《动物生物化学》课件14 RNA的生物合成-转录.ppt

1、 本章本章主要内容主要内容 转录是基因表达的中心环节转录是基因表达的中心环节 转录涉及的酶与过程转录涉及的酶与过程 转录后的加工转录后的加工 转录（转录（transcription） 以以DNA为模板，在为模板，在RNA聚合酶（聚合酶（RNA polymerase）的作用下合成）的作用下合成mRNA，将遗传信息从，将遗传信息从DNA分子上转移到分子上转移到mRNA分子上，这一过程称为转分子上，这一过程称为转录。录。1 转录是基因表达的中心环节转录是基因表达的中心环节 转录是以转录是以 DNA为模板合成为模板合成RNA, 并且只是并且只是以单股以单股DNA 为为模板，模板，因此具有不对称性；因此

2、具有不对称性； 用以转录的单链用以转录的单链DNA, 称为模板链称为模板链, 与复制不同，与复制不同，转录是局部的转录是局部的,从启动子开始到终止子结束从启动子开始到终止子结束,为一个转录单位为一个转录单位; 转录转录不需要引物不需要引物； 转录的忠实性相对弱；转录的忠实性相对弱； 转录首先得到转录首先得到RNA前体，然后再进行加工转变为成熟的前体，然后再进行加工转变为成熟的RNA. .被转录成单个被转录成单个RNA分子的一段分子的一段DNA 称为一个转录单位称为一个转录单位(transcript) 分子量分子量48万，万，5种亚基：种亚基： 全酶全酶= 核心酶（核心酶（2）+ 因子因子 亚基

3、决定转录的基因亚基决定转录的基因 亚基在亚基在53方向上延长多核苷酸链，其方式与方向上延长多核苷酸链，其方式与DNA 聚合酶聚合酶相同，原料为相同，原料为NTP，没有纠错的功能。，没有纠错的功能。 亚基结合亚基结合DNA模板模板 因子识别因子识别“启动子启动子”并与之结合并与之结合2 RNA聚合酶聚合酶（ RNA polymerase ）2.1 原核的原核的RNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶I ：转录：转录45S rRNA 聚合酶聚合酶II：转录：转录mRNA的前体的前体(核不均核不均RNA, hnRNA）聚合酶聚合酶III：转录：转录tRNA 和和5S rRNA 等等 （注意：（注意： S）2.

4、2 真核的真核的RNA聚合酶聚合酶 沉降系数沉降系数 S 生物大分子在离心场中沉降，受到三种力的影响，它们是离生物大分子在离心场中沉降，受到三种力的影响，它们是离心力，浮力和摩擦力。物质在单位离心力场下的沉降速度是个定心力，浮力和摩擦力。物质在单位离心力场下的沉降速度是个定值，称为沉降系数（值，称为沉降系数（sedimentation coefficient） 。 蛋白质、核酸等的沉降系数在蛋白质、核酸等的沉降系数在1 X 10-13到到 200 X 10-13秒秒 之间。之间。为方便将为方便将10-13秒作为一个单位，称秒作为一个单位，称Svedberg单位，用单位，用S表示。表示。 其数值

5、不仅与物质分子的质量有关，也与分子的形状有关。其数值不仅与物质分子的质量有关，也与分子的形状有关。 DNA上的转录起始序列，称为启动子，有序列保守上的转录起始序列，称为启动子，有序列保守性，不仅是转录起始的位置，而且影响转录的活性。性，不仅是转录起始的位置，而且影响转录的活性。RNA聚合酶结合在启动子聚合酶结合在启动子上上上游上游下游下游3 启动子启动子（ promoter ）注意原核启动子在注意原核启动子在-35 和和-10区域的保守序列区域的保守序列Pribnow box 真核转录启动子的保守序列真核转录启动子的保守序列 （TATA box，TATA盒）盒） 并非所有的真核基因都有典型的并

6、非所有的真核基因都有典型的TATA box，不同生物，不同生物的基因有不同的上游的基因有不同的上游DNA序列序列 4.1 转录开始转录开始 由由因子辨认并且结合到启动子上因子辨认并且结合到启动子上，局部解链（，局部解链（10-20bp），拓），拓朴异构酶等也参与。朴异构酶等也参与。 4.2 RNA链的延伸链的延伸 由核心酶催化，以其中的一股由核心酶催化，以其中的一股DNA 单链作为模板链，以单链作为模板链，以NTP为为原料，按照碱基互补配对的原则，原料，按照碱基互补配对的原则，通常是由通常是由5ppp嘌呤核苷（嘌呤核苷（G 或或A ）开头向着）开头向着3方向延长多核苷酸链方向延长多核苷酸链，合

7、成开始后，合成开始后，因子从模板因子从模板上脱离下来（可以重复利用）。上脱离下来（可以重复利用）。 核心酶覆盖双链核心酶覆盖双链DNA和和RNA复合物，向前推进，一边解开螺旋，复合物，向前推进，一边解开螺旋，一边释放出新合成的一边释放出新合成的RNA链，后面已经转录的区域中分开的链，后面已经转录的区域中分开的DNA链又重新形成双螺旋。链又重新形成双螺旋。4 转录过程及其特点转录过程及其特点“转录泡（转录泡（transcription bubble）”转录过程中的模板识别、起始和延伸转录过程中的模板识别、起始和延伸 A. 依赖依赖因子的终止因子的终止 新生新生RNA上有上有因子的识别位点。它与聚

8、合酶因子的识别位点。它与聚合酶-DNA-RNA复合物结复合物结合，向合，向3端移动，并解开端移动，并解开DNA-RNA杂交体，需杂交体，需ATP。 B. 依赖于特定序列的终止依赖于特定序列的终止 转录终止区有特殊结构。终止区的上游有转录终止区有特殊结构。终止区的上游有GC二重对称区，转录的二重对称区，转录的RNA容易形成多个容易形成多个“发卡发卡”结构结构, 转录产物的转录产物的3端有端有polyU序列。这序列。这种特殊的二级结构阻止了转录向下游继续推进。种特殊的二级结构阻止了转录向下游继续推进。 4.3 转录的终止转录的终止AB转录终止的两种方式转录终止的两种方式 转录得到的只是转录得到的只

9、是RNA的初级产物，通常要经过加工，才能的初级产物，通常要经过加工，才能转变为成熟的转变为成熟的RNA。tRNA 和和rRNA的转录后加工比较简单的转录后加工比较简单. 5 RNA后的加工（后的加工（ post-transcriptional processing）原核前体原核前体RNA的加工的加工tRNA转录后的加工与修饰转录后的加工与修饰 注意注意tRNA上的修饰和稀有碱基上的修饰和稀有碱基 mRNA转录后的加工转录后的加工 原核生物的结构基因（编码的）是多顺反子（原核生物的结构基因（编码的）是多顺反子（poly-cistron），通），通常是将几个相关的结构基因一起转录得到多个常是将几个

10、相关的结构基因一起转录得到多个mRNA。 （顺反子（顺反子cistron 一词可以视作基因的同义词）。一词可以视作基因的同义词）。 而真核基因是单顺反子（而真核基因是单顺反子（mono-cistron），其），其mRNA 的转录比较复的转录比较复杂杂, 因为真核通常只转录出一个结构基因因为真核通常只转录出一个结构基因,而且其结构基因通常又是断而且其结构基因通常又是断裂基因裂基因, 即是由编码的外显子（即是由编码的外显子（exon）和不编码的内含子（）和不编码的内含子（intron）间）间隔排开组成的。因此隔排开组成的。因此, 转录得到的仅仅是转录得到的仅仅是mRNA的的“毛坯毛坯”，称为核不，

11、称为核不均均RNA（hnRNA），要进行转录后的加工），要进行转录后的加工-在其在其5端加上鸟嘌端加上鸟嘌呤呤“帽子帽子”，3端加上端加上polyA的的“尾巴尾巴”，再切除内含子，将外显子拼，再切除内含子，将外显子拼接，才能成为一个成熟的接，才能成为一个成熟的mRNA。真核真核mRNA前体转录后加工前体转录后加工(以卵清蛋白以卵清蛋白mRNA的转录为例的转录为例)外显子外显子内含子内含子53真核生物真核生物mRNAmRNA的转录后加工，的转录后加工，包括：包括：1.1.在在55端加鸟嘌呤端加鸟嘌呤“帽帽”结构结构2.2.在在33端加端加polyApolyA的的“尾尾”3.3.切除内含子；切除内

12、含子；4.4.拼接外显子。拼接外显子。5 帽结构帽结构 在原生动物四膜虫（在原生动物四膜虫（tetrahymena）中，）中，26S rRNA分子是分子是有一个有一个6.4kb的前体经切除的前体经切除1个个414nt的内含子后形成的的内含子后形成的,在此在此过程中过程中, RNA进行了自我剪接（进行了自我剪接（self-splicing），但是要有鸟），但是要有鸟嘌呤存在的条件下通过转酯反应实现嘌呤存在的条件下通过转酯反应实现. RNA催化作用的发现提示了生命的最初形式可能是兼遗传催化作用的发现提示了生命的最初形式可能是兼遗传信息载体和催化功能于一身的信息载体和催化功能于一身的RNA. 6 核酶的发现核酶的发现本章结束本章结束