是沿著DNA鏈3’-5’方向移動。（3）轉錄的延伸RNA鏈的延長靠核心酶的催化，在起始復合物上第

整個轉錄過程是由同一個RNA聚合酶來完成的一個連續(xù)不斷的反應，轉錄本RNA生成后，暫時與DNA模板鏈形成DNA·RNA雜交體，長度約為12個堿基對，形成一個轉錄泡（圖6-6）。轉錄速度大約是每秒鐘30-50個核苷酸，但并不是以恒定速度進行的。整個轉錄過程是由同一個RNA聚合酶來完成的一個連續(xù)不圖6-6轉錄的延伸過程圖6-6轉錄的延伸過程1.

亞基脫落，RNA聚合酶核心酶變構，與模板結合松弛，沿著DNA模板前移；2.在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長。3.堿基配對原則：A-U，T-A，G-C4.延長中的轉錄復合物也叫轉錄泡。隨著RNA

聚合酶前移，轉錄產(chǎn)物RNA不斷移出轉錄泡，已轉錄完畢的DNA雙鏈又重新復合而不再打開。5.原核生物的轉錄和翻譯偶聯(lián)進行。(NMP)n

+

NTP

(NMP)n+1

+PPi原核生物RNA轉錄的延長過程1.亞基脫落，RNA聚合酶核心酶變構，與模板結合松弛，沿圖6-7原核生物轉錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象5

3

DNA核糖體RNARNA聚合酶圖6-7原核生物轉錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象53DNA核糖依賴ρ因子的轉錄終止非依賴ρ因子的轉錄終止（4）轉錄的終止和新生RNA鏈的釋放指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進，轉錄產(chǎn)物RNA鏈從轉錄復合物上脫落下來。分類依賴ρ因子的轉錄終止（4）轉錄的終止和新生RNA鏈的釋放指R依賴ρ因子的轉錄終止（圖6-8）1969年，Roberts發(fā)現(xiàn)了能控制轉錄終止的蛋白質(zhì)，即ρ因子。它由相同的6個亞基組成六聚體，分子量200kD。ρ因子具有NTP酶活性和解螺旋酶活性，是促使轉錄三元復合物解離的根本原因。ρ因子的NTP酶活性依賴于單鏈RNA的結構。ρ因子依賴性終止子含有一個反向重復序列，使RNA末端形成一個發(fā)夾結構，導致轉錄延宕，ρ因子得以發(fā)揮作用，終止轉錄。依賴ρ因子的轉錄終止（圖6-8）1969年，Roberts圖6-8圖6-8非依賴ρ因子的轉錄終止（圖6-9）DNA模板接近轉錄終止的區(qū)域內(nèi)，有較密集的A-T配對區(qū)或G-C配對區(qū)，且G-C配對為回文結構。

轉錄產(chǎn)物RNA的3′-末端有若干個連續(xù)的U。連續(xù)U區(qū)的5′-端前方堿基形成莖環(huán)結構或發(fā)夾結構。這種二級結構是阻止轉錄繼續(xù)向下游推進的關鍵。非依賴ρ因子的轉錄終止（圖6-9）DNA模板接近轉錄終止的轉錄方向3′3′5′TCGGGCGAGCCCGCCGCCCGAGCGGGCTAAAAAATTTTTT3′3′5′5′DNA模板鏈編碼鏈AAAAAAUUUUUU5′CGCCCGAGCGGGCU5′TTTTTTDNA模板鏈編碼鏈轉錄產(chǎn)物3′圖6-9不依賴ρ因子的轉錄終止轉錄方向3′3′5′TCGGGCGCGCCCGAAAAAAA莖環(huán)結構使轉錄終止的機理

使RNA聚合酶變構，轉錄停頓；密集A-U配對使轉錄復合物趨于解離，釋放RNA。5′pppG53

35RNA-pol莖環(huán)結構使轉錄終止的機理使RNA聚合酶變構，轉錄停頓；5′原核生物與真核生物轉錄的區(qū)別

原核生物真核生物RNApol一種高度分工起始轉錄因子沒有需要（各不同）延長核小體影響沒有有啟動子以外序列沒有有且復雜轉錄產(chǎn)物多順反子單順反子場所轉錄與翻譯偶聯(lián)不偶聯(lián)轉錄終止兩種終止子不明確原核生物與真核生物轉錄的區(qū)別轉錄與復制的相似之處：⑴都是酶促的核苷酸聚合過程；⑵都以DNA為模板；⑶都需依賴DNA的聚合酶；⑷聚合過程都是核苷酸之間生成磷酸二酯鍵；⑸都從5′至3′方向延伸成新鏈多聚核苷酸；⑹都遵從堿基配對規(guī)律——

但轉錄忠實性要低于DNA復制。⑺轉錄與復制都受到嚴格的調(diào)控

轉錄與復制的異同點轉錄與復制的相似之處：轉錄與復制的異同點轉錄和復制的區(qū)別引物有無高度進行性中途不停止可一段一段進行A-U，T-A，G-CA-T，G-C配對mRNA，tRNA，rRNA子代雙鏈DNA（半保留復制）產(chǎn)物RNA聚合酶（RNA-pol）DNA聚合酶酶NTPdNTP原料模板鏈轉錄（不對稱轉錄）兩股鏈均復制模板轉錄復制A-U，T-A，G-CA-T，G-C配對mRNA，tRNA，rRNA子代雙鏈DNA（半保留復制）產(chǎn)物RNA聚合酶（RNA-pol）DNA聚合酶酶NTPdNTP原料模板鏈轉錄（不對稱轉錄）兩股鏈均復制模板轉錄復制轉錄和復制的區(qū)別引物3、轉錄后加工過程及其機制mRNA的前體加工

rRNA的前體加工

tRNA的前體加工

RNA的剪接和RNA催化活性

RNA編輯3、轉錄后加工過程及其機制mRNA的前體加工⑴真核細胞每種轉錄產(chǎn)物都是各種RNA的前身，即無活性，亦無功能。⑵真核初級轉錄產(chǎn)物必須在胞核內(nèi)經(jīng)過適當加工，使之變成具有活性的成熟RNA后，由胞核運至胞質(zhì)才能執(zhí)行翻譯功能。⑶真核細胞轉錄作用和翻譯作用無論在空間上還是時間上都是彼此分開進行的。⑷原核細胞mRNA不需加工，tRNA和rRNA加工。真核細胞與原核細胞轉錄產(chǎn)物的區(qū)別：⑴真核細胞每種轉錄產(chǎn)物都是各種RNA的前身，真核細胞與原核3.1mRNA的前體加工5

端形成帽子結構(m7GpppNp—)

3

端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)

中部剪接除去內(nèi)含子

鏈內(nèi)部核苷酸的甲基化hnRNA轉變成mRNA的加工過程包括：3.1mRNA的前體加工5端形成帽子結構(m7Gpp⑴修飾的化學反應：⑵5′-端的修飾在核內(nèi)完成，且先于中段剪切。⑶5′帽子分Cap0、Cap1、Cap2。5′-端加上帽子結構(mGpppNp—）5′pppN…磷酸酶ppi5′pN…pppGpi5′GpppN…甲基化酶+CH3m7GpppN…⑴修飾的化學反應：⑵5′-端的修飾在核內(nèi)完成，且先于中段帽子0結構帽子0結構圖5-9帽子p161圖5-9帽子p161mRNA帽子的生理功能：⑶促進某些RNA的合成。⑴帽子結構參與翻譯起始，帽0結構是核糖體識別

mRNA所必需的；核糖體上有帽結合蛋白。⑵帽子結構增加mRNA的穩(wěn)定性，保護mRNA防止其受5′核酸外切酶的降解。mRNA帽子的生理功能：⑶促進某些RNA的合成。⑴3′-端加上多聚腺苷酸尾巴(polyA)⑴polyA的出現(xiàn)不依賴DNA模板。⑵加尾信號：3′-末端出現(xiàn)AAUAAA及下游的

GU豐富區(qū)。在兩序列之間由特異的核酸內(nèi)切酶切除多余的核苷酸，然后加上polyA。

尾部修飾和轉錄終止同時進行。⑶3′-端修飾也在核內(nèi)完成，并先于mRNA中段的剪接。⑷polyA的有無及長短是維持mRNA作為翻譯模板的活性，以及增加mRNA本身穩(wěn)定性的因素。3′-端加上多聚腺苷酸尾巴(polyA)⑴polyA的第六講RNA的生物合成與轉錄后加工課件mRNA3′-端的多聚腺苷酸化可被冬蟲夏草素

（3′-脫氧胸苷）所阻止；

即冬蟲夏草素是多聚腺苷酸化的特異抑制劑。

mRNA的甲基化

真核生物mRNA分子中有許多甲基化的堿基，主要是：N6-甲基腺嘌呤（m6A）。mRNA3′-端的多聚腺苷酸化可被冬蟲夏草素mRNA的甲基化3.2rRNA前體的加工原核細胞與真核細胞的rRNA前體都需加工：大腸桿菌共有7個轉錄單位，每個轉錄單位由16SrRNA、23SrRNA、5SrRNA及一個或幾個tRNA基因組成。3.2rRNA前體的加工原核細胞與真核細胞的rRNA前體都圖5-10p163大腸桿菌rRNA前體加工過程圖5-10p163大腸桿菌rRNA前體加工過程真核細胞rRNA基因為串聯(lián)重復序列：由18SrRNA、28SrRNA、5.8SrRNA基因組成一個轉錄單位，彼此被間隔區(qū)分開。每個重復單位之間的間隔DNA序列不轉錄，稱為非轉錄間隔序列。真核生物5SrRNA基因也是成簇排列的，中間隔以不被轉錄的區(qū)域，它由RNApolⅢ轉錄，加工成熟后構成核糖體大亞基。不同生物的rRNA前體大小不同：哺乳動物為45S；果蠅38S；酵母37S；四膜蟲35S真核細胞rRNA基因為串聯(lián)重復序列：每個重復單位之間的間18S5.8S28S18S-rRNA5.8S和28S-rRNA內(nèi)含子45S轉錄產(chǎn)物剪接終產(chǎn)物rDNA基因間隔哺乳動物細胞rRNA前體加工過程18S5.8S28S18S-rRNA5.8S和28S-rRNtRNA前體RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA3.3tRNA前體的加工原核與真核tRNA基因大多成簇存在tRNA前體RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTtRNA前體的加工包括：⑴剪切內(nèi)含子⑵核酸外切酶修剪3′末端，逐個切去附加序列；⑶加上CCA-OH的3′末端，完成柄部結構。⑷堿基修飾tRNA的加工酶系包括：tRNA核苷酸轉移酶、RNaseP、RNaseD、RNaseⅢ等。tRNA前體的加工包括：tRNA的加工酶系包括：Ⅰ型：有－CCA序列基因，原核生物絕大部分；Ⅱ型：沒有－CCA序列基因，為真核生物。tRNA基因有兩種：原核生物與真核生物都有tRNA核苷酸轉移酶，負責給Ⅱ型tRNA加上－CCA3′-OH末端，或修復發(fā)生損傷的Ⅰ型tRNA3′-OH末端。Ⅰ型：有－CCA序列基因，原核生物絕大部分；tRNA基RNaseP、

RNaseDRNaseⅢ連接酶剪切內(nèi)含子：屬于酶促反應，需要酶及ATPATPADPRNaseP、RNaseDRNaseⅢ連接酶剪切內(nèi)含子：tRNA核苷酸轉移酶加上CCA-OH的3′末端，完成柄部結構。tRNA核苷酸轉移酶加上CCA-OH的3′末端，堿基修飾（2）還原反應如：UDHU

（3）核苷內(nèi)的轉位反應如：Uψ（4）脫氨反應如：A

I

如：AAm（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）堿基修飾（2）還原反應如：UDHU（3）核苷內(nèi)的3.4RNA的剪接真核不連續(xù)基因的初級轉錄產(chǎn)物中，外顯子與內(nèi)含子交替出現(xiàn)；轉錄后把內(nèi)含子切除而把外顯子連接起來產(chǎn)生成熟RNA分子的過程，叫RNA剪接

（RNAsplicing）。內(nèi)含子5′端與3′端都存在保守序列，分別稱為5′剪接點（GU）和3′剪接點（AG）。3.4RNA的剪接真核不連續(xù)基因的初級轉錄產(chǎn)物中，外顯子rRNA的自我剪接

四膜蟲rRNA剪接由鳥苷酸發(fā)動第一次親核攻擊，經(jīng)過兩次連續(xù)的轉酯反應，將兩個外顯子連接起來，釋放出線形內(nèi)含子序列。

釋放出的線形內(nèi)含子序列再經(jīng)過兩次連續(xù)的轉酯反應，釋放出15核苷酸和4核苷酸的兩個小片段，最終形成穩(wěn)定的線形產(chǎn)物L-19。（linearminus19interveningsequence）L-19是四膜蟲35SrRNA剪接的最終產(chǎn)物，仍具有酶的活性和特征。rRNA的自我剪接四膜蟲rRpG-OH(ppG-OH,pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次轉酯反應第二次轉酯反應UpAGpU外顯子1內(nèi)含子外顯子2G-OHUpUpGpA剪接過程的二次轉酯反應pG-OHU-OHGpUpGpA第一次轉酯反應第二次轉酯反應第六講RNA的生物合成與轉錄后加工課件RNA的催化功能L-19具有酶的主要特征：專一性強，加快反應速度，反應前后酶分子保持不變，這種由

RNA構成的酶稱之為核酶。

核酶首先是美國Colorado大學Cech在研究四膜蟲rRNA剪接機制時發(fā)現(xiàn)的。他一方面證明了四膜蟲rRNA的剪接機制；另一方面證明了L-19分子的催化活性。

繼而在1983年，耶魯大學SidneyAltamn

發(fā)現(xiàn)了第二個核酶，參與tRNA前體加工的

RNaseP。1992年，加州大學的HarryNoller

又證明了核糖體大亞基rRNA的催化活性。RNA的催化功能L-19具有酶的主要特征四膜蟲rRNA內(nèi)含子的二級結構四膜蟲rRNA的剪接采用自我剪接方式5′-端核苷酸序列四膜蟲rRNA內(nèi)含子的二級結構四膜蟲rRNA的剪接采用自我剪核酶研究的意義核酶的發(fā)現(xiàn)，對中心法則作了重要補充；核酶的發(fā)現(xiàn)是對傳統(tǒng)酶學的挑戰(zhàn)；利用核酶的結構設計合成人工核酶。核酶研究的意義核酶的發(fā)現(xiàn)，對中心法則作了重要補充；人工設計的核酶粗線表示合成的核酸分子細線表示天然的核酸分子X表示一致性序列箭頭表示切斷點人工設計的核酶粗線表示合成的核酸分子tRNA的剪接tRNA分子的內(nèi)含子首先由核酸內(nèi)切酶（RNaseⅢ）剪去。最后由RNA連接酶完成連接。tRNA的剪接tRNA分子的內(nèi)含子首mRNA的自我剪接——除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子連接。snRNP與hnRNA結合成為剪接體，進行剪接；參與mRNA剪切的snRNP包括U1、U2

、U4

、U5

、U6

內(nèi)含子上有3個保守性序列——剪接位點：

①

5′端起始序列GU；

②

3′端AG;③距3′端18～40個核苷酸處有一個“分支點”，一定含A﹡，由A﹡發(fā)動第一次轉酯反應。剪接過程是兩次轉脂反應。與Ⅱ類內(nèi)含子相似。mRNA的自我剪接——除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子連第六講RNA的生物合成與轉錄后加工課件第六講RNA的生物合成與轉錄后加工課件順式和反式剪接

內(nèi)含子剪接一般都是發(fā)生在同一基因內(nèi)，切除內(nèi)含子，相鄰的外顯子彼此連接，這種剪接稱為順式剪接（cis-splicing）。

反式剪接（trans-splicing）則是指發(fā)生在不同基因之間的外顯子的剪接。

反式剪接發(fā)現(xiàn)于幾種錐蟲和線蟲中。都是在

mRNA5′端存在前導序列，稱剪接前導RNA

（splicingleaderRNA，slRNA）。

slRNA的反式剪接表現(xiàn)了核內(nèi)剪接系統(tǒng)的進化。順式和反式剪接內(nèi)含子剪接一

概念：RNA編輯是指在轉錄產(chǎn)物RNA前體的編碼區(qū)內(nèi)發(fā)生核苷酸插入、丟失或轉換等現(xiàn)象。3.5RNA編輯（mRNAediting）

近年發(fā)現(xiàn)某些mRNA前體的核苷酸序列需加以改編，才能變成正確的有翻譯活性的模板。

mRNA的這種編輯作用廣泛存在于原生動物及植物細胞的線粒體。概念：RNA編輯是指在轉錄產(chǎn)物RNA前3.5RNA編人類apoB基因mRNA（14500個核苷酸）肝臟apoB100（分子量為500000）腸道細胞apoB48（分子量為240000）mRNA編輯C→UCAA→UAA6666位

哺乳動物載脂蛋白-B基因的轉錄產(chǎn)物即存在mRNA編輯作用。人類apoB基因mRNA（14500個核苷酸）肝臟腸道細RNA編輯的生物學意義：

校正作用；調(diào)控翻譯；如Apo-B基因在腸道的表達。擴充遺傳信息：按照基因信息傳遞的理論，這種mRNA的編輯作用無疑是對傳統(tǒng)分子生物學原理的挑戰(zhàn)。RNA編輯的四種類型：①簡單編輯：單堿基的轉變；②插入編輯：插入單個核苷酸；③