RNA的生物合成和加工

不同點：復制轉(zhuǎn)錄模板兩股鏈均作為模板模板鏈作為模板原料dNTPNTP聚合酶DNA聚合酶RNA聚合酶產(chǎn)物子代DNA雙鏈mRNA;tRNA;rRNA配對A-T；G-CA-U；T-A；G-C引物需RNA引物不需要引物

方式(特點)

半保留復制不對稱轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄單位：RNA鏈的轉(zhuǎn)錄起始于DNA模板的一個特定位點（啟動子promoter），并在另一位點處終止（終止子terminator），此轉(zhuǎn)錄區(qū)域稱為轉(zhuǎn)錄單位。第一頁第二頁，共23頁。

Chapter36RNA的生物合成與加工一、在DNA指導下RNA的合成——轉(zhuǎn)錄（一）模板和酶1、轉(zhuǎn)錄模板兩股DNA單鏈中只有一股可轉(zhuǎn)錄,可作為模板轉(zhuǎn)錄成RNA的一股稱為模板鏈,對應的一股互補鏈稱為編碼鏈.能轉(zhuǎn)錄出mRNA然后指導蛋白質(zhì)合成的部分稱為結(jié)構(gòu)基因.其余的DNA可能轉(zhuǎn)錄(rRNA,tRNA),也可能不轉(zhuǎn)錄。不對稱轉(zhuǎn)錄:DNA分子上一股可轉(zhuǎn)錄,另一股不轉(zhuǎn)錄;模板鏈并非永遠在同一單鏈上。第二頁第三頁，共23頁。反意義鏈或負鏈有意義鏈或正鏈第三頁第四頁，共23頁。一、在DNA指導下RNA的合成——轉(zhuǎn)錄（一）模板和酶2、RNA聚合酶（1）原核生物的RNA聚合酶大腸桿菌分子量為480kD，由四個亞基組成α2ββ′σ(全酶)去掉σ亞基稱為核心酶RNA聚合酶各亞基及其功能第四頁第五頁，共23頁。（2）真核生物的RNA聚合酶三種RNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,它們專一地轉(zhuǎn)錄不同的基因,其轉(zhuǎn)錄過程和產(chǎn)物已各不相同.三種RNA聚合酶對鵝膏覃堿的敏感性反應不同。一、在DNA指導下RNA的合成——轉(zhuǎn)錄（一）模板和酶2、RNA聚合酶第五頁第六頁，共23頁。一、在DNA指導下RNA的合成——轉(zhuǎn)錄（一）模板和酶3、RNA聚合酶與模板的辨認結(jié)合原核生物的RNA聚合酶是結(jié)合到DNA的啟動區(qū)開始轉(zhuǎn)錄的,靠其σ亞基辨認啟動區(qū)。啟動區(qū)具有共有的序列稱為保守序列或一致性序列.σ亞基的作用是識別啟動子，啟動RNA的合成，核心酶的作用是只能使已開始合成的RNA鏈延長。（456頁表36-1）。σ因子識別不同啟動子的能力不同，體現(xiàn)在不同基因具有不同的轉(zhuǎn)錄效率。第六頁第七頁，共23頁。一、在DNA指導下RNA的合成——轉(zhuǎn)錄（二）轉(zhuǎn)錄過程RNA聚合酶催化的轉(zhuǎn)錄過程可分為起始、延長和終止三個步驟（請看456頁圖36-2）1、轉(zhuǎn)錄的起始原核生物的轉(zhuǎn)錄起始RNA聚合酶與模板DNA的特定部位，即啟動子（promoter，也稱啟動基因）的某一部位結(jié)合。啟動子是指RNA聚合酶能識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。RNA酶結(jié)合到DNA鏈上，DNA雙鏈部分解開形成轉(zhuǎn)錄空泡.原核生物由σ因子辨認轉(zhuǎn)錄起始位點,真核生物在-35區(qū)有5′-TTGACA，在-10區(qū)有TATAAT盒

轉(zhuǎn)錄起始不需引物,第一個磷酸二酯鍵形成后,σ亞單位即脫落下來.第七頁第八頁，共23頁。一、在DNA指導下RNA的合成——轉(zhuǎn)錄（二）轉(zhuǎn)錄過程2、轉(zhuǎn)錄的延伸原核生物和真核生物基本相同σ亞基脫落，核心酶構(gòu)象改變RNA的5′端伸展再轉(zhuǎn)錄空泡之外模板為A,轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物相應為U原核生物的轉(zhuǎn)錄和翻譯同時進行第八頁第九頁，共23頁。一、在DNA指導下RNA的合成——轉(zhuǎn)錄（二）轉(zhuǎn)錄過程3、轉(zhuǎn)錄的終止（1）原核生物轉(zhuǎn)錄終止的模式：

ρ依賴因子(ρ因子能與RNA結(jié)合，還具有ATP酶和解鏈酶的活性)不依賴ρ因子終止區(qū)的堿基可形成特殊的結(jié)構(gòu)RNA3′形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)和一串寡聚U（2）真核生物的轉(zhuǎn)錄終止編碼鏈上存在轉(zhuǎn)錄終止的修飾點AATAAA真核生物mRNA帶有polyA尾巴；第九頁第十頁，共23頁。DNA鏈的3′-端附近有回文結(jié)構(gòu)，富含G-C堿基，隨后緊密相連的是A-T堿基，當以這段終止信號為模板轉(zhuǎn)錄出的RNA即形成具有莖環(huán)的發(fā)夾形結(jié)構(gòu)，其3′-端含有一串UUUU……的尾巴，這發(fā)夾結(jié)構(gòu)阻礙了聚合酶的進一步延伸，RNA鏈的合成即終止，寡聚U可能提供信號使RNA聚合酶脫離模板。

第十頁第十一頁，共23頁。轉(zhuǎn)錄的過程第十一頁第十二頁，共23頁。二、轉(zhuǎn)錄后加工（一）真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工1、首、尾的修飾

5′--端帽子結(jié)構(gòu)的形(m7GpppG)0型帽子Ⅰ型帽子3′--端polyA尾巴的生成

Chapter36RNA的生物合成與加工第十二頁第十三頁，共23頁。（一）真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工2、真核生物mRNA前體的剪接①hnRNA和snRNAhnRNA→mRNAsnRNAU族300個核苷酸組成與核內(nèi)蛋白質(zhì)組成snRNP與內(nèi)含子的剪切有關(guān)②斷裂基因(splitgene)

外顯子(exon)內(nèi)含子(intron)

Chapter36RNA的生物合成與加工二、轉(zhuǎn)錄后加工第十三頁第十四頁，共23頁。③mRNA的剪接

套索剪切模式第十四頁第十五頁，共23頁。（二）真核生物tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工切除部分序列:

5′-端一段前導序列反密碼子環(huán)一段插入序列3′-端CCA-OH的生成tRNA核苷酸基轉(zhuǎn)移酶某些堿基的化學修飾:

甲基化還原反應DHU脫氨反應

Chapter36RNA的生物合成與加工二、轉(zhuǎn)錄后加工第十五頁第十六頁，共23頁。（三）真核生物rRNA轉(zhuǎn)錄后加工真核細胞的rRNA基因(rDNA)屬于稱為豐富基因族的DNA序列，也稱為高度重復序列。

Chapter36RNA的生物合成與加工二、轉(zhuǎn)錄后加工第十六頁第十七頁，共23頁。

Chapter36RNA的生物合成與加工三、相關(guān)概念（一）啟動子和轉(zhuǎn)錄因子什么是啟動子？啟動子是指RNA聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA系列。什么是轉(zhuǎn)錄因子？RNA聚合酶在進行轉(zhuǎn)錄時常需要一些輔助因子（蛋白質(zhì)）參與作用，稱之為轉(zhuǎn)錄因子。第十七頁第十八頁，共23頁。

Chapter36RNA的生物合成與加工三、相關(guān)概念（二）終止子和終止因子什么是終止子？提供轉(zhuǎn)錄停止信號的一段DNA系列，稱為終止子。什么是終止因子？協(xié)助RNA聚合酶識別終止信號的輔助因子（蛋白質(zhì)）則稱為終止因子。有些終止子的作用可被特異的因子所阻止，使RNA聚合酶得以越過終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，這種現(xiàn)象成為通讀(readthrough)；這類引起抗終止作用的蛋白質(zhì)稱為抗終止因子。所有原核生物的終止子在終止點之前均有一個回文結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄的RNA可形成“發(fā)夾結(jié)構(gòu)”。NusA識別終止子。第十八頁第十九頁，共23頁。

Chapter36RNA的生物合成與加工三、相關(guān)概念（三）核酶核酶（ribozyme）----具有催化活性的RNA1982T.R.Cech四膜蟲rRNA前體1983S.AltmanRNaseP對tRNA前體加工錘頭狀核酶，發(fā)夾狀核酶人工核酶(抗感染，抗腫瘤)第十九頁第二十頁，共23頁。

Chapter36RNA的生物合成與加工四、轉(zhuǎn)錄過程的調(diào)節(jié)控制時序調(diào)控和適應調(diào)控遺傳信息的表達可按一定的時間程序發(fā)生變化，而且隨著細胞內(nèi)外環(huán)境條件的改變而加以調(diào)整。轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控和翻譯水平的調(diào)控關(guān)鍵是轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控操縱子結(jié)構(gòu)模型所謂操縱子即是指細菌基因表達和調(diào)控的單位，它包括結(jié)構(gòu)基因、調(diào)節(jié)基因和由調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物所識別的控制系列，通常在功能上彼此有關(guān)的編碼基因串聯(lián)在一起，有共同的啟動子并受操縱基因的控制。。第二十頁第二十一頁，共23頁。

Chapter36RNA的生物合成與加工四、在RNA指導下的RNA和DNA的合成（一）RNA的復制以RNA為模板合成RNA

，是病毒RNA的特殊繁殖方式。有實驗指出，當病毒RNA侵入寄主