遺傳信息的表達(dá)專家講座

第五章遺傳信息表示1遺傳信息的表達(dá)專家講座第1頁(yè)中心法則：prDNARNA轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄翻譯

第一節(jié)轉(zhuǎn)錄（transcription）以ＤＮＡ為模板合成ＲＮＡ過(guò)程2遺傳信息的表達(dá)專家講座第2頁(yè)3遺傳信息的表達(dá)專家講座第3頁(yè)（4）模板：復(fù)制：兩條全部DNA分子；轉(zhuǎn)錄：一條DNA分子部分與復(fù)制相同之處:(1)都以DNA為模板.(2)都以nt為原料,合成方向都是5＇

3＇.(3)都服從堿基配對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不一樣之處:(1)四種原料不一樣:DNA

dNTP,RNA

NTP(2)配對(duì)堿基不一樣：A=T；A=U（3）酶不一樣： DNA聚合酶；RNA聚合酶4遺傳信息的表達(dá)專家講座第4頁(yè)一、原核生物RNA生物合成（一）RNA聚合酶（RNApolymerase）：1種RNA合成錯(cuò)誤率為10-6（DNA合成錯(cuò)誤率為10-9-10-10）大腸桿菌中：全酶為：五聚體（

2

＇

）：

：識(shí)別結(jié)合開(kāi)啟子

2：開(kāi)啟子上游

：催化形成二酯鍵

＇：酶與模板結(jié)合部位需Mg2+，Mn2+，無(wú)校對(duì)功效5遺傳信息的表達(dá)專家講座第5頁(yè)（二）轉(zhuǎn)錄模板基因1:鏈2:轉(zhuǎn)錄模板鏈(templatestrand)or反意義鏈(antisensestrand)鏈1:信息鏈or有意義鏈(sensestrand)or編碼鏈(codingstrand)基因2:鏈1:轉(zhuǎn)錄模板鏈(templatestrand)or反意義鏈(antisensestrand)鏈2為信息鏈or有意義鏈(sensestrand)or編碼鏈(codingstrand)6遺傳信息的表達(dá)專家講座第6頁(yè)(三)轉(zhuǎn)錄過(guò)程

1、起始階段:不需要引物,全酶中

識(shí)別并結(jié)合開(kāi)啟子

DNA構(gòu)象發(fā)生改變

RNA聚合酶催化兩個(gè)相鄰nt與模板配對(duì)

第一個(gè)nt為5＇pppGorpppA,第二個(gè)nt有游離3＇-OH繼續(xù)加入NTP,延長(zhǎng)

幾個(gè)nt之后

因子脫落全酶-DNA-pppGpN＇-OH稱為起始復(fù)合物7遺傳信息的表達(dá)專家講座第7頁(yè)2、延長(zhǎng)階段:關(guān)鍵酶(coreenzyme)沿模板3＇

5＇滑行,RNA按5＇

3＇方向合成

>12nt,RNA5＇端與DNA模板脫離mRNA:

45nt/sec,rRNA:

90nt/sec3、.終止階段兩種方式:

因子不依賴終止

因子依賴終止8遺傳信息的表達(dá)專家講座第8頁(yè)RNA酶行進(jìn)到模板終止子部位(富含GC,可在RNA上形成發(fā)夾結(jié)構(gòu))

發(fā)夾結(jié)構(gòu)影響RNA酶行進(jìn)

RNA鏈先從DNA上釋放,再與關(guān)鍵酶分離

終止轉(zhuǎn)錄（1）因子不依賴終止圖5-19遺傳信息的表達(dá)專家講座第9頁(yè)

因子與RNA聚合酶結(jié)合(終止子)

使RNA-DNA雜交體解開(kāi)

因子、RNA聚合酶與DNA分離

轉(zhuǎn)錄終止（2）因子依賴終止圖5-210遺傳信息的表達(dá)專家講座第10頁(yè)11遺傳信息的表達(dá)專家講座第11頁(yè)（四）、轉(zhuǎn)錄后加工初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（primarytranscrips）：一個(gè)操縱子轉(zhuǎn)錄出一條完整RNA。mRNA：不需要加工rRNA：需加工、修飾tRNA：需加工、修飾6個(gè)基因：3個(gè)tRNA16srRNA23srRNA稱為30sRNA5srRNA間隔序列如大腸桿菌rrnD操縱子（rRNA、tRNA混排）圖5-312遺傳信息的表達(dá)專家講座第12頁(yè)13遺傳信息的表達(dá)專家講座第13頁(yè)30sRNA

核酸內(nèi)切酶（RNaseP）16s、23s、5srRNA前體+tRNA前體

（內(nèi)、外切酶）（1）剪切作用：多出序列切除原間隔序列（2）添加和修復(fù)3‘端CCA序列（3）一些堿基化學(xué)修飾

成熟16s、23s、5srRNA成熟tRNA14遺傳信息的表達(dá)專家講座第14頁(yè)二、真核生物RNA生物合成（一）RNA聚合酶pol1：核仁：5.8S、18S、28SrRNApol2：核漿：mRNApol3：核漿：tRNA（二）轉(zhuǎn)錄單位：為一個(gè)基因（一個(gè)結(jié)構(gòu)基因加對(duì)應(yīng)調(diào)控元件）三、轉(zhuǎn)錄過(guò)程：15遺傳信息的表達(dá)專家講座第15頁(yè)1．起始階段：需一些蛋白質(zhì)參加，稱轉(zhuǎn)錄因子（transcrptionfactor，TF）（1）mRNA前體轉(zhuǎn)錄圖5-4：pol2TF2D（含一個(gè)TATAbox結(jié)合蛋白（TBP）和多個(gè)TBP結(jié)合因子（TAF））+TATAbox

TF2A，TF2B結(jié)合TF2D

TF2F+pol2結(jié)合TF2B

TF2E、TF2H加入，形成起始復(fù)合物16遺傳信息的表達(dá)專家講座第16頁(yè)17遺傳信息的表達(dá)專家講座第17頁(yè)人基因：關(guān)鍵開(kāi)啟子+上游調(diào)控元件（UCE）轉(zhuǎn)錄因子：上游結(jié)合因子（UBF1）、選擇因子1（selectivityfactor1，SL1）（含一個(gè)TBP和3個(gè)TBP結(jié)合因子）（2）rRNA前體轉(zhuǎn)錄：pol1UBF1與關(guān)鍵開(kāi)啟子和UCE結(jié)合

SL1與UBF1結(jié)合

pol1與SL1中TBP結(jié)合

起始轉(zhuǎn)錄18遺傳信息的表達(dá)專家講座第18頁(yè)19遺傳信息的表達(dá)專家講座第19頁(yè)基因：Abox、Bbox

TF3C結(jié)合與Bbox

TF3B結(jié)合與開(kāi)啟子

pol3進(jìn)入（3）tRNA、5SrRNA：pol320遺傳信息的表達(dá)專家講座第20頁(yè)3、終止階段：機(jī)制不清2、延長(zhǎng)階段：與原核生物相同，方向5＇

3＇21遺傳信息的表達(dá)專家講座第21頁(yè)7mG：5＇-5＇磷酸二酯鍵（正常：3＇-5＇磷酸二酯鍵）（四）轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物加工5＇端加帽子1．mRNA前體加工：3＇端加尾巴（polyA）去除內(nèi)含子拼接外顯子（1）5＇端加帽子（capping）圖5-51型帽子結(jié)構(gòu)：m7G-nt1（2＇-OH被甲基化）2型帽子結(jié)構(gòu):m7G-nt1（2＇-OH被甲基化）-nt2（2’-OH被甲基化）兩種：22遺傳信息的表達(dá)專家講座第22頁(yè)(2)3＇端加尾巴（polyAtail）圖5-6mRNA中AAUAAA序列被核酸內(nèi)切酶識(shí)別并在其下游11nt-30nt處切斷,在polyA聚合酶作用下加入polyA.23遺傳信息的表達(dá)專家講座第23頁(yè)(3)去除內(nèi)含子拼接外顯子(splicing):圖5-7剪接反應(yīng):在剪接體(spliceosome)中進(jìn)行(兩步)SnRNA:U1,U2,U3…..U6蛋白質(zhì)內(nèi)含子結(jié)構(gòu):5＇GU------------------A-------AG3＇（5＇剪切位點(diǎn)）(分支點(diǎn))(3＇剪切位點(diǎn))第二步:5＇外顯子攻擊3＇剪接位點(diǎn),兩個(gè)外顯子拼接,同時(shí)釋放套索狀中間產(chǎn)物.第一步:分支點(diǎn)A攻擊5＇側(cè)剪接位點(diǎn)G,釋放5＇外顯子.24遺傳信息的表達(dá)專家講座第24頁(yè)mRNA內(nèi)含子自我剪接25遺傳信息的表達(dá)專家講座第25頁(yè)特點(diǎn)：內(nèi)含子自我剪接/核酶產(chǎn)物：套索結(jié)構(gòu)（4）化學(xué)修飾:主要是甲基化修飾（5）RNA編輯(RNAediting)隱蔽基因(cryptogene)產(chǎn)物如線粒體細(xì)胞色素氧化酶C亞基mRNA：在145個(gè)不一樣位點(diǎn)插入407個(gè)U，在9個(gè)不一樣位點(diǎn)刪除19個(gè)U，編輯nt占成熟mRNA二分之一以上。26遺傳信息的表達(dá)專家講座第26頁(yè)（2）tRNA前體加工A：tRNA前體剪接：去除內(nèi)含子和5＇側(cè)先導(dǎo)序列。B：添加或修復(fù)3＇端CCA序列。C：化學(xué)修飾：形成稀有堿基。（3）rRNA前體加工：A：rRNA前體剪接；B：化學(xué)修飾27遺傳信息的表達(dá)專家講座第27頁(yè)第三節(jié)翻譯一、原核生物蛋白質(zhì)生物合成（一）蛋白質(zhì)生物合成體系1、mRNA：（1）密碼子（codon）：每三個(gè)相鄰nt決定一個(gè)氨基酸。（2）開(kāi)放閱讀框（openreadingframe，ORF）：從起始密碼子到終止密碼子。28遺傳信息的表達(dá)專家講座第28頁(yè)（3）遺傳密碼：64個(gè)密碼子統(tǒng)稱。密碼子表（P78）

（1）起始密碼子：AUG-met；（2）終止密碼子：UAG，UAA，UGA（3）讀寫(xiě)方向：5＇

3＇；（4）連續(xù)性；（5）吞并性：幾個(gè)密碼子決定同一個(gè)氨基酸；（6）通用性；特點(diǎn)：（7）擺動(dòng)性（wobble）：密碼子第三位與反密碼子第一位堿基配對(duì)不十分嚴(yán)格。29遺傳信息的表達(dá)專家講座第29頁(yè)第一位（5

端）堿基第二位（中間）堿基第三位（3

端）堿基

A

G

U

C

AAAA賴氨酸AAG賴氨酸

AAU天冬酰胺AAC天冬酰胺AGA精氨酸AGG精氨酸

AGU絲氨酸AGC絲氨酸AUA異亮氨酸AUG甲硫氨酸+起始信號(hào)AUU異亮氨酸AUC異亮氨酸ACA蘇氨酸ACG蘇氨酸

ACU蘇氨酸ACC蘇氨酸AG

UC

GGAA谷氨酸GAG谷氨酸GAU天冬氨酸GAC天冬氨酸GGA甘氨酸GGG甘氨酸GGU甘氨酸GGC甘氨酸GUA纈氨酸GUG纈氨酸GUU纈氨酸GUC纈氨酸GCA丙氨酸GCG丙氨酸GCU丙氨酸GCC丙氨酸AGUC

UUAA終止信號(hào)UAG終止信號(hào)UAU酪氨酸UAC酪氨酸UGA終止信號(hào)UGG色氨酸UGU半胱氨酸UGC半胱氨酸UUA亮氨酸UUG亮氨酸UUU苯丙氨酸UUC苯丙氨酸UCA絲氨酸UCG絲氨酸UCU絲氨酸UCC絲氨酸AGUC

CCAA谷氨酰胺CAG谷氨酰胺CAU組氨酸CAC組氨酸CGA精氨酸CGG精氨酸CGU精氨酸CGC精氨酸CUA亮氨酸CUG亮氨酸CUU亮氨酸CUC亮氨酸CCA脯氨酸CCG脯氨酸CCU脯氨酸CCC脯氨酸AGUC30遺傳信息的表達(dá)專家講座第30頁(yè)主要活性部位：A位（受位acceptorsite）：氨酰tRNA(tRNA-a.a)進(jìn)入部位.P位(供位donorsite,peptidesite):肽酰tRNA(tRNA-a.a-a.a-a.a-a.a…a.a)占據(jù)部位.2．核糖體（ribosome）：rRNA+prs：是蛋白質(zhì)合成場(chǎng)所3．tRNA：氨基酸運(yùn)輸工具，細(xì)菌中約30種-40種。4．各種蛋白質(zhì)：起始因子：IF：IF-1；IF-2；IF-3。延伸因子：EF：EF-Tu；EF-Ts；EF-G。終止因子：RF：RF-1；RF-2；RF-3。31遺傳信息的表達(dá)專家講座第31頁(yè)5．氨基酰-tRNA合成酶：催化氨基酸與tRNA結(jié)合形成tRNA-a.a,含有特異性.1.起始階段:IF-3+30S

mRNA

fmet-tRNAfmet-IF-