1、第第 十十 一一 章章 RNA的生物合成的生物合成（转录）（转录）RNA Biosynthesis（Transcription）The Department of Biochemistry and Molecular Biology,CMU在生物界，在生物界，RNA合成有两种方式合成有两种方式l一是一是DNA指导的指导的RNA合成，也叫合成，也叫转录转录，此为生，此为生物体内的主要物体内的主要RNA合成方式。合成方式。l另一种是另一种是RNA指导的指导的RNA合成合成(RNA-dependent RNA synthesis)，也叫，也叫RNA复制复制(RNA replication),常见于病
2、毒。常见于病毒。转录转录(transcription)l生物体以生物体以DNA为模板合成为模板合成RNA的过程。的过程。转录转录RNADNA 转录与复制的相似点转录与复制的相似点l1.都是酶促的核苷酸聚合过程；都是酶促的核苷酸聚合过程；l2.均以均以DNA为模板；为模板；l3.均有磷酸二酯键的生成；均有磷酸二酯键的生成；l4.合成方向均为合成方向均为5 3；l5.都遵从碱基互补配对规律。都遵从碱基互补配对规律。转录和复制的区别转录和复制的区别复制复制转录转录模板模板DNA双双链链DNA的的一条一条链链原料原料dNTP(A、G、C、T)NTP(A、G、C、U)引物引物需要需要不不需要需要酶酶DN
3、A聚合酶聚合酶(有有校读功能校读功能)RNA聚合酶聚合酶(无无校读功能校读功能)产物产物双链双链DNARNA配对配对A-T、G-CA-U、T-A、G-CmRNA53m7GpppAAAAn3非非翻翻译译区区5非非翻翻译译区区编编码码区区AUGUAAtRNArRNA第一节第一节 转录的体系转录的体系System of Transcription转录的体系转录的体系l原料原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)；l模板模板:DNA；l聚合酶聚合酶:依赖依赖DNA的的RNA聚合酶聚合酶(RNA polymerase,RNA-pol)；l能量：能量：ATP；l其它：其他酶和蛋白质因子以及一些无机离
4、子。其它：其他酶和蛋白质因子以及一些无机离子。转录模板转录模板lDNA分子上分子上能转录能转录出出RNA的的DNA区段区段，称为结，称为结构基因构基因(structural gene)。l转录的这种选择性称为转录的这种选择性称为不对称转录不对称转录（asymmetric transcription）。不对称转录的含义不对称转录的含义l在在DNA分子双链上，一股链作为模板指引转录，分子双链上，一股链作为模板指引转录，另一股链不转录；另一股链不转录；l模板链并非总是在同一单链上。模板链并非总是在同一单链上。5335lDNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的
5、一股单链，称为的一股单链，称为模板链模板链(template strand)。l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)。第二节第二节 原核生物的转录原核生物的转录Transcription in Prokaryotes一、原核生物的一、原核生物的RNA聚合酶聚合酶l全称为全称为DNA依赖的依赖的RNA聚合酶，简称聚合酶，简称RNA聚合酶（聚合酶（RNA-pol）。）。l是一个分子量是一个分子量480kD的，由的，由2、和和五种亚基组成五种亚基组成的六聚体蛋白质。的六聚体蛋白质。Severo Ochoa核心酶核心酶(core enzyme)2 转录延长转录
6、延长全酶全酶(holoenzyme)2 转录起始转录起始RNA聚合酶聚合酶RNA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因子因子基因基因功用功用-35顺序顺序间隔距离间隔距离-10顺序顺序70rpoD正常状态正常状态TTGACA10-18bpTATAAT32rpoH热休克热休克CNCTTGAA13-15bpCCCCATNT54rpoN氮的利用氮的利用CTGGNA6bpTTCGAE.coli的不同的不同因子识别不同的共同顺序因子识别不同的共同顺序l 亚基有多种，亚基有多种，通过不同的通过不同的亚基，原核细胞能协亚基，原核细胞能协同相关基因的表达，使细胞适应其所处的环境。同相关基因
7、的表达，使细胞适应其所处的环境。亚基亚基分子量分子量每分子酶中所含数目每分子酶中所含数目功功 能能365122决定转录基因的类型决定转录基因的类型和种类和种类1506181催化合成催化合成RNA1556131结合结合DNA模板模板702631识别启动子识别启动子90001未知未知大肠杆菌大肠杆菌RNA聚合酶各亚基功能聚合酶各亚基功能 RNA pol具有多种功能具有多种功能l识别识别DNA分子上的转录起始部位分子上的转录起始部位；l促使与酶结合的促使与酶结合的DNA双链分子解开双链分子解开17个碱基对；个碱基对；l催化聚合的核苷酸以催化聚合的核苷酸以3 5-磷酸二酯键相连接，磷酸二酯键相连接，从
8、而连续地沿从而连续地沿5 3方向进行聚合反应方向进行聚合反应、完成、完成一条一条RNA链的合成；链的合成；l识别识别DNA分子中的转录终止信号分子中的转录终止信号，使聚合酶反，使聚合酶反应在模板适当位置停止。应在模板适当位置停止。原核生物原核生物RNA-pol 与与DNA-pol的不同点的不同点1.RNA-pol催化的聚合反应速率比催化的聚合反应速率比DNA-pol催化催化的的聚合反应速率慢聚合反应速率慢。2.RNA-pol缺乏缺乏3 5外切酶活性外切酶活性，没有校读功，没有校读功能。因此能。因此RNA合成的错误率较合成的错误率较DNA合成的错合成的错误率高很多，约为误率高很多，约为10-41
9、0-5。3.RNA-pol具有解链酶活性具有解链酶活性，而，而DNA-pol没有。没有。4.原核生物的原核生物的 RNA-pol都都受利福平和利福霉素受利福平和利福霉素(一类抗结核药一类抗结核药)的特异性抑制的特异性抑制。这类药物能与。这类药物能与RNA-pol的的 亚基亚基特异结合，从而影响酶的活特异结合，从而影响酶的活性。而性。而DNA-pol不受其影响。不受其影响。二、原核生物启动子二、原核生物启动子l启动子（启动子（promoter）是是RNA聚合酶结合并启动聚合酶结合并启动转录的特异转录的特异DNA序列。序列。RNA聚合酶聚合酶保护法保护法N17TTAACTN7AN16TATGATN
10、7AN17TATGTTN6AN16TATAATN7AN18TACTGTN6ATTTACATTTACATTGACATTGATACTGACGtrptRNATrplacrec Aara区区3510+1最大一致性TTGACATATAATx/4538 36 2937 37 2840 25 3041 29 44开始转录开始转录T T G A C AA A C T G T-35 区区Pribnow boxT 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 原核生物启动子保守序列原核生物启动子保守序列RNA-pol辨认位点辨认位点(reco
11、gnition site)5 5 RNA聚合酶保护区聚合酶保护区结构基因结构基因3 3-60富含富含A和和T UP元件元件原核生物启动子原核生物启动子l35区：一致性序列为区：一致性序列为TTGACA，是，是RNA-pol的辨认位点。的辨认位点。l10区：一致性序列为区：一致性序列为TATAAT，又称，又称Pribnow盒，是盒，是RNA-pol的结合位点。的结合位点。三、原核生物的转录过程三、原核生物的转录过程l起始（起始（initiation）l延长（延长（elongation）l终止（终止（termination）（一）转录起始（一）转录起始l转录起始需解决两个问题：转录起始需解决两个问
12、题：lRNA聚合酶必须准确地辨认并结合在转录模板聚合酶必须准确地辨认并结合在转录模板的起始区域。的起始区域。l解开解开DNA双链，使其中的一条链作为转录的模双链，使其中的一条链作为转录的模板，并合成第一个磷酸二酯键。板，并合成第一个磷酸二酯键。原核生物原核生物RNA pol 可直接辨认、结合模板可直接辨认、结合模板转录起始过程转录起始过程l亚基辨认启动子；亚基辨认启动子；lRNA聚合酶全酶聚合酶全酶（2）与模板）与模板结合，形成结合，形成闭合转录闭合转录复合体复合体(closed transcription complex)；l解开解开DNA双链（双链（171）bp，形成，形成开放转录复开放转
13、录复合体合体(open transcription complex)；l在在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成成转录起始复合物转录起始复合物。转录起始复合物转录起始复合物lRNA-pol(2)-DNA-pppGpN-OH 3 RNA聚合酶pppGPPiNTPN-OHl第一个磷酸二酯键生成后，第一个磷酸二酯键生成后，亚基亚基即从转录起始即从转录起始复合物上脱落，核心酶连同四磷酸二核苷酸，复合物上脱落，核心酶连同四磷酸二核苷酸，继续结合于继续结合于DNA模板上，酶沿模板上，酶沿DNA链前移，进链前移，进入延长阶段。入延长阶段。（二）转录延长（二）转录延长l
14、 亚基脱落，亚基脱落，RNApol聚合酶核心酶变构，与聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着模板结合松弛，沿着DNA模板前移。模板前移。l在核心酶作用下，在核心酶作用下，NTP不断聚合，不断聚合，RNA链不断链不断延长。延长。(NMP)n +NTP (NMP)n+1 +PPil以转录复合物的形式进行。以转录复合物的形式进行。转录复合物转录复合物l在转录延长过程中，由局部打开的在转录延长过程中，由局部打开的DNA双链、双链、RNA聚合酶的核心酶及新生成的聚合酶的核心酶及新生成的RNA三者结合三者结合在一起的复合体。在一起的复合体。l该复合体为空泡状结构，故形象地称为转录空该复合体为空泡状结构，故
15、形象地称为转录空泡泡(transcription bubble)。转录未完成，翻译已开始进行转录未完成，翻译已开始进行5 3 DNA核糖体核糖体RNARNA聚合酶聚合酶羽毛状现象羽毛状现象（三）转录终止（三）转录终止l指指RNA聚合酶在聚合酶在DNA模板上停顿下来不再前进，模板上停顿下来不再前进，转录产物转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。链从转录复合物上脱落下来。l依赖依赖Rho()因子的转录终止因子的转录终止l非依赖非依赖Rho因子的转录终止因子的转录终止1.依赖依赖 因子的转录终止：因子的转录终止：l用用T4噬菌体噬菌体DNA在试管内进行转录实验，转录在试管内进行转录实验，转录产物比
16、在细胞内转录出的要长。说明：产物比在细胞内转录出的要长。说明：l转录终止信号是可以跨越的；转录终止信号是可以跨越的；l细胞内某些因素有执行转录终止的功能。细胞内某些因素有执行转录终止的功能。l据此，据此，1969年年,J.Roberts 发现了能控制转录发现了能控制转录终止的蛋白质，定名为终止的蛋白质，定名为 因子。因子。因子因子l 因子是个同六聚体；因子是个同六聚体；l 因子能结合因子能结合RNA，与，与poly C的结合力最强；的结合力最强；l 因子还有因子还有ATP酶和解螺旋酶的活性。酶和解螺旋酶的活性。l推论：推论：转录终止信号存在于转录终止信号存在于RNA而非而非DNA模板。模板。2
17、.非依赖非依赖 Rho因子的转录终止因子的转录终止lDNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列，模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列，转录出转录出RNA后，后，RNA产物形成特殊的结构来终产物形成特殊的结构来终止转录。止转录。原核生物转录终止信号原核生物转录终止信号RNA 5 TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT.3 DNA UUUU.5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3茎环茎环(stem-loop)/发夹发夹(hairpin)结构结构U
18、UUU.5 pppG5 3 3 5 RNA-pol茎环结构使转录终止的机理茎环结构使转录终止的机理l发夹结构改变发夹结构改变RNA聚合酶构象，使酶停止移动；聚合酶构象，使酶停止移动；lDNA、RNA各自形成自身双链使杂交体不稳定各自形成自身双链使杂交体不稳定而分离；而分离；l3 端一连串端一连串U，U-dA配对最不稳定，配对最不稳定，RNA易从易从DNA模板上脱落。模板上脱落。第三节第三节 真核生物的转录真核生物的转录Transcription in eukaryotes一、真核生物的一、真核生物的RNA聚合酶聚合酶 I IIIIIIIIIIIMtMt分子量分子量5.55.510105 56.
19、06.010105 56.06.010105 56.46.46.86.810104 4定位定位核仁核仁核质核质核质核质线粒体线粒体拷贝数拷贝数/细胞细胞4 410104 44 410104 42 210104 4酶活性酶活性/细胞细胞50%-70%50%-70%20%-40%20%-40%10%10%真核生物真核生物RNA聚合酶的转录产物聚合酶的转录产物 RNARNApolpol初级转录产物初级转录产物成熟成熟RNARNA对对-鹅膏蕈碱的反鹅膏蕈碱的反应应45S rRNA45S rRNA28S rRNA28S rRNA不敏感不敏感RNARNApolpol18S rRNA18S rRNA5.8S
20、 rRNA5.8S rRNARNARNApolpolhnRNAhnRNAsnRNAsnRNA前体前体mRNAmRNA十分敏感十分敏感snRNAsnRNA前体前体5S rRNA5S rRNA比较敏感比较敏感RNARNApolpol tRNAtRNAsnRNAsnRNAl鹅膏蕈碱是真核生物鹅膏蕈碱是真核生物RNA-pol 的特异性抑制剂。的特异性抑制剂。lmRNA是各种是各种RNA中寿命最短、最不稳定的，中寿命最短、最不稳定的，需经常重新合成。因此需经常重新合成。因此RNA聚合酶聚合酶是三种酶是三种酶中最活跃的。中最活跃的。lRNA聚合酶聚合酶、都由多个亚基组成，有都由多个亚基组成，有些亚基是三种
21、酶所共有。些亚基是三种酶所共有。羧基末端结构域羧基末端结构域(carboxyl-terminal domain,CTD)lRNA聚合酶聚合酶最大亚基的羧基末端有一段共有最大亚基的羧基末端有一段共有序列为序列为(Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser)n重复序重复序列片段。这一序列在列片段。这一序列在RNA 聚合酶聚合酶中是独一无中是独一无二的。二的。l所有真核生物的所有真核生物的RNA聚合酶聚合酶都具有都具有CTD，只，只是共有序列的重复程度不同。是共有序列的重复程度不同。l去磷酸化的去磷酸化的CTD在转录起始中发挥作用。在转录起始中发挥作用。二、真核生物的启动子二、真核生物的
22、启动子lRNA聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件，聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件，至少包括一个至少包括一个转录起始点转录起始点以及一个以上的以及一个以上的功能功能组件组件。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AATAAAOCT-1 启动子及启动子上游元件启动子及启动子上游元件l启动子核心序列：启动子核心序列：TATA序列序列，共有序列为，共有序列为TATAAA，又称，又称Hogness盒或盒或TATA盒。盒。常见的启动子上游元件常见的启动子上游元件lCAAT 盒盒：G C C A A TlGC 盒：盒：G G G C G GlOCT-1：A T T T G
23、 C A T三、转录因子三、转录因子l真核生物真核生物RNA聚合酶启动转录时，需要一些称聚合酶启动转录时，需要一些称为转录调节因子的蛋白质，直接或间接结合为转录调节因子的蛋白质，直接或间接结合RNA聚合酶，才能形成具有活性的转录复合体，聚合酶，才能形成具有活性的转录复合体，简称为简称为转录因子转录因子(transcriptional factors,TF)。l相应于相应于RNA-pol、的的TF，分别称为，分别称为 TF、TF、TF。l真核生物真核生物RNA-pol需与转录因子需与转录因子(TF)结合后才结合后才能结合模板。能结合模板。l转录因子按功能特性可分为两类：转录因子按功能特性可分为两
24、类：l基本转录因子基本转录因子是是RNA-pol结合启动子所结合启动子所必需的一组蛋白质因子。必需的一组蛋白质因子。l特异转录因子特异转录因子为个别基因转录所必需，为个别基因转录所必需，包括上游因子、可诱导因子等。包括上游因子、可诱导因子等。参与参与RNA-pol转录的转录的TF转录因子转录因子亚基组成亚基组成/分子量分子量功能功能TFDTBP*38特异识别特异识别TATA盒盒TAF*辅助辅助TBP-DNA结合结合TFA12,19,35稳定稳定TFD与与TBP对启动子的结合对启动子的结合TFB33促进促进RNA-pol结合及作为其他因子结合的结合及作为其他因子结合的桥梁桥梁TFF30,74阻遏
25、聚合酶阻遏聚合酶和非特异的和非特异的DNA序列结合序列结合TFE57()34()ATPaseTFH解螺旋酶活性；蛋白激酶活性，使解螺旋酶活性；蛋白激酶活性，使CDT*磷磷酸化酸化TFDlTFD是唯一能结合是唯一能结合TATA盒的蛋白质；盒的蛋白质；l由由TBP和和810个个TAFs组成；组成；lTBP可辨认、结合可辨认、结合TATA盒；盒；lTAF辅助辅助TBP的结合，不同的结合，不同TAF与与TBP的结合可的结合可能结合不同启动子。能结合不同启动子。l上游因子：与上游序列如上游因子：与上游序列如GC、CAAT等功能组等功能组件结合的蛋白质，如件结合的蛋白质，如Sp1可结合到可结合到GC盒，盒
26、，C/EBP结合到结合到CAAT盒上。盒上。l可诱导因子：能结合应答元件，只在某些特殊可诱导因子：能结合应答元件，只在某些特殊生理情况下，才被诱导产生的蛋白质。生理情况下，才被诱导产生的蛋白质。四、真核生物的转录起始四、真核生物的转录起始 与原核生物的转录起始不同：与原核生物的转录起始不同：l真核生物转录起始上游区段更加多样化；真核生物转录起始上游区段更加多样化；l真核生物真核生物RNA-pol不直接结合模板；不直接结合模板；l真核生物起始过程更复杂。真核生物起始过程更复杂。转录起始前复合物转录起始前复合物(pre-initiation complex,PIC)转录起始前复合物TF II FR
27、NA聚合酶TF II DTATADNATF II ATF II BTF II ETFHPOL-TFFPOL-TFFHEABTBPTAFTFD-A-B-DNA复合物复合物TATAABTBPTAFTATAHECTD-PPIC组装完成，组装完成，TFH使使CTD磷酸化磷酸化由由RNA-Pol 催化转录的催化转录的PIC 拼板理论拼板理论(piecing theory)l一个真核生物基因的转录需要一个真核生物基因的转录需要3至至5个转录因子；个转录因子；l转录因子之间互相结合，生成有活性，有专一转录因子之间互相结合，生成有活性，有专一性的复合物；性的复合物；l再与再与RNA聚合酶搭配而有针对性地结合、
28、转录聚合酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基因。相应的基因。五、真核生物的转录延长五、真核生物的转录延长l真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，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，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象没有转录与翻译同步的现象。lRNA-pol前移处处都遇上核小体，转录延长过前移处处都遇上核小体，转录延长过程中可以观察到程中可以观察到核小体移位和解聚现象核小体移位和解聚现象。转转录录延延长长中中的的核核小小体体移移位位RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小体核小体转录方向转录方向六、真核生物的转录终止六、真核生物的转录终止5-AAUAAA-5 -
29、AAUAAA-核酸酶核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTGTG转录终止的修饰点转录终止的修饰点5 5 3 3 3 加尾加尾AAAAAAA 3 mRNA七、真核生物的转录后加工、修饰七、真核生物的转录后加工、修饰l真核生物转录生成的真核生物转录生成的RNA分子是初级分子是初级RNA转录转录产物（产物（primary RNA transcript），要经过加），要经过加工、修饰，才能成为具有功能的成熟的工、修饰，才能成为具有功能的成熟的RNA。l加工主要在加工主要在细胞核细胞核中进行。中进行。几种主要的加工、修饰方式几种主要的加工、修饰方式l1.剪接剪接(splicing)；
30、l2.剪切剪切(cleavage)；l3.修饰修饰(modification)；l4.添加添加(addition)；l5.编辑编辑(editing)。（一）（一）mRNA的转录后加工的转录后加工lmRNA在核内的初级转录产物称为在核内的初级转录产物称为hnRNA，需，需要进行多种加工才能成为有功能的成熟的要进行多种加工才能成为有功能的成熟的mRNA。1、5-末端加入末端加入“帽帽”结构结构 OOOHCH2POOONNHNNONH2AAAAA-OHOPOOOPOOOPOOO53OOOHCH2POOONNHNNONH2AAAAA-OHOPOOHOPPi53OOOHCH2POOONNHNNONH2A
31、AAAA-OHO磷酸酶53POOOOPOOOPOOCH3m7GpppGOOOHCH2POOONNHNNONH2AAAAA-OHO53OOHOHH2CNHNNNOH2NOPOOOPOOOPOO5OPOOOOOOHCH2POOONNHNNONH2AAAAA-OHOPi53OOHOHH2CNHNNNOH2NOPOOOPOOOPOO5l真核真核mRNA 5-末端与末端与7-甲基鸟嘌呤核苷以甲基鸟嘌呤核苷以 5，5 三磷酸连接键相连三磷酸连接键相连5 m7GpppGpl出现于出现于hnRNA，说明，说明5 修饰在核内完成；修饰在核内完成；l先于先于mRNA链中段的剪接；链中段的剪接；l保护保护RNA免受
32、降解；免受降解；l帽子结构的功能和翻译过程有关；帽子结构的功能和翻译过程有关；2、3-端加多聚腺苷酸端加多聚腺苷酸(poly A)尾尾3 端端polyA尾巴尾巴l出现于出现于hnRNA，说明，说明3 修饰在核内完成；修饰在核内完成；l先于先于mRNA链中段的剪接；链中段的剪接；l不依赖不依赖DNA模板；模板；l尾部修饰是和转录终止同时进行的过程。尾部修饰是和转录终止同时进行的过程。3、mRNA的剪接的剪接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外显子外显子(exon)和内含子和内含子(intron)l外显子外显子l在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表在断裂基因及其初
33、级转录产物上出现，并表达为成熟达为成熟RNA的核酸序列。的核酸序列。l内含子内含子l隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。的核酸序列。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，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，这些基因称为断裂基因。的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。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lmRNA的剪接：
34、除去内含子，连接外显子。的剪接：除去内含子，连接外显子。l剪接模式：剪接模式：套索套索RNAl剪接接口：剪接接口：5GUAGOH-3snRNA(small nuclear RNA)l由由90 300个核苷酸组成；个核苷酸组成；l以以U作分类命名作分类命名(富含尿嘧啶富含尿嘧啶)，有，有snRNA U1、U2、U4、U5、U6；l与核内的蛋白质构成小分子核糖核蛋白体与核内的蛋白质构成小分子核糖核蛋白体(snRNP)；l参与参与mRNA的剪接。的剪接。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
35、录录后后修修饰饰snRNP与与hnRNA结合成为剪接体结合成为剪接体UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5 4、mRNA编辑编辑l遗传信息在转录水平发遗传信息在转录水平发生改变，由一个基因产生改变，由一个基因产生不止一种蛋白。生不止一种蛋白。lRNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工是可有多用途分化的，因此也称为分化加工(differential RNA processing)。人类人类apo B基因基因 mRNA（14500个核苷酸）个
36、核苷酸）肝脏肝脏apo B100（分子量为（分子量为500 000）肠道细胞肠道细胞apo B48（分子量为（分子量为240 000）mRNA编辑编辑（二）（二）tRNA的转录后加工的转录后加工TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNARNA pol tRNA前体前体RNAaseP内切酶内切酶tRNA核苷酸转移酶核苷酸转移酶连接酶连接酶ATPADP碱基修饰碱基修饰（1）甲基化）甲基化 如：如：A Am（1）（1）（3）核苷内的转位反应）核苷内的转位反应 如：如：U （3）（2）还原反应）还原反应 如：如：U DHU（2）（4）脱氨反应）脱氨反应 如：如：A I（4）（三）（三）rRNA
37、的转录后加工的转录后加工rDNA转录剪接45S-rRNA18S-rRNA5.8S和28S-rRNA28S5.8S18SrRNA的自我剪接与核酶的自我剪接与核酶四膜虫四膜虫rRNA内含子的二级结构内含子的二级结构5-端核苷酸序列端核苷酸序列四膜虫四膜虫rRNA的剪接采用自我剪接方式的剪接采用自我剪接方式最简单的核酶二级结构最简单的核酶二级结构槌头状结构槌头状结构(hammerhead structure)底物部分底物部分通常为通常为60个核苷酸左右个核苷酸左右同一分子上包括有催化同一分子上包括有催化部份和底物部份部份和底物部份 催化部份和底物部份组催化部份和底物部份组成锤头结构成锤头结构 碱基至
38、少有碱基至少有13个是一致个是一致性序列性序列 除除rRNA外，外，tRNA、mRNA的加工也可采用自我的加工也可采用自我剪接方式剪接方式核酶研究的意义核酶研究的意义l核酶的发现，对中心法则作了重要补充；核酶的发现，对中心法则作了重要补充；l核酶的发现是对传统酶学的挑战；核酶的发现是对传统酶学的挑战；l利用核酶的结构设计合成人工核酶，用破坏病利用核酶的结构设计合成人工核酶，用破坏病原微生原微生 物物(如如RNA病毒病毒)及不利于人类的各种基及不利于人类的各种基因。因。人工设计的核酶人工设计的核酶粗线表示合成的核酸分子粗线表示合成的核酸分子细线表示天然的核酸分子细线表示天然的核酸分子X 表示一致
39、性序列表示一致性序列箭头表示切断点箭头表示切断点本章重点本章重点l概念概念（1）转录）转录 （2）不对称转录）不对称转录（3）结构基因）结构基因 （4）核心酶）核心酶（5）外显子）外显子 （6）内含子）内含子（7）模板链）模板链 （8）启动子）启动子（9）核酶）核酶 （10）Pribnow盒盒l2.复制与转录的异同点。复制与转录的异同点。l3.RNA聚合酶与聚合酶与DNA聚合酶作用的异同点。聚合酶作用的异同点。l4.试述原核生物启动子的结构特点及功能。试述原核生物启动子的结构特点及功能。l5.原核生物与真核生物原核生物与真核生物RNA聚合酶有何异同？聚合酶有何异同？l6.原核生物与真核生物的转录终止有何不同？原核生物与真核生物的转录终止有何不同？
