第十章RNA的生物合成

第十章RNA的生物合成(TheBiosynthesisofRNA)執(zhí)行生命功效、體現(xiàn)生命特性的重要物質(zhì)是蛋白質(zhì)分子。DNA貯存著決定生物特性的遺傳信息，只有通過蛋白質(zhì)才干體現(xiàn)出它的生命意義，直接決定蛋白質(zhì)合成及蛋白質(zhì)特性的不是RNA而是DNA，因而人們擬定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)開始證明了這一推測。以DNA為模板合成RNA的過程稱為轉(zhuǎn)錄（transcription）。RNA的生理功效：DNA將攜帶的遺傳信息轉(zhuǎn)到RNA分子中，RNA分子以其信息指導蛋白質(zhì)的合成。mRNAtRNArRNA轉(zhuǎn)錄是生物界RNA合成的重要方式，是遺傳信息朋DNA向RNA傳遞過程，也是基因體現(xiàn)的開始。mRNAtRNArRNA轉(zhuǎn)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（DNA-dependentRNApolynerase,DDRP）。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生初級轉(zhuǎn)錄物為RNA前體（RNAprecursor），它們必須通過加工過程變?yōu)槌墒斓腞NA，才干體現(xiàn)其生物活性。第一節(jié)轉(zhuǎn)錄作用RNA的轉(zhuǎn)錄合成從化學角度來講類似于DNA的復制，多核苷酸鏈的合成都是以5'→3'的方向，在3'-OH末端與加入的核苷酸磷酸二酯鍵，但是，由于復制和轉(zhuǎn)錄的目的不同，轉(zhuǎn)錄又含有其特點：（1）對于一種基因組來說，轉(zhuǎn)錄只發(fā)生在一部分基因，并且每個基因的轉(zhuǎn)錄都受到相對獨立的控制；（內(nèi)含子，不出現(xiàn)轉(zhuǎn)錄生成的mRNA中的一種序列，DNA（外顯子1+內(nèi)含子1+外顯子2+內(nèi)含子2）→單鏈RNA（外顯子1+內(nèi)含子1+外顯子2+內(nèi)含子2）→成熟單鏈RNA（外顯子1+內(nèi)含子1+外顯子2+內(nèi)含子2）。（2）轉(zhuǎn)錄是不對稱的；（3）轉(zhuǎn)錄時不需要引物，并且RNA鏈的合成是持續(xù)的?；颍菏沁z傳物質(zhì)的最小功效單位。是特定的DNA片段，這些片段中有些是為一種或幾個蛋白質(zhì)（酶）的全部AA編碼的核苷酸次序，稱為基因或基因組。一、RNA聚合酶真核和原核細胞內(nèi)都存在有DDRP，迄今發(fā)現(xiàn)的DDRP的有下列特點：1）以DNA為模板-鏈+鏈-鏈+鏈在體內(nèi)DNA的兩條鏈中僅有一條鏈可用于轉(zhuǎn)錄；或者在某些區(qū)域以這條鏈轉(zhuǎn)錄，另某些區(qū)域以另一條鏈轉(zhuǎn)錄。2）都以四種三磷酸核苷為底物、原料；3）都遵照DNA與RNA之間的堿基配對，A=U，T=A，C=G，合成與模板DNA序列互補的RNA鏈。4）RNA鏈的延長方向是5'→3'的持續(xù)合成。5）需要Mg2+或Mn2+離子。6）并不需要引物。RNA聚合酶缺少3'→5'外切酶活性，故沒有校正功效。大腸桿菌RNA聚合酶（由5個亞基構(gòu)成）的研究得比較透徹的，這是一種分子量達50多萬，全酶由5個亞基構(gòu)成，去掉δ亞基的部分稱為核心酶，核心酶本身就能催化核苷酸間磷酸二酸鍵形成。α2ββ'σ為全酶，α2ββ'為核心酶。全酶還含有2個Zn2+。利福平和利福霉素能結(jié)合在β亞基上而對此酶發(fā)生強烈的克制作用。β亞基似乎是酶和核苷酸底物結(jié)合的部位。細胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄是在DNA特定的起始點上開始的；α亞基可能與轉(zhuǎn)錄基因的類型和種類有關(guān)；β'亞基是酶與DNA模板結(jié)合的重要成分；σ亞基的功效是識別轉(zhuǎn)錄起始點的；與啟動子結(jié)合，參加基因轉(zhuǎn)錄的起始，一旦引發(fā)RNA的合成，就與核心酶a2ββ'分離。α、β、β'亞基在不同細菌中的大小比較恒定，而σ亞基的變化較大。原核生物只有一種酶，轉(zhuǎn)錄三種RNA（mRNA、rRNA、tRNA）前體。真核生物中已發(fā)現(xiàn)有四種RNA聚合酶，分別稱為RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和線粒體RNA聚合酶，分子量大致都在50萬道爾頓左右，它們專一性地轉(zhuǎn)錄不同的基因，因此由它們催化的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物也各不相似。RNA聚Ⅰ合成RNA的活性最明顯，它位于核仁中，負責轉(zhuǎn)錄編碼rRNA的基因。而細胞內(nèi)絕大部分RNA是rRNA。RNA聚合酶Ⅱ位于核質(zhì)中，負責核內(nèi)不勻一RNA的合成，而hnRNA是mRNA的前體。RNA聚合酶Ⅲ負責合成tRNA和許多小的核內(nèi)RNAs。鵝膏蕈堿是真核生物RNA聚合酶特異性克制劑，三種真核生物RNA聚合酶對鵝膏蕈堿的反映不同。原核生物靠RNA聚合酶就可完畢從起始、延長、終止的轉(zhuǎn)錄全過程，真核生物轉(zhuǎn)錄除RNA聚合酶外還需另一此叫做轉(zhuǎn)錄因子的蛋白質(zhì)分子參加轉(zhuǎn)錄的全過程。類型分布轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物對α-鵝膏蕈堿的敏感性分子量(kD)反映條件Ⅰ核仁rRNA、5.8SrRNA、18SrRNA、28SrRNA不敏感500~700低離子強度,規(guī)定Mg2+或Mn2+Ⅱ核質(zhì)hnRNA（mRNA前體）克制（高度敏感）~700高離子強度Ⅲ核質(zhì)tRNA和5SrRNA前體克制（中度敏感）-高Mn2+濃度RNA聚合酶缺少核酸外切酶活性，不含有校對功效，因此RNA轉(zhuǎn)錄的保真度比DNA復制低的多。二、RNA的轉(zhuǎn)錄過程 為研究和敘述方便，可將RNA合成分為識別與起始、延長和終止三個階段。（一）識別轉(zhuǎn)錄是從DNA分子的特定部位開始的，這個部位也是RNA聚合酶全酶結(jié)合的部位這就是啟動子，是RNA聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。普通位于轉(zhuǎn)錄起點的上游，約涉及40個堿基對。為什么RNA聚合酶能夠僅在啟動子處結(jié)合呢？顯然啟動子處的核苷酸序列含有特殊性，為了方便，人們將在DNA上開始轉(zhuǎn)錄的第一種堿基定為+1，沿轉(zhuǎn)錄方向順流而下的核苷酸序列均用正值表達；逆流而上的核苷酸序列均用負值表達。對原核生物的100多個啟動子的序列進行比較發(fā)現(xiàn)：在RNA轉(zhuǎn)錄起始點上游大概-10bp和-35bp處有兩個保守的序列：在-10bp附近，有一組5'-TATAAT的序列，這是Pribnow首先發(fā)現(xiàn)的稱為Pribnow框或稱為-10序列，富含AT，有助于DNA雙螺旋的局部解鏈，全酶結(jié)合部位。-35bp附近，有一組5'-TTGACG-的序列叫識別區(qū)或-35序列；已被證明與轉(zhuǎn)錄起始的識別有關(guān)，是RNA聚合酶中的δ亞基識別并結(jié)合的位置。-35序列的重要性還在于在很大程度上決定了啟動子的強度。RNA聚合酶全酶識別部位，約含12bp。Pribnow框Pribnow框真核生物的啟動子有其特殊性，真核生物有三種RNA聚合酶，每一種都有自己的啟動子類型。以RNA聚合酶Ⅱ的啟動子構(gòu)造為例，人們比較了上百個真核生物RNA聚合酶Ⅱ的啟動子核苷酸序列后發(fā)現(xiàn)：在-25區(qū)有TATA框，又稱為Hogness框或Goldberg-Hogness框。其一致序列為T82A97A93A85A63T37A83A50T37，基本上都由A，T堿基所構(gòu)成，離體轉(zhuǎn)錄實驗表明，TATA框決定了轉(zhuǎn)錄起點的選擇，天然缺少TATA框的基本能夠從一種以上的位點開始轉(zhuǎn)錄。在-75區(qū)有CAAT框，其一致的序列為GGTCAATCT。有實驗表明CAAT框與轉(zhuǎn)錄起始頻率有關(guān)。除啟動子外，真核生物轉(zhuǎn)錄起始點上游處尚有一種稱為增強子的序列，它能極大地增強啟動子的活性，它的位置往往不固定，可存在于啟動子上游或下游，對啟動子來說它們正向排列和反向排列都有效，對異源的基因也起到增強作用，但許多實驗證明它仍可能含有組織特異性，例如免疫球蛋白基因的增強子只有在B淋巴細胞內(nèi)活性最高，胰島素基因和胰凝乳蛋白酶基因的增強子也都有很高的組織的特異性。（二）轉(zhuǎn)錄起始和延伸在原核生物中，當RNA聚合酶的σ亞基發(fā)現(xiàn)其識別位點時，全酶就與啟動子的-35區(qū)序列結(jié)合形成一種封閉的啟動子復合物。全酶分子較大，其另一端可達成-10區(qū)的序列，在某種作用下，整個酶分子向-10序列轉(zhuǎn)移并與之牢固結(jié)合，在此處形成全酶和啟動子的開放性復合物。在開放性啟動子復合物中，起始位點和延長位點被對應的核苷酸前體充滿，在RNA聚合酶β亞基催化下形成RNA的第一種磷酸二酸鍵。RNA合成的第一種核苷酸總有GTP或ATP，以GTP常見，此時σ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σ因子與另一種核心酶結(jié)合成全酶重復運用。真核生物轉(zhuǎn)錄起始十分復雜，往往需要多個蛋白因子的協(xié)助，已經(jīng)懂得，在全部的細胞中有一類叫做轉(zhuǎn)錄因子的蛋白質(zhì)分子，它們與RNA聚合酶Ⅱ形成轉(zhuǎn)錄起始復合物，共同參加轉(zhuǎn)錄起始的過程。RNA聚合酶Ⅰ和RNA聚合酶Ⅲ的啟動子種類有限，對其識別所需的輔助因子的數(shù)量也極少。RNA聚合酶Ⅱ的啟動子序列多個多樣，基本上由多個順式作用元件組合而成，分散在轉(zhuǎn)錄起點上游大概200bp的范疇內(nèi)。參加RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄起始的各類因子數(shù)目很大，可分為三類：通用因子、上游因子和可誘導因子。類別Ⅰ啟動子只控制rRNA前體基因的轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物經(jīng)切割和加工后生成多個成熟的rRNA。該基因有許多拷貝，往往成簇存在。由兩部分保守序列構(gòu)成。核心啟動子位于轉(zhuǎn)錄起點附近，從-45至+20；上游控制元件位于相對分子質(zhì)量為97000的多肽鏈，可結(jié)合在富含GC區(qū)。類別Ⅱ啟動子涉及眾多編碼蛋白質(zhì)的基因體現(xiàn)的控制，涉及4類控制元件：基本啟動子、起始子、上游元件和應答元件。這些元件的不同組合，再加上其它序列的變化，構(gòu)成數(shù)量十分龐大的多個啟動子，并受各自對應轉(zhuǎn)錄因子的識別和作用。也可大致分為構(gòu)成型體現(xiàn)（在各類細胞中體現(xiàn)）和誘導型體現(xiàn)（受時序、空間和多個內(nèi)外條件的調(diào)節(jié)）?；締幼有蛄袨橐?25至-30左右的7bp保守區(qū)為中心。它的輔助因子稱為通用轉(zhuǎn)錄因子，是由多個蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的，其中涉及特異結(jié)合在TATA盒上的蛋白質(zhì)，叫做TATA盒結(jié)合蛋白；尚有一組復合物叫做轉(zhuǎn)錄因子用TFⅡX來表達。如TFⅡA、TFⅡD、TFⅡE、TFⅡF、TFⅡH等。與TATA盒結(jié)合的先后次序為：TFⅡD、TFⅡA、TFⅡF、TFⅡD、TFⅡE、TFⅡH。類別Ⅲ啟動子為RNA聚合酶Ⅲ所識別，涉及某些小分子RNA的轉(zhuǎn)錄。RNA鏈的延長靠核心酶的催化，在起始復合物上第一種GTP的核糖3'-OH上與DNA模板能配對的第二個三磷酸核苷起反映形成磷酸二酯鍵。聚合進去的核苷酸又使核糖3'-OH游離，這樣就可按模板DNA的指導，一種接一種地延長下去。因此RNA鏈的合成方面也是5'→3'。由于DNA鏈與合成的RNA鏈含有反平行關(guān)系，因此RNA聚合酶是沿著DNA鏈3'→5'方向移動。整個轉(zhuǎn)錄過程是由同一種RNA聚合酶來完畢的一種持續(xù)下斷的反映，轉(zhuǎn)錄的RNA生成后，臨時與DNA模板鏈形成DNA·RNA雜交體，長度約為12個堿基對，形成一種轉(zhuǎn)錄泡。轉(zhuǎn)錄速度大允是每秒鐘30-50個核苷酸，但并不是以恒定速度進行的。在電子顯微鏡下觀察轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，能夠看到同一DNA模板上，有長短不一的新合成的RNA鏈散開成羽毛狀圖形，這闡明在同一DNA基因上能夠有諸多個的RNA聚合酶在同時催化轉(zhuǎn)錄，生成對應的RNA鏈。并且較長的RNA鏈上已看到核糖體附著，形成多聚核糖體。闡明某些狀況下，轉(zhuǎn)錄過程未完全終止，即已開始進行翻譯。轉(zhuǎn)錄的延長階段，原核生物與真核生物之間沒有太大差別。（三）轉(zhuǎn)錄的終止（Termination）轉(zhuǎn)錄是在DNA模板某一位置上停止的，人們比較了若干原核生物RNA轉(zhuǎn)錄終止位點附近的DNA序列，發(fā)現(xiàn)DNA模板上的轉(zhuǎn)錄終止信號有兩種狀況，一類是不依賴于蛋白質(zhì)因子而實現(xiàn)的終止作用，另一類是依賴蛋白質(zhì)輔因子才干實現(xiàn)終止作用，這種蛋白質(zhì)輔因子稱為釋放因子，普通又稱ρ因子。兩類終止信號有共同的序列特性，在轉(zhuǎn)錄終止之前有一段回文構(gòu)造，回文序列是一段方向相反，堿基互補的序列，在這段互補序列之間由幾個堿基隔開，不依賴ρ因子的終止序列中富含G·C堿基對，其下游6-8個A；而依賴ρ因子的終止序列中G·C堿基對含量較少，其下游也沒有固定的特性，其轉(zhuǎn)錄生成的RNA可形成二級構(gòu)造即柄-嚕噗構(gòu)造，又稱發(fā)夾構(gòu)造，這樣的二級構(gòu)造可能與RNA聚合酶某種特定的空間構(gòu)造相嵌合，妨礙了RNA聚合酶進一步發(fā)揮作用。除DNA模板本身的終止信號外，在λ噬菌體中，發(fā)現(xiàn)某些蛋白質(zhì)有協(xié)助RNA聚合酶跨越終止部位的作用，叫做抗轉(zhuǎn)錄終止蛋白，例如入噬菌體的N基因產(chǎn)物。真核生物由于RNA轉(zhuǎn)錄后很快就進行了加工，因此很難擬定原初轉(zhuǎn)錄物的3'末端。病毒SV40的終止位點通過研究發(fā)現(xiàn)，很像大腸桿菌的不依賴ρ因子的終止子，轉(zhuǎn)錄后的RNA可形成一種發(fā)夾構(gòu)造，3'末端帶有一連串的U。爪蟾5sRNA的3'末端有4個U，它們前后的序列為富含G·C的序列，這是全部真核生物RNA聚合酶Ⅲ轉(zhuǎn)錄的終止信號。這種序列特性高度保守，從酵母到人都很相似，任何變化這種序列特性的突變都將造成轉(zhuǎn)錄終止位置的變化。圖:DNA指導下的RNA轉(zhuǎn)錄過程示意圖圖:RNA聚合酶沿DNA模板鏈移動合成RNA第二節(jié)RNA轉(zhuǎn)錄后的加工與修飾不管原核或真核生物的rRNA都是以更為復雜的初級轉(zhuǎn)錄本形式被合成的，然后再加工成為成熟的RNA分子。然而絕大多數(shù)原核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯是同時進行的，隨著mRNA開始在DNA上合成，核蛋白體即附著在mRNA上并以其為模板進行蛋白質(zhì)的合成，因此原核細胞的mRNA并無特殊的轉(zhuǎn)錄后加工過程。相反，真核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯在時間和空間上是分開的，剛轉(zhuǎn)錄出來的mRNA是分子很大的前體，即核內(nèi)不均一RNA。hnRNA分子中大概只有10%的部分轉(zhuǎn)變成成熟的mRNA，其它部分將在轉(zhuǎn)錄后的加工過程中被降解掉。一、mRNA的加工修飾原核生物中轉(zhuǎn)錄生成的mRNA為多順反子，即幾個構(gòu)造基因，運用共同的啟動子和共同終止信號經(jīng)轉(zhuǎn)錄生成一條mRNA，因此此mRNA分子編碼幾個不同的蛋白質(zhì)。例如乳糖操縱子上的Z、Y及A基因，轉(zhuǎn)錄生成的mRNA可翻譯生成三種酶，即半乳糖苷酶，透過酶和乙?；D(zhuǎn)移酶。原核生物中沒有核膜，因此轉(zhuǎn)錄與翻譯是持續(xù)進行的，往往轉(zhuǎn)錄尚未完畢，翻譯已經(jīng)開始了，因此原核生物中轉(zhuǎn)錄生成的mRNA沒有特殊的轉(zhuǎn)錄后加工修飾過程。真核生物轉(zhuǎn)錄生成的mRNA為單順反子，即一種mRNA分子只為一種蛋白質(zhì)分子編碼。真核生物mRNA的加工修飾，重要涉及對5'端和3'端的修飾以及對中間部分進行剪接。1.外顯子的剪接〔mRNA前體（hnRNA）的拼接〕 原核生物的構(gòu)造基因是持續(xù)編碼序列，而真核生物基因往往是斷裂基因，即編碼一種蛋白質(zhì)分子的核苷酸序列被多個插入片斷所隔開，一種真核生物構(gòu)造基因中內(nèi)含子的數(shù)量，往往與這個基因的大小有關(guān)，例如胰島素是一種很小的蛋白質(zhì)，它構(gòu)造基因只有兩個內(nèi)含子，而有些很大的蛋白質(zhì)，它的構(gòu)造基因中能夠有幾十個內(nèi)含子。通過復雜的過程后，切去內(nèi)元，將有編碼意義的核苷酸片段（Extron外元也叫外顯子）連接起來。真核生物的構(gòu)造的基因中含有可體現(xiàn)活性的外顯子，也含有無體現(xiàn)活性的內(nèi)含子。但內(nèi)含子序列不是無意義的，越來越多的實驗證明有許多基因中的內(nèi)含子參加基因體現(xiàn)調(diào)控，在轉(zhuǎn)錄時，外顯子及內(nèi)含子均轉(zhuǎn)錄到hnRNA中。在細胞核中hnRNA進行剪接作用，首先在核酸內(nèi)切酶作用下剪切掉內(nèi)含子；然后在連接酶作用下，將外顯子各部分連接起來，而變?yōu)槌墒斓膍RNA，這就是剪接作用，也有少數(shù)基因的hnRNA不需進行剪接作用，例如α-干擾素基因。mRNA前體剪接機制：mRNA拼接反映需要有核內(nèi)小分子RNA(snRNA)參加，它們與蛋白質(zhì)形成的復合物稱為小核糖核蛋白顆粒（SnRNP），構(gòu)成剪接體。剪接體催化外顯子的剪接，剪接體通過本身snRNA和轉(zhuǎn)錄物之間堿基互補來識別剪接位點。剪接時，在磷酸二酯鍵上的羥基進行2步持續(xù)親核攻擊，內(nèi)含子先形成一種附在鏈上的套環(huán)（帶有尾巴）。隨即釋放游離的套環(huán)，套環(huán)在核內(nèi)降解。不管拼接過程如何，拼接必須極為精確，否則會造成遺傳信息傳遞障礙，合成的蛋白質(zhì)可能喪失其正常的功效。我國南方廣大地區(qū)的β-地中海貧血是由于β-珠蛋白鏈的合成受到部分或完全克制所引發(fā)的，是一種血紅蛋白病。加工成熟的mRNA雖能翻譯，但產(chǎn)物不是正常的β-珠蛋白，成果引發(fā)血紅蛋白級構(gòu)造和功效的變化。2.5'-端加帽子構(gòu)造成熟的真核生物mRNA，其構(gòu)造的5'端都有一種m7G5'Nppp5'Np構(gòu)造，稱為甲基鳥苷的帽子。加帽反映可分為4步：Mg2+5'mRNA3'5'mRNA3'⑴Mg2+5'mRNA3'5'mRNA3'PPP+H2OPP+Pi⑵從GTP上將GMP轉(zhuǎn)移到加帽酶的賴氨酸的ε-NH2上E-lys+GTP→E-lys-GMP+ppi⑶將GMP從酶轉(zhuǎn)移至mRNA的5'端的焦磷酸基上5'mRNA3'5'mRNA3'E-lys-GMP+PPGPPP+E-lys5'mRNA3'5'mRNA3'⑷由S-腺苷甲硫氨酸在5'端鳥嘌呤的N7處甲基化(m7G)，和5'端1或2個核苷酸的核糖上的C2處甲基化。戴帽重要為保護mRNA5'端不被核酸酶降解，有助于mRNA在核糖體上定位。5'端帽子的功效可能在翻譯過程中起識別作用以及對mRNA起穩(wěn)定作用，保護mRNA免遭5'外切核酸酶的攻擊。3.在3'端加尾大多數(shù)的真核mRNA都有3'端的多聚尾巴（A），多聚（A）尾巴大概為200bp。 多聚（A）尾巴不是由DNA編碼的，而是轉(zhuǎn)錄后在核內(nèi)加上去的。受polyA聚合酶催化，該酶能識別，mRNA的游離3'-OH端，并加上約200個A殘基。（以下圖）在大多數(shù)真核基因的3'端有一種AATAA序列，這個序列是mRNA3'端加polyA尾巴的信號?？亢怂崦冈诖诵盘栂掠?0-15堿基外切斷磷酸二酯鍵，在polyA聚合酶催化下，在3'-OH上逐個引入100-200個A堿基。有關(guān)polyA尾巴的功效問題盡管通過極其廣泛的探索，但還不完全清晰。有人推測polyA可能與mRNA從細胞核轉(zhuǎn)送到細胞質(zhì)有關(guān)，但是相稱數(shù)量的沒有polyA尾巴的mRNA，如組蛋白mRNA，也照樣通過核膜進入細胞質(zhì)。尚有人認為這種構(gòu)造對真核mRNA的翻譯效率含有某種作用，并能穩(wěn)定mRNA構(gòu)造，保持一定的生物半衰期。4.mRNA的內(nèi)部甲基化真核生物mRNA分子內(nèi)部往往有甲基化的堿基，重要是N6-甲基腺嘌呤（m6A）。這類修飾成分有的在hnRNA中已經(jīng)存在。其功效可能對mRNA前體的加工起識別作用。二、rRNA轉(zhuǎn)錄后加工 原核生物rRNA轉(zhuǎn)錄后加工，涉及下列幾方面：①rRNA前體被大腸桿菌RNaseⅢ,RNaseE等剪切成一定鏈長的rRNA分子；②rRNA在修飾酶催化下進行堿基修飾；③rRNA與蛋白質(zhì)結(jié)合形成核糖體的大、小亞基。真核生物rRNA前體比原核生物大，哺乳動物的初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為45S，低等真核生物的rRNA前體為38S，真核生物5SRNA前體獨立于其它三種rRNA的基因轉(zhuǎn)錄。真核生物rRNA前體中含有插入次序，rRNA前體要形成成熟的rRNA，需要通過拼接反映。例如，四膜蟲的rRNA前體的拼接是一種無酶催化的自動拼接過程。在四膜蟲基因組內(nèi)，26SrRNA編碼的區(qū)域內(nèi)有413bp的插入次序。該插入序列能夠不消耗能量從rRNA前體中被除掉。用SDS煮沸和用蛋白酶外理等破壞酶活性方法，都不能破壞拼接活性，但反映中Mg2+和鳥嘌呤核苷酸是必需的。用32P-GTP進行追蹤實驗表明，起始過程是GTP在插入次序5'端發(fā)生親核反映，同時GMP與5'端切點的切除段形成磷酸二酯鍵并使原RNA斷開。第二步是5'切點的外元3'-OH與3'切點的外元5'-P共價連接，獲得成熟的rRNA，被切除部分最后環(huán)化，形成一種環(huán)狀構(gòu)造，同時從5'端去掉一種15核苷酸片斷。剩余部分連接成399核苷酸的環(huán)狀產(chǎn)物，再通過幾步，最后切下一種19個核苷酸的線性內(nèi)含子序列即L-19，它含有催化活性，上面的剪接作用，是由內(nèi)含子本身的催化性質(zhì)決定的（見下圖）。這種rRNA的本身剪接反映給人們一種提示：即RNA分子也有酶的催化活性。這向酶化學-本質(zhì)是蛋白質(zhì)這一傳統(tǒng)概念提出了挑戰(zhàn)。這種有酶催化活性的RNA分子命名為Ribozyme。T.Cech和S.Altman各自分別發(fā)現(xiàn)RNA含有催化作用，他們的發(fā)現(xiàn)對于理解生命進行過程有重要意義。三、tRNA轉(zhuǎn)錄后的加工修飾原核生物和真核生物剛轉(zhuǎn)錄生成的tRNA前體普通無生物活性，需要進行下列環(huán)節(jié)：①剪切和拼接；②堿基修飾；③3'-OH連接-ACC構(gòu)造（以下圖）。1.tRNA前體在tRNA剪切酶的作用下，切成一定小的tRNA分子。大腸桿菌RNaseP可特異剪切tRNA前體的5'端多出的核苷酸，因此，該酶被稱為tRNA5'成熟酶。RnaseP是一種非常特殊的酶分子，它是由RNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，近來發(fā)現(xiàn)RNAaseP分子中的RNA部分在某些條件下，能夠單獨地催化tRNA前體的加工成熟，這闡明RNA分子確實含有酶的催化活性。通過剪切后的tRNA分子還要在拼接酶作用下，將成熟tRNA分子所需的片段拼起來。除了RnaseP外，tRNA前體的剪切尚需要一種3'-核酸內(nèi)切酶，可將tRNA前體3'端的一段核苷酸序列切下來。RNaseD是tRNA3'端的成熟酶，切除3'端多出的核苷酸。2.成熟的tRNA分子中有許多的稀有堿基tRNA分子經(jīng)甲基化，脫氨基，還原反映等反映轉(zhuǎn)變?yōu)橄∮袎A基。如tRNA在甲基轉(zhuǎn)移酶催化下，某些嘌呤生成甲基嘌呤如A→mA，G→mA。有些尿嘧啶還原為雙氫尿嘧啶。尿嘧啶核苷轉(zhuǎn)變不假尿嘧啶核苷。某些腺苷酸脫氨基為成為次黃嘌呤核苷酸（Ⅰ）。3.3'末端加上CCA：在核苷酸轉(zhuǎn)移酶作用下，3'末端除去個別堿基后，換上tRNA分子統(tǒng)一的CCA-OH末端，完畢tRNA分子中的氨基酸臂構(gòu)造。第三節(jié)RNA的復制一、RNA的復制以DNA為模板合成RNA是生物界RNA合成的重要方式。但有些生物像某些病毒、噬菌體以RNA為遺傳物質(zhì)，稱為RNA病毒。它們的遺傳信息貯存在RNA分子中，當它們進入宿細胞后，靠復制而傳代，它們在RNA指導的RNA聚合酶催化下合成RNA分子，當以RNA模板時，在RNA復制酶作用下，按5'→3'方向合成互補的RNA分子,但RNA復制酶中缺少校正功效，因此RNA復制時錯誤率很高，這與反轉(zhuǎn)錄酶的特點相似。病毒RNA復制酶含有很高的模板專一性，只識別病毒本身的RNA，也就是說RNA復制酶只對病毒本身的RNA起作用,而不會作用于宿主細胞中的RNA分子。1.正鏈RNA病毒（脊髓灰質(zhì)炎病毒）復制(+)RNA復制(+)RNA→細胞→復制酶和有關(guān)蛋白→(+)RNA/(-)RNA→(-)RNA/(+)RNA→(+)RNA病毒2.負鏈RNA病毒（狂犬病病毒）(+)RNA→復制酸+Pr(-)RNA+復制酶→細胞→(-)RNA/(+)RNA→→病毒(+)RNA/(-)RNA3.含有雙鏈RNA的病毒（呼腸孤病毒）二、RNA生物功效的多樣性1、RNA在遺傳信息的翻譯中起著決定作用。2、RNA含有重要的催化功效和其它持家功效。3、RNA轉(zhuǎn)錄后加工和修飾依賴于各類小RNA和其它蛋白質(zhì)復合物。4、RNA對基因體現(xiàn)和細胞功效含有重要調(diào)節(jié)作用。5、RNA在生物進化中起重要作用。三、核酸合成的克制劑1.核苷酸合成克制劑氨基酸類似物、葉酸類似物、