1、1第十四章第十四章 RNA的生物合成的生物合成1. 转录转录2. 转录后加工转录后加工3. RNA的复制的复制南通大学医学院生化南通大学医学院生化 殷冬梅殷冬梅23mRNA: 信使信使RNA , 指导蛋白质生物合成的直接模板指导蛋白质生物合成的直接模板tRNA： 转运转运RNA， 蛋白质生物合成中的接合器蛋白质生物合成中的接合器rRNA：核蛋白体：核蛋白体RNA， 含量最多，含量最多， 蛋白质合成器蛋白质合成器U-尿嘧啶尿嘧啶 取代取代 T-胸腺嘧啶胸腺嘧啶(hnRNA: 不均一核不均一核RNA, mRNA 的原初转录产物的原初转录产物)小小RNA: snRNA和和miRNA，参与，参与RNA
2、的剪接的剪接 和基因表达调控和基因表达调控4生物体以生物体以DNA为为模板模板，以四种核糖核苷酸为，以四种核糖核苷酸为原料原料，在在RNA聚合酶聚合酶 催化下合成催化下合成RNA的过程称为的过程称为转录转录。第一节第一节 DNADNA指导下的指导下的RNARNA合成合成-转录体系转录体系转转录录RNADNA 转录转录 (transcription)与复制有哪些相似之处？与复制有哪些相似之处？(回顾：模板、酶、键、回顾：模板、酶、键、方向、规律方向、规律)5模板模板原料原料酶酶产物产物配对配对两股链均复制（半保留复制）两股链均复制（半保留复制）dNTP（脱氧核苷酸）（脱氧核苷酸）DNA聚合酶聚合
3、酶子代双链子代双链DNA A-T, G-C 模板链转录模板链转录(不对称转录不对称转录)NTP（核苷酸）（核苷酸）RNA聚合酶聚合酶mRNA, tRNA, rRNAA-U, T-A, G-C复制复制转录转录复制与转录的区别复制与转录的区别引物引物 需要需要 不需要不需要6参与转录的物质参与转录的物质原料原料: : NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 模板模板: : DNA酶酶: : RNA聚合酶聚合酶(RNA polymerase, RNA-pol)其他蛋白质因子其他蛋白质因子RNA 是目前已知的唯一具有是目前已知的唯一具有储存储存，传递遗传信息，传递遗传信息，催化催化（核酶）三
4、重功能的生物大分子（核酶）三重功能的生物大分子7一、一、RNA聚合酶聚合酶RNA polymerase, DDRP 33558(依赖依赖DNA的的RNA聚合酶）聚合酶）模板模板 DNA 链链按碱基配对规则：按碱基配对规则： A-U, T-A, G-C(一一) RNA聚合酶（聚合酶（RNA-pol)U9 生成生成 3-5-磷酸二酯键磷酸二酯键10NTP + ( NMP )nRNA-polMg+( NMP)n+1 +ppi催化反应催化反应: RNA聚合酶广泛存在，原核生物有一种，真核生聚合酶广泛存在，原核生物有一种，真核生物有三种，分别催化合成不同的物有三种，分别催化合成不同的RNA.U U111
5、21. 1. 原核生物的原核生物的RNA聚合酶聚合酶 36512 决定哪些基因被转录决定哪些基因被转录 150618 催化功能催化功能 155613 结合结合DNA模板模板 70263 辨认起始点辨认起始点亚亚 基基分分 子子 量量功功 能能利福平：利福平：专一性结合专一性结合亚基亚基, 抑制细菌抑制细菌RNA聚合酶聚合酶, 阻止阻止RNA链的合成链的合成. 一种多亚基组成的多聚蛋白酶（一种多亚基组成的多聚蛋白酶（465kDa）13核心酶核心酶（2 ） 催化三种催化三种RNA延长延长 因子因子识别转录识别转录起始位点起始位点全酶全酶: （ 五聚体蛋白质）五聚体蛋白质）（起始亚基）（起始亚基）R
6、NA-pol 的转录速度：的转录速度：(在在37时时) ) 约约50个核苷酸个核苷酸 / s 肽链合成速度肽链合成速度15个个AA / s RNA聚合酶缺少聚合酶缺少核酸外切酶核酸外切酶的作用的作用, 易出错易出错。14核心酶核心酶 (core enzyme) 全酶全酶 (holoenzyme) 15RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合聚合酶全酶在转录起始区的结合 16 2, 2, 真核生物的真核生物的RNA聚合酶聚合酶 ( 1 ) 分类分类: RNA聚合酶聚合酶 I、 II、 IIII 转录转录 45S rRNA前体前体(经加工产生经加工产生5.8 S; 18 S和和28 S rRNA)II
7、转录转录 mRNA前体，前体，snRNAIII 转录转录 tRNA , 5S rRNA, snRNA, scRNA17( 2 ) 用用 -鹅膏蕈碱鹅膏蕈碱区别三类真核生物区别三类真核生物RNA RNA聚合酶聚合酶 I : 不敏感。位于核仁，催化生成不敏感。位于核仁，催化生成45SrRNA II： 敏感，催化生成敏感，催化生成mRNA前体和核内小前体和核内小RNA III： 中等敏感，催化中等敏感，催化tRNA，5S rRNA和和 胞质小胞质小RNA( 3 ) 真核生物真核生物RNA-pol是借助各种是借助各种转录因子转录因子 识别识别启动子转录启动子转录 （无原核生物（无原核生物RNA-pol
8、 ) )（4 4）RNA聚合酶聚合酶 II 最大亚基的羧基末端有一段共有序列：最大亚基的羧基末端有一段共有序列： Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser, 称为羧基末端结构域（称为羧基末端结构域（CTD） 是维持细胞活性所必需。是维持细胞活性所必需。线粒体的线粒体的 RNA-pol (Mt 型型)可被利福平抑制可被利福平抑制(类似细菌类似细菌RNA-pol）不受）不受 -鹅膏蕈碱影响。鹅膏蕈碱影响。18（二）转录模板（二）转录模板 DNA双链双链中按碱基配对规律能指引转录生成中按碱基配对规律能指引转录生成RNA 的一股单链，称为的一股单链，称为模板链模板链(template s
9、trand)，也称也称作作负链负链或或Watson链。链。相对的另一股单链是相对的另一股单链是编码链编码链(coding strand)，也称为，也称为正链正链或或Crick链链。在体内在体内DNA双链中仅一条用于转录。双链中仅一条用于转录。 在庞大的细胞基因组中，有时间、空间特异性，在庞大的细胞基因组中，有时间、空间特异性，只有只有部分基因发生转录部分基因发生转录，且为，且为“不对称转录不对称转录” DNA分子上分子上转录出转录出RNA的区段称为的区段称为 结构基因结构基因(structural gene)。 19转录模板转录模板 模板链模板链(负链负链)template strand编码链
10、编码链(正链正链)coding strandRNA-polRNA33DNA205GCAGTACATGTC 33 c g t c a t g t a c a g 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C编码链编码链模板链模板链mRNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译21不对称转录不对称转录(asymmetric transcription) 在在DNA分子双链上分子双链上某一区段某一区段，一股链用作模，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录板指引转录，另一股链不转录 细胞按不同发育时序、生存条件和生理需要，细胞按不同发育时序、生存条件和生理需要， 只有部分基因发生转录。能
11、转录出只有部分基因发生转录。能转录出RNA的的 DNA区段称区段称结构基因结构基因。转录的这种选择性称。转录的这种选择性称 为为。 模板链并非永远在同一条单链上。模板链并非永远在同一条单链上。22不对称转录不对称转录23模板上酶的辨认、结合区模板上酶的辨认、结合区3 5 原核生物的一个转录区段可视为一个原核生物的一个转录区段可视为一个转录单位转录单位，称为，称为操纵操纵子子(operon)，包括若干个结构基因及其上游，包括若干个结构基因及其上游(upstream)的调的调控序列。控序列。 结构基因结构基因调控序列调控序列RNA-pol53转录始于转录始于DNA的一定区域，的一定区域，RNA聚合
12、酶首先识别聚合酶首先识别DNA模板模板上的转录起始部位上的转录起始部位 启动子启动子 （promoter) ，是，是RNA聚合聚合酶识别、结合开始转录的一段酶识别、结合开始转录的一段DNA序列。序列。（一）启动子（一）启动子24RNA聚合酶聚合酶保护法保护法25开始转录开始转录T T G A C AA A C T G T-35 区区(Pribnow box)T A T A A T Pu A T A T T A Py-10 区区1-30-5010-10-40-205 3 3 5 原核生物原核生物启动子启动子保守序列保守序列RNA-pol辨认位点辨认位点(recognition site) 5 5
13、 RNA聚合酶保护区聚合酶保护区结构基因结构基因3 3 26模板模板DNA中与转录有关的结构中与转录有关的结构1,1,启动子启动子: (promoter): (promoter)转录开始时转录开始时RNA聚合酶聚合酶识别、识别、 结合结合和和起始起始的的一段一段DNA序列序列。原核生物启动子原核生物启动子： RNA RNA聚合酶聚合酶识别部位识别部位( (上游上游-35-35位处位处) ) 结合部位结合部位( (上游上游-10-10位处位处,TATA,TATA盒序列盒序列) ) 转录起始点转录起始点: : 开始转录的作用位点（开始转录的作用位点（1 1）结构组成结构组成: (三个功能部位三个功
14、能部位) 27TTGACATATAATAACTGTATATTA-10原核生物启动子结构及其功能区原核生物启动子结构及其功能区核心酶核心酶 因子因子+1RNA聚合酶聚合酶(Pribnow box)下游下游上游上游结合部位结合部位28TTGACATATAAT29真核生物启动子真核生物启动子:由由而不是而不是RNA聚合酶所识别聚合酶所识别RNA-pol I 催化转录催化转录(45S rRNA前体前体)的启动子的启动子RNA-pol II 催化转录催化转录(mRNA前体前体)的启动子，的启动子，种类多种类多RNA-pol III 催化转录催化转录(tRNA,5SrRNA)的启动子的启动子三类三类组成组
15、成: 一些短的一些短的保守序列保守序列-各种各种顺式作用元件顺式作用元件组合组合a. 在转录起始前在转录起始前-25bp区段多有典型的区段多有典型的TATA 序序列（列（TATA box)-共有序列共有序列b. -70bp处有处有CAAT区，另外还有区，另外还有GC盒等盒等识别识别: 转录因子转录因子p266-反式作用因子反式作用因子30 TATA盒盒 CAAT盒盒 GC盒盒 增强子增强子 顺式作用元件顺式作用元件:具有可影响（调控）转录的各种具有可影响（调控）转录的各种DNA序列组分序列组分 结构基因结构基因-GCGC-CAAT-TATA转录起始转录起始真核生物真核生物启动子启动子保守序列保
16、守序列1（Hogness盒）盒）约约200bp转录的起始点往往不是翻译起始点，转转录的起始点往往不是翻译起始点，转录产物序列分析表明，其录产物序列分析表明，其5 端端 13 位位往往不是往往不是AUG起始密码子，起始密码子， AUG起始起始密码子多在转录起始点稍后才出现。密码子多在转录起始点稍后才出现。31区别与原核生物的转录起始：区别与原核生物的转录起始：真核生物启动子由转真核生物启动子由转录因子而不是录因子而不是RNA聚合酶识别。聚合酶识别。 转录因子：转录因子：一些蛋白质因子可直接或间接结合一些蛋白质因子可直接或间接结合RNA聚合酶，通过识别聚合酶，通过识别DNA序列中的顺式作用元件而调
17、节序列中的顺式作用元件而调节启动转录。启动转录。 与与RNA-pol II 转录的转录的启动启动有关的转录因子有关的转录因子 通用因子通用因子 上游因子上游因子 可诱导因子可诱导因子32（二）（二） 终止子终止子 (terminator)提供转录停止信号的提供转录停止信号的DNA或或RNA序列序列称为称为终止子终止子.两类终止子两类终止子不依赖不依赖rho终止子终止子富含富含GC的回文及的回文及 3-端系列端系列U结构结构转录生成的转录生成的RNA有茎环状结构有茎环状结构依赖依赖rho终止子终止子Rho因子因子: 46kDa 的蛋白质的蛋白质, 六聚体形式存在六聚体形式存在. 有有NTP酶酶及
18、及 解旋酶活性。解旋酶活性。原核生物原核生物终止子：终止子：33原核生物的两类终止子原核生物的两类终止子富含富含GC的回文及的回文及 3-端系列端系列U结构结构不含不含GC的回文及的回文及系列系列U结构结构形成茎环状的发夹结构形成茎环状的发夹结构A-U配对不稳定，解离配对不稳定，解离RNA34二二 转录过程转录过程三个阶段：三个阶段：模板的识别及转录的起始模板的识别及转录的起始转录的延长转录的延长转录的终止转录的终止特点：需要特点：需要DNA模板，不需要引物，从头开始模板，不需要引物，从头开始35（一）转录起始（一）转录起始转录起始需解决两个问题：转录起始需解决两个问题：1. DNA双链双链局
19、部局部解开，使其中的一条链作为转解开，使其中的一条链作为转录的录的模板模板。（。（10-20个核苷酸对，形成个核苷酸对，形成转录空转录空泡泡） 2. RNA聚合酶必须准确地聚合酶必须准确地结合结合在转录模板的起在转录模板的起始区域。始区域。362. DNA双链解开双链解开: -10bp区区Pribnow box 双链解开双链解开1. RNA聚合酶全酶聚合酶全酶 ( 2)与模板结合与模板结合 3. 在在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成形成转录起始复合物转录起始复合物RNApol ( 2) - DNA - pppGpN- OH 3 转录起始复合物转录起始复
20、合物:5 -pppG -OH + NTP 5 -pppGpN - OH 3 + ppi转录的起始生成转录的起始生成起始复合物起始复合物1 1、原核生物的转录起始、原核生物的转录起始（第一位）（第一位）（第二位）（第二位）4. 第一个磷酸二酯键形成后第一个磷酸二酯键形成后 亚基亚基从转录起始复合物从转录起始复合物上脱落上脱落四磷酸二核苷酸四磷酸二核苷酸37编码链编码链模板链模板链RNA-DNA杂交链杂交链转录空泡转录空泡RNApol（2 ）- DNA-pppGpN-OH3 转录起始复合物：转录起始复合物：双链重新双链重新形成形成pppGpN-53磷酸二酯键磷酸二酯键38(二二) 转录延长转录延长
21、(NMP) n + NTP (NMP) n+1 +ppi原核生物与真核生物无太多区别，仅原核生物与真核生物无太多区别，仅RNA-pol不同不同反应通式反应通式391、原核生物的转录延长、原核生物的转录延长因子脱落因子脱落核心酶构象改变核心酶构象改变RNA-pol迅速前移迅速前移依次加入依次加入NP1、如何延长、如何延长RNA延长延长402、形成、形成转录复合物转录复合物（转录空泡）（转录空泡）：复合物：复合物： RNA-pol（核心酶）（核心酶）-DNA模板模板-RNA产物产物注意：与转录起始复合物的区别注意：与转录起始复合物的区别转录空泡转录空泡(transcription bubble）R
22、NA-pol （核心酶）（核心酶）41碱基互补，合成方向为碱基互补，合成方向为5 3 RNA-pol催化核苷酸之间以磷酸二酯键相连催化核苷酸之间以磷酸二酯键相连生成长约生成长约12bp的的RAN/DNA 疏松的杂化双链疏松的杂化双链42n依赖依赖Rho ()因子的转录终止因子的转录终止n非依赖非依赖Rho因子的转录终止因子的转录终止指指RNA聚合酶在聚合酶在DNA模板上停顿下来不模板上停顿下来不再前进，转录产物再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱链从转录复合物上脱落下来。落下来。 分类：分类：1、原核生物的转录终止、原核生物的转录终止 43转录终止子转录终止子不依赖不依赖rho终止子终止子
23、富含富含GC的回文及的回文及 3-端系列端系列U结构结构依赖依赖rho终止子终止子不含不含GC的回文及系列的回文及系列U结构结构 rho因子因子: 46kDa 的蛋白质的蛋白质, 六聚体形式存在六聚体形式存在. 有有ATP酶及解旋酶活性酶及解旋酶活性44作用机制：作用机制： rho 因子具有因子具有ATP酶活性和解螺旋酶活性，酶活性和解螺旋酶活性，与与RNA转录产物结合，导致转录产物结合，导致rho 因子与因子与RNA-pol的构象的构象变化，变化，RNA-pol停顿，使停顿，使RNA从转录复合物中释放。从转录复合物中释放。（1）依赖）依赖 rho 因子的转录终止因子的转录终止45（2）非依赖
24、）非依赖 Rho因子的转录终止因子的转录终止DNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列，转模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列，转录出录出RNA后，后，RNA产物形成特殊的结构来终止转录。产物形成特殊的结构来终止转录。 RNA终止区域富含终止区域富含GC重复序列重复序列，新生，新生RNA链链易形成发夹结构，阻止易形成发夹结构，阻止RNA-pol移动；移动； polyU与模板与模板A的氢键很的氢键很弱弱，A-U配对最不稳定，配对最不稳定，提供信号使提供信号使RNA聚合酶聚合酶脱离模板。脱离模板。465UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCA
25、GCCUUUUU. 3 5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3 RNA 5 TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT. 3 DNA UUUU. UUUU.5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3茎环茎环(stem-loop)/发夹发夹(hairpin)结构结构47RNA回文结构回文结构发夹结构发夹结构非依赖非依赖 rho 因子因子的终止的终止: 48原核生物（依赖
26、原核生物（依赖rho的终止）的转录全过程的终止）的转录全过程495 3 DNA原核生物转录过程中的羽毛状现象原核生物转录过程中的羽毛状现象核糖体核糖体RNARNA聚合酶聚合酶50二、真核生物的转录过程二、真核生物的转录过程转录起始部位转录起始部位真核生物的转录起始上游区段比原核生物多真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样化，转录起始时，样化，转录起始时，RNA-pol不直接结合模板不直接结合模板，而，而需依靠众多的需依靠众多的转录因子转录因子。RNARNA聚合酶的基本启动子起始点上游聚合酶的基本启动子起始点上游多数有多数有共同的共同的55TATATATA序列序列(Hogness 盒）盒），其
27、位置不其位置不如原核生物上游如原核生物上游-35-35和和-10-10区典型。区典型。51转录起始点转录起始点TATA盒盒CAAT盒盒GC盒盒 增强子增强子顺式作用元件顺式作用元件(cis-acting element)转录起始前的上游区段转录起始前的上游区段 AATAAA切离加尾切离加尾 转录终止点转录终止点 修饰点修饰点 外显子外显子 翻译起始点翻译起始点内内含含子子 OCT-1 DNA分子分子上具有的可上具有的可影响影响(调控调控)转录转录的各种区域的各种区域52转录因子转录因子能直接、间接辨认和结合转录上游区段能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋的蛋白质，现已发现数百种，统称为
28、白质，现已发现数百种，统称为反式作用因子反式作用因子(trans-acting factors)。 反式作用因子中，直接或间接结合反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶聚合酶的，的，则称为则称为转录因子转录因子(transcriptional factors, TF)。相应于。相应于RNA-pol I,II,III的的TF分别称为分别称为TFI,TFII,TFIII 。53转录起始前复合物转录起始前复合物(pre-initiation complex, PIC) 真核生物真核生物RNA-pol不与不与DNA分子直接结合分子直接结合，而需，而需依靠众多的转录因子（依靠众多的转录因子（TF），
29、），TF由若干结构域。由若干结构域。在众多的在众多的TFII中仅中仅TFIID为目前已知的唯一能结为目前已知的唯一能结合合TATA盒的蛋白质盒的蛋白质 。54转录因子转录因子和和转录起始复合物转录起始复合物1、RNA-pol 借助借助TF（A、B、C、D、E、F） 与与DNA结合结合2、形成、形成 起始前复合物起始前复合物（PIC） TF之间之间相互结合相互结合，其中，其中 TFD 先与先与 TATA 盒盒结合结合 RNA-pol加入形成加入形成 PICTFD是目前已知唯一能识别和结合TATA盒的蛋白质（也称TATA结合蛋白）5556TATAADBEF转录起始前复合物转录起始前复合物(PIC)
30、RNA-pol IIDNATATA TF II DTF II A TF II B RNA-pol II / TF II F TF II EPIC大多数大多数TF II或其亚基的氨基酸序列与原核生物或其亚基的氨基酸序列与原核生物因子由一致性。因子由一致性。57顺式作用元件顺式作用元件(cis-acting element): DNA分子分子上具有的可影响上具有的可影响(调控调控)转录的各种区域。转录的各种区域。反式作用因子反式作用因子(trans-acting factor)： 能直接、间接辨认和结合转录上游区段能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA 的的蛋白质蛋白质（从从DNA分子之外影响转
31、录过程）分子之外影响转录过程）. 转录因子转录因子(transcriptional factor TF)： 反式作用因子中，直接或间接结合反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合聚合 酶的，则称为转录因子酶的，则称为转录因子重要名词重要名词582、真核生物的转录延长、真核生物的转录延长真核生物转录延长过程与原核生物大致相真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的没有转录与翻译同步的现象。现象。 RNA-pol前移处处都遇上核小体。前移处处都遇上核小体。 转录延长过程中可以观察到核小体移位和转录延长过程中可以观察到核小体移位和解聚现象。解聚现
32、象。 RNA-pol核小体核小体59RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小体核小体转转录录延延长长中中的的核核小小体体移移位位转录方向转录方向602、真核生物的转录终止、真核生物的转录终止1、与转录后修饰密切相关、与转录后修饰密切相关转录终止修饰点转录终止修饰点AATAAAGTGT、加入、加入3 polyA尾巴及尾巴及5 帽子结构帽子结构 、修饰点后产物被降解、修饰点后产物被降解61终止修饰点：终止修饰点：3端后常有一组共同序列端后常有一组共同序列AATAAA,加上许多加上许多 的的GT序列序列625 -AAUAAA-5 -AAUAAA-核酸酶核酸酶-GUGUGUGRNA-polAAT
33、AAA GTGTGTG转录终止的修饰点转录终止的修饰点5 5 3 3 3 3 加尾加尾 AAAAAAA 3 mRNA真核生物转录终止真核生物转录终止 和转录后修饰密切相关。和转录后修饰密切相关。63RNA转录过程转录过程-RNA合成合成基因组基因组DNA转录起始点转录起始点RNA聚合酶聚合酶核心酶核心酶 因子因子识别位点识别位点结合位点结合位点 因子重因子重新使用新使用终止区终止区mRNA53文字说明模板链模板链编码链编码链64第三节第三节RNARNA的转录后加工的转录后加工原核生物中原核生物中RNA的加工的加工真核生物中真核生物中RNA的加工的加工无活性的原初转录产物需经一系列的加工修饰。无
34、活性的原初转录产物需经一系列的加工修饰。包括：包括：RNA的裂解，的裂解，5端与端与3端的切除、和特殊端的切除、和特殊结构的形成、核苷的修饰以及拼接和编辑等过程，结构的形成、核苷的修饰以及拼接和编辑等过程，才能转变成成熟的才能转变成成熟的 RNA。65一、一、 原核生物中原核生物中RNA的加工的加工(3) mRNA前体的加工前体的加工: 原核生物原核生物mRNA转录后无需加工，可以直接用于蛋白质转录后无需加工，可以直接用于蛋白质 的翻译，可以边转录边翻译。的翻译，可以边转录边翻译。(1) rRNA前体的加工前体的加工: 甲基化修饰甲基化修饰16S rRNA含含10个甲基个甲基; 23S rRN
35、A含约含约20个甲基个甲基 (2) tRNA前体的加工前体的加工: 酶切修饰酶切修饰 * 核酸内切酶切核酸内切酶切 tRNA 的两端切断的两端切断 * 核酸外切酶逐个切核酸外切酶逐个切3- 端附加顺序修剪端附加顺序修剪 * 在在tRNA 3-端加端加-CCAOH * 核苷酸修饰和异构化核苷酸修饰和异构化66二、二、 真核生物中真核生物中RNA的加工的加工(一一) rRNA的转录后加工的转录后加工1, 甲基化程度比原核生物高甲基化程度比原核生物高, 是是snRNA指指 导的加工过程导的加工过程.2, 有的有的 rRNA 具有核酶的作用具有核酶的作用. 即自我剪接即自我剪接.67rRNA的转录后加
36、工的转录后加工转录转录45S - rRNA剪接剪接18S - rRNA5.8S和和28S-rRNArDNA内含子内含子内含子内含子28S5.8S18S请注意！该请注意！该剪接不需要剪接不需要蛋白酶！蛋白酶！68tRNA转录后加工转录后加工剪切、拼接剪切、拼接化学修饰化学修饰CCA-OH3 末端的形成末端的形成(二二)、tRNA的转录后加工的转录后加工69tRNA的转录后加工的转录后加工tRNA前体前体RNA pol TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA70RNAaseP、内切酶内切酶71tRNA核苷酰转移酶、核苷酰转移酶、连接酶连接酶ATPADP72碱基修饰碱基修饰（2）还原反应
37、）还原反应 如：如：U DHU（2 2） 如：如：A Am（1）甲基化）甲基化（1 1）（1 1） （3）核苷内的转位反应）核苷内的转位反应 如：如：U （3 3）（4）脱氨反应）脱氨反应 如：如：A I（4 4）73(三三) 真核生物真核生物mRNA前体的一般加工前体的一般加工真核生物基因特点：真核生物基因特点： 1、单顺反子，存在居间序列（、单顺反子，存在居间序列（内含子内含子），与），与 编码序列（编码序列（外显子外显子）一起转录）一起转录2、转录在核内，翻译在胞浆中。、转录在核内，翻译在胞浆中。mRNA经加工经加工 并转移至胞浆中才表现翻译功能并转移至胞浆中才表现翻译功能3，核内不均一
38、，核内不均一RNA（hnRNA) 和和DNA模板链完模板链完 全相同全相同74mRNA的加工过程：的加工过程： 5端形成端形成帽子帽子结构结构 3端加端加polyA尾巴尾巴 mRNA的的剪接剪接 核苷的甲基化作用核苷的甲基化作用 RNA的的编辑（编辑（RNA editing）751、mRNA转录后加工转录后加工-帽结构的形成帽结构的形成5 ppGp3 5 GpppGp3 5 m7GpppGp3 5 pppGp3 Pi磷酸酶磷酸酶鸟苷酸鸟苷酸转移酶转移酶GTPPPiSAMSAH甲基转移酶甲基转移酶76帽子结构帽子结构m7Gppp帽子帽子rho 因子的因子的775 3 AAuAAA核酸内切酶核酸内
39、切酶(RAaseIII)5 OH3 AAuAAA（ATP）nnPPiPolyAPolyA聚合酶聚合酶5 AAA(A)nOH3 AAuAAA2、3 -polyA尾结构的生成尾结构的生成终止修饰点终止修饰点hnRNA782、3 polyA尾巴尾巴维持维持mRNA的活性的活性缓冲作用，增加缓冲作用，增加mRNA的稳定性的稳定性体外分离体外分离mRNA的重要手段的重要手段1、5 端端( m7G5ppp-帽子结构帽子结构避免避免mRNA降解降解帽子结合蛋白（帽子结合蛋白（CBP）辨认）辨认mRNA，和翻译，和翻译 起始相关起始相关Cap O 型型Cap I 型型Cap II 型型mRNA首尾修饰的意义：
40、首尾修饰的意义：前体前体mRNA的加工起识别作用的加工起识别作用3, 内部甲基化内部甲基化793 3、mRNA的剪接的剪接（1）hnRNA 和和 snRNA 核内的初级核内的初级mRNA称为称为杂化核杂化核RNA (hetero-nuclear RNA, hnRNA)（核内不均一（核内不均一RNA） 编码蛋白质的基因含数目巨大的内含子，存在编码蛋白质的基因含数目巨大的内含子，存在GT-AG规则内含子规则内含子5GT，3AG snRNA (small nuclear RNA)：100-300bp核内的蛋白质核内的蛋白质snRNAsnRNA- -蛋白体蛋白体( (1 1 2 2 3 3 4 4 5
41、 5 6 6 snRNPsnRNP snRNA剪接体剪接体splicesome参与参与hnRNA的拼接的拼接,是是mRNA剪接的场所剪接的场所80剪接过程的二次转酯反应（剪接过程的二次转酯反应（GU-AG规则规则）：）：1、由含、由含pG-OH的酶断裂的酶断裂外显子外显子1和和内含子内含子之间的磷之间的磷酸二酯键，游离出外显子酸二酯键，游离出外显子1的的3OH2、由断裂出的外显子、由断裂出的外显子1的的3OH断裂断裂内含子内含子与与外显外显子子2之间的磷酸二酯键，外显子之间的磷酸二酯键，外显子1取代内含子取代内含子pG-OH第一次第二次81真核生物结构基因，由若干个编码区和非真核生物结构基因，
42、由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因断裂基因。 （2）断裂基因）断裂基因(splite gene)CABD编码区编码区 A、B、C、D非编码区非编码区82、 外显子外显子(exon)和内含子和内含子(intron) 外显子外显子在断裂基因及其初级转录产物上出现，在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟并表达为成熟RNA的核酸序列。的核酸序列。 内含子内含子隔断基因的线性表达而在剪接过程中被
43、隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。除去的核酸序列。 83mRNA前体的剪接前体的剪接hnRNA加帽加帽加尾加尾剪去内含子剪去内含子拼接外显子拼接外显子成熟的成熟的mRNA84鸡卵清蛋白鸡卵清蛋白基因基因hnRNA首、尾修饰首、尾修饰hnRNA剪接剪接成熟的成熟的mRNA鸡鸡卵卵清清蛋蛋白白基基因因及及其其转转录、录、转转录录后后修修饰饰剪接体剪接体snRNA参与参与85鸡卵清蛋白成熟鸡卵清蛋白成熟mRNA与与DNA杂交电镜图杂交电镜图DNAmRNA863. mRNA的剪接胰岛素基因的转录、翻译胰岛素基因的转录、翻译断裂基因87第三节第三节RNARNA指导的指导的RNARNA合成
44、合成RNARNA的复制的复制RNA复制酶：复制酶：RNA指导的指导的RNA聚合酶聚合酶特点特点：以病毒：以病毒RNA为模板，合成为模板，合成与模板相同的与模板相同的RNA 该复制产物感染细胞，产生正常的该复制产物感染细胞，产生正常的RNA病毒。病毒。病毒的全部遗传信息（病毒外壳蛋白、各种酶）病毒的全部遗传信息（病毒外壳蛋白、各种酶）均贮存在均贮存在RNA中中88病毒的种类：病毒的种类：病毒含有正链病毒含有正链RNA：首先合成有关蛋白（含复制首先合成有关蛋白（含复制酶）再进行病毒酶）再进行病毒RNA复制，如灰质炎病毒复制，如灰质炎病毒 病毒含有负链病毒含有负链RNA和复制酶：和复制酶：先合成正链
45、先合成正链RNA，再以此为模板合成病毒蛋白质和复制病毒再以此为模板合成病毒蛋白质和复制病毒RNA，如，如狂犬病病毒狂犬病病毒病毒含有双链病毒含有双链RNA和复制酶：和复制酶：先合成正链先合成正链RNA并并以此为模板翻译病毒蛋白质以此为模板翻译病毒蛋白质致癌致癌RNA病毒：病毒：需经过需经过DNA前病毒阶段，由反转前病毒阶段，由反转录酶催化录酶催化89 真核生物真核生物的终止与转录后修饰有关：的终止与转录后修饰有关：poly-A 和和 5-帽子结构帽子结构901原核生物原核生物RNA聚合酶中辨认转录起始点的亚基是：聚合酶中辨认转录起始点的亚基是：A.亚基亚基 B.亚基亚基 C.亚基亚基 D.因子
46、因子 E.因子因子2RNA的的不对称转录不对称转录是指是指 A.同一单链同一单链DNA模板的不同片段转录时可以交替作有意义链模板的不同片段转录时可以交替作有意义链和反义链和反义链B.同一同一DNA 模板的转录可以模板的转录可以 从从53延长，也可以从延长，也可以从35延延长长C.一条一条DNA单链模板转录出的单链模板转录出的RNA片段长，另一条片段长，另一条DNA单链单链模板转录出的模板转录出的 RNA片段短片段短 D.转录经翻译生成氨基酸，在氨基酸中含有不对称碳原子转录经翻译生成氨基酸，在氨基酸中含有不对称碳原子E.没有任何规律性的转录过程没有任何规律性的转录过程复习题复习题913大肠杆菌的
47、大肠杆菌的RNA聚合酶由几个亚基组成，其聚合酶由几个亚基组成，其核心酶核心酶的组成是的组成是：A. B. C. D.4能特异性抑制能特异性抑制原核生物原核生物RNA聚合酶聚合酶的是：的是：A.鹅膏蕈碱鹅膏蕈碱 B.亚硝酸盐亚硝酸盐 C.利福平利福平D.放线菌酮放线菌酮 E.四环素四环素5tRNA和和5s rRNA是由真核生物哪种酶催化转录产生的？是由真核生物哪种酶催化转录产生的？A.RNA聚合酶聚合酶 B.RNA聚合酶聚合酶 C.RNA聚合酶聚合酶D.RNA聚合酶核心酶聚合酶核心酶 E.逆转录酶逆转录酶926下列关于下列关于RNA聚合酶和聚合酶和DNA聚合酶的叙述正确的是：聚合酶的叙述正确的是
48、：A.都需要引物都需要引物RNAB.都利用核苷二磷酸合成多核苷酸链都利用核苷二磷酸合成多核苷酸链C.DNA聚合酶以聚合酶以DNA为模板合成为模板合成DNAD.RAN聚合酶以聚合酶以RNA为模板合成为模板合成RNAE.两种聚合酶都可以合成两种聚合酶都可以合成DNA7Pribnow box序列是指：序列是指：A. AATAAT B. AAUAAA C. TATAAT D. TTGACA E. TAAGCG938真核生物的真核生物的TATA盒是：盒是： A.DNA合成的起始位点合成的起始位点 B.RNA聚合酶与聚合酶与DNA模板的结合位点模板的结合位点C.RNA聚合酶与聚合酶与DNA模板的识别位点模
49、板的识别位点D.转录起始点转录起始点 E.转录终止位点转录终止位点9转录产物转录产物RNA的的5端最常见的起始核苷酸是：端最常见的起始核苷酸是： A. A或或U B. C或或G C. pppG或或pppA D.pppC或或pppU E.无规律无规律10真核生物中辨认真核生物中辨认TATA盒的转录因子是：盒的转录因子是：A.TFA B.TFB C.TFDD.TFE E.TFF9411原核生物非依赖原核生物非依赖Rho因子的转录终止方式是：因子的转录终止方式是：A.形成终止复合物形成终止复合物 B.形成终止空泡形成终止空泡C.形成发夹结构形成发夹结构 D.形成形成polyA的尾巴的尾巴E.形成三叶
50、草的结构形成三叶草的结构12AATAAA是：是：A.真核生物启动子的辨认序列真核生物启动子的辨认序列 B.真核生物转录终止修饰点真核生物转录终止修饰点C.真核生物真核生物mRNA的的polyA的尾巴结构的尾巴结构D.真核生物的顺式作用元件真核生物的顺式作用元件E.真核生物的反式作用因子真核生物的反式作用因子9513以下过程出现在转录后加工的是：以下过程出现在转录后加工的是：A.连接酶连接断裂的连接酶连接断裂的DNA单链单链B.转录因子结合转录因子结合DNA模板模板C.切除初级切除初级mRNA中的内含子中的内含子D.切除初级切除初级tRNA中的稀有碱基中的稀有碱基E.RNA聚合酶沿聚合酶沿DNA
