煙大生化36課件

Chapter36RNA的生物合成和加工TranscriptionofDNA1/6/202411.DNA指導(dǎo)下RNA的合成過程、有關(guān)的酶2.RNA指導(dǎo)下RNA和DNA的合成及其意義3.RNA的轉(zhuǎn)錄后加工基本要求1/6/202421958，Crick，中心法則一、轉(zhuǎn)錄——DNA指導(dǎo)下RNA的合成1/6/20243DNA復(fù)制：以DNA為模板合成DNA，遺傳信息自上一代細(xì)胞向下一代細(xì)胞傳遞轉(zhuǎn)錄：以DNA為模板合成RNA，遺傳信息自DNA轉(zhuǎn)錄至RNA分子翻譯：以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)，遺傳信息表達(dá)至蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄：以RNA為模板合成DNA（RNA病毒、真核細(xì)胞的端粒酶）RNA復(fù)制：以RNA為模板合成RNA（RNA病毒）1/6/20244生物體以DNA為模板合成RNA的過程轉(zhuǎn)錄RNA聚合酶（依賴DNA的RNA聚合酶）1/6/202451.模板：DNA2.原料：核苷酸3.合成方向：5′→3′4.酶：依賴DNA的RNA聚合酶5.堿基互補(bǔ)配對規(guī)律6.產(chǎn)物：多聚核苷酸鏈復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的異同點相同點：1/6/20246順式作用元件調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的DNA序列，如啟動子、終止子、增強(qiáng)子反式作用因子可與順式作用元件結(jié)合的調(diào)節(jié)蛋白；如啟動轉(zhuǎn)錄因子、終止因子RNA聚合酶幾個有關(guān)的概念轉(zhuǎn)錄的主要酶，即依賴DNA的RNA聚合酶加工轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA的切割、加帽、加尾和化學(xué)修飾（如形成稀有堿基）DDDP：依賴DNA的DNA聚合酶DDRP：依賴DNA的RNA聚合酶1/6/20249（一）DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶Mw：465～480kD亞基組成：α2ββ′σ(全酶)

α2ββ′（核心酶）1、原核生物RNA聚合酶（大腸桿菌）σ：起始因子，引導(dǎo)RNA聚合酶結(jié)合到DNA啟動子，開始轉(zhuǎn)錄不同σ因子識別不同啟動子轉(zhuǎn)錄開始，脫離聚合酶，核心酶催化RNA延長1/6/202410RNA聚合酶各亞基、功能ββ′：RNA聚合酶催化中心α亞基：與啟動子、活化因子結(jié)合ρ因子：基因轉(zhuǎn)錄終止1/6/202411Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ專一轉(zhuǎn)錄不同基因轉(zhuǎn)錄過程、產(chǎn)物不同2、真核生物RNA聚合酶加工產(chǎn)生5.8SrRNA，18SrRNA、28SrRNA1/6/202412（二）模板1、轉(zhuǎn)錄模板作為模板轉(zhuǎn)錄成RNA的DNA單鏈——模板鏈對應(yīng)互補(bǔ)鏈——編碼鏈能轉(zhuǎn)錄mRNA，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成部分——結(jié)構(gòu)基因1/6/2024132、不對稱轉(zhuǎn)錄:DNA分子上一股轉(zhuǎn)錄,另一股不轉(zhuǎn)錄模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一單鏈上1/6/2024143、DNA全程復(fù)制，RNA片段轉(zhuǎn)錄復(fù)制：保留物種全部遺傳信息——全程復(fù)制所有細(xì)胞都轉(zhuǎn)錄的基因——看家基因（持家基因）能連續(xù)獨立轉(zhuǎn)錄DNA片段——轉(zhuǎn)錄單位1/6/202415反意義鏈或負(fù)鏈有意義鏈或正鏈1/6/202416（三）RNA聚合酶與模板的辨認(rèn)結(jié)合

σ亞基：識別啟動子，啟動RNA合成

核心酶：延長RNA鏈1/6/202417不同σ因子識別不同啟動子，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄σ70：大腸桿菌的一般基因σ32：熱休克基因因熱或其他應(yīng)激原存在時誘導(dǎo)產(chǎn)生的一類蛋白質(zhì)（HSP）高度保守，功能：增強(qiáng)熱耐受能力σ54：固氮酶基因1/6/202418（四）轉(zhuǎn)錄過程模板識別、起始、延長、終止1、模板識別

原核生物：σ亞基引導(dǎo)，聚合酶結(jié)合于啟動子局部雙鏈解開，形成轉(zhuǎn)錄泡

真核生物：轉(zhuǎn)錄因子識別啟動子

聚合酶在起點處形成起始復(fù)合體1/6/2024192、轉(zhuǎn)錄起始在模板鏈通過堿基配對合成最初RNA鏈3、轉(zhuǎn)錄延伸σ亞基脫離，核心酶向前移動，RNA鏈延長

原核生物：轉(zhuǎn)錄、翻譯同時進(jìn)行1/6/2024204、轉(zhuǎn)錄終止

聚合酶到達(dá)轉(zhuǎn)錄終點

RNA、RNA聚合酶脫離終止子：能使轉(zhuǎn)錄終止的DNA序列終止因子：識別終止信號的輔助蛋白質(zhì)因子抗終止因子使轉(zhuǎn)錄酶越過終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄（通讀）的蛋白質(zhì)因子1/6/2024211）原核生物轉(zhuǎn)錄終止終止區(qū)堿基形成特殊結(jié)構(gòu)RNA3′形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)、寡聚U依賴ρ因子(ρ因子與RNA結(jié)合，具ATP酶、解鏈酶活性)1/6/2024221/6/2024232）真核生物轉(zhuǎn)錄終止

編碼鏈：轉(zhuǎn)錄終止修飾點AATAAA

mRNA：polyA尾巴1/6/202424轉(zhuǎn)錄過程1/6/202425(五)啟動子、轉(zhuǎn)錄因子啟動子：與基因表達(dá)相關(guān)的特定DNA序列（順式作用元件）

聚合酶與之特異結(jié)合，基因轉(zhuǎn)錄開始部位轉(zhuǎn)錄因子：聚合酶起始轉(zhuǎn)錄需要的輔助因子（蛋白質(zhì)）與順式作用元件結(jié)合（反式作用因子）

識別其他因子或識別RNA聚合酶1/6/2024261、原核生物啟動子：E.coli；2部分組成1/6/202427不同的啟動子有不同的σ因子識別不同的啟動子啟動速率不同間隔長短也決定于起始速率1/6/2024282、真核生物啟動子：復(fù)雜，差異較大

mRNA啟動子：3部分

-25～-30：TATA框，解鏈位置，決定轉(zhuǎn)錄起點

-75：CAAT框，與RNA聚合酶結(jié)合有關(guān)

上游：GC框，結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子上游因子影響轉(zhuǎn)錄起始頻率1/6/202429啟動子由轉(zhuǎn)錄因子識別，轉(zhuǎn)錄因子的種類繁多增強(qiáng)子：增強(qiáng)基因轉(zhuǎn)錄順式作用元件（DNA序列）無啟動子功能，位置不定1/6/202430二、轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄生成的RNA——初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（前體RNA，RNA前體）

經(jīng)加工、修飾，體現(xiàn)生物學(xué)功能——轉(zhuǎn)錄后加工

形式：去除、添加核苷酸、剪切拼接等1/6/202431原核生物

mRNA：轉(zhuǎn)錄、翻譯同時進(jìn)行，不加工

tRNA、rRNA：加工真核生物：較復(fù)雜

轉(zhuǎn)錄（細(xì)胞核）、翻譯（細(xì)胞質(zhì)）

hnRNA：加帽、切尾，切除內(nèi)含子、拼接外顯子→成熟RNA

RNA：不同的加工方式，表達(dá)不同的信息1/6/202432（一）原核生物rRNA加工

E.Coli：7個轉(zhuǎn)錄單位

轉(zhuǎn)錄單位：16S、23S、5SRNA、tRNA基因

16S、23S間，tRNA隔開1/6/202433（二）原核生物的tRNA加工1）5‘切割2）3’切割3）3’加CCA-OH帽4）堿基修飾成稀有堿基（甲基化堿基、假尿苷）5）拼接1/6/202434（三）原核生物mRNA加工1/6/202435（四）真核生物rRNA加工

甲基化，假尿嘧啶化、切割1/6/202436（五）真核生物mRNA加工加帽加尾切除內(nèi)含子拼接外顯子1/6/202437真核生物的結(jié)構(gòu)基因通常是斷裂的斷裂基因（Splitgeneorinterruptedgene）基因中間被一些不能表達(dá)的核苷酸序列（插入序列、內(nèi)含子）隔開，致使一個結(jié)構(gòu)基因被斷裂成若干部分，這樣的基因～1/6/202438外顯子（exon）

真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)基因被若干插入順序（內(nèi)含子）隔開被隔開的部分——外顯子內(nèi)含子（intron）

基因能被轉(zhuǎn)錄成mRNA前體，但不能成為mRNA組分的序列（插入序列，居間序列；interveningsequence）

原核一般無內(nèi)含子1/6/2024391）5’加帽：保護(hù)mRNA，防止核酸酶水解1/6/202440

polyA能被3’外切酶水解

polyA越長，mRNA壽命越長2）3’加尾：長度決定mRNA的壽命成熟mRNA的polyA長度20～200

加尾在細(xì)胞核內(nèi)完成加尾信號1/6/2024413、切除內(nèi)含子、拼接外顯子1/6/202442三、在RNA指導(dǎo)下RNA、DNA的合成逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制有些生物中，RNA是遺傳信息的基本攜帶者，可復(fù)制遺傳信息從RNA傳遞給DNA

RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄酶合成DNA1/6/202443（一）RNA的復(fù)制

RNA復(fù)制酶：感染RNA病毒的細(xì)胞分離模板：病毒RNA原料：4種核苷三磷酸、Mg2+產(chǎn)物：RNA（與模板性質(zhì)相同）感染細(xì)胞產(chǎn)生正常的RNA病毒病毒RNA：病毒全部遺傳信息的攜帶者1/6/202444（二）RNA的逆轉(zhuǎn)錄（reversetranscription）以RNA為模板合成DNA逆轉(zhuǎn)錄酶（致癌RNA病毒）1/6/202445逆轉(zhuǎn)錄酶將RNA轉(zhuǎn)錄成雙鏈DNA雙鏈DNA進(jìn)入細(xì)胞核與宿主細(xì)胞染色體整合整合可能導(dǎo)致宿主細(xì)胞的癌變伴隨宿主細(xì)胞DNA復(fù)制，病毒DNA復(fù)制病毒DNA轉(zhuǎn)錄→RNA→蛋白質(zhì)

RNA、蛋白質(zhì)組裝成病毒1/6/202446逆轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義1、對中心法則的補(bǔ)充和修正2.