《RNA结构与转录》PPT课件

2020/9/15,1,6.2真核生物转录的调控,2020/9/15,2,2020/9/15,3,疏松染色质结构的形成 1、DNA局部结构的改变与核小体位相变化 ATP依赖的染色质重构复合物SWI/SNF的作用； 拓扑异构酶能调节DNA双螺旋的局部构象和高级结构变化； B型DNA变成Z型DNA会导致核心组蛋白八聚体与DNA的 亲和力降低； 核小体的解体和重构,2020/9/15,4,30nm染色质纤维的改构,2020/9/15,5,2、组蛋白的修饰 核小体组蛋白八聚体的N端都暴露在核小体外，某些特殊氨基酸的残基可能发生乙酰基化、甲基化、磷酸化或核糖基化等修饰，结果一是改变染色质结构，直接影响基因转录；二是核小体表面发生改变，易于调控蛋白与染色质接触。,2020/9/15,6,2020/9/15,7,组蛋白H3和H4的修饰,转录抑制子,Sin3结合以后形成辅助抑制因子,通过组蛋白去乙酰化抑制相关基因的转录,2020/9/15,9,顺式作用元件(cis-acting element)是指DNA分子上对基因表达有调节活性的特定核苷酸序列。 顺式作用元件的活性只影响同一DNA分子上的基因。这种DNA序列多位于基因上游或内含子中。其中主要是起正性调控作用的顺式作用元件，包括启动子(promoter)、增强子(enhancer) ；近年又发现起负性调控作用的元件沉默子(silencer),2020/9/15,10,启动子的结构和功能 TATA框（TATA box）：位于2530位置，是RNA聚合酶识别和结合位点。富含AT碱基，一般有8bp，改变其中任何一个碱基都会显著降低转录活性。又称为Hogness box CAAT框（CAAT box）：位于7080位置，共有序列GGCC(T)CAATCT。决定启动子的起始效率。 GC框(GC box)：110位置。增强转录活性。,2020/9/15,11,不论是启动子还是增强子序列，转录调节功能都是通过与特定的DNA结合蛋白的相互作用而实现的 能直接或间接识别各种顺式作用元件并与之结合从而调控基因转录效率的各种蛋白质分子称为反式作用因子 (trans-acting factor)。 不同的DNA序列和不同的DNA结合蛋白之间在空间结构上的相互作用，以及蛋白质与蛋白质之间的相互作用，构成了复杂的基因转录调控机制。研究得比较多得反式作用因子有：激活子（transcription actiator）、SP1、CTF、Ap1、Ap-2、Oct1、Oct2等。,2020/9/15,12,2020/9/15,13,DNA结合域(DNA- banding domain) 螺旋-转角-螺旋(helix-turn-helix) 锌指结构(zinc finger motif) 亮氨酸拉链结构 (leucine zipper) 螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix,HLH) 碱性结构域,反式作用因子一般都具有2个不同功能的结构域(domain)。,2020/9/15,14,螺旋-转角-螺旋(helix-turn-helix),是最早发现于原核生物中的一个关键因子，该结构域长约20个aa，主要是两个-螺旋区和将其隔开的转角。其中的一个被称为识别螺旋区，因为它常常带有数个直接与DNA序列相识别的氨基酸。常结合CAAT盒,Lambda Cro,Trp repressor,Lambda repressor fragment,CAP fragments,2020/9/15,17,锌指结构(zinc finger motif),长约30个aa，其中4个氨基酸（Cys或2个Cys，两个His）与一个Zinc原子相结合。与Zinc结合后锌指结构较稳定。,常结合GC盒,mouse Zif 268,2020/9/15,19,亮氨酸拉链( leucine zipper),亮氨酸拉链的肽链上每相隔七个残基就会有一个疏水的亮氨酸残基，这些残基位于DNA结合域的C端-螺旋上，这样-螺旋的侧面每两圈就会出现一个亮氨酸，形成一个疏水的表面。结果在-螺旋的疏水表面间就可以互相作用，形成二聚体。这种相互作用形成一个卷曲的卷曲结构 (coiled-coilstructure)。,2020/9/15,20,2020/9/15,21,碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper),由赖氨酸（Lys）和精氨酸（Arg）组成DNA结合区。,2020/9/15,22,螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix,HLH),二个-螺旋被一个非螺旋的多肽环分成二个单体蛋白，该调控区长约50个aa残基，同时具有DNA结合和形成蛋白质二聚体的功能，其主要特点是可形成两个亲脂性-螺旋，C端-螺旋一侧的疏水残基可以二聚化，其DNA结合功能是由一个较短的富碱性氨基酸区所决定的。,2020/9/15,23,螺旋-环-螺旋,2020/9/15,24,碱性结构域,在许多DNA结合蛋白中都发现了碱性结构域，它通常是与亮氨酸拉链或HLH基序中的一个联合在一起的，结果被称做碱性亮氨酸拉链(bZIP)或碱性HLH蛋白。蛋白的二聚作用使二个碱性结构城相邻，进而可与DNA发生作用。,2020/9/15,25,酸性-螺旋结构域(acidic helix domain) 富含谷氨酰胺结构域(glutamine-rich domain) 富含脯氨酸结构域(proline-rich domain),转录活化结构域(transcriptional activation domain),反式作用因子的转录活化功能取决于DNA结合域以外的由80100个AA组成的区域，此区即为转录活化结构域。转录因子通常具有1个以上的转录活化区，转录活化结构模型有下述3种,2020/9/15,26,RNA前体的加工 内含子的选择性剪接和反式剪接 RNA的编辑,2020/9/15,27,RNA前体的加工 5加帽、3加尾与mRNA的寿命 以及由细胞核向胞质的运送; 核苷酸的修饰; 剪接体的组装,内含子的剪接, 内含子的功能,2020/9/15,28,选择性剪接（也叫可变剪接） 以区别 组成型剪接（constitutive splicing） 是指从一个mRNA前体中通过不同的剪接方式（选择不同的剪接位点组合）产生不同的mRNA剪接异构体的过程，而最终的蛋白产物会表现出不同或者是相互拮抗的功能和结构特性，或者在相同的细胞中由于表达水平的不同而导致不同的表型。,2020/9/15,29,选择性剪接的不同形式 深蓝：均保留的exon; 浅蓝：仅在一个mRNA 中 保留的exon; 黄色：intron; 红线：被剪切去的区域。,2020/9/15,30,李衍达院士说，选择性剪接与非选择性剪接在机制上很可能没有本质的区别，即选择性剪接是非选择性剪接的一种简并形式；在真核基因的剪接过程中，可能存在一种“粗定位-细定位”的过程；选择性剪接确有其生物学上的功能，即使删去一小段肽链它也使蛋白质局部二级结构产生明显变化，从而改变其功能,2020/9/15,31,反式剪接 分子间的,2020/9/15,32,RNA的编辑,基因转录产生的mRNA分子中，由于核苷酸的缺失，插入或置换，基因转录物的序列不与基因编码序列互补，使翻译生成的蛋白质的氨基酸组成，不同于基因序列中的编码信息，这种现象称为RNA编辑,2020/9/15,33,RNA的编辑 编辑的类型（后果）,2020/9/15,34,RNA的编辑,编辑的方式：核苷酸（U或C）的插入或删除 可译框改变,gRNA（guid RNA,向导RNA ）和蛋白质参与编辑,许多插入的U并非在DNA中编码。也有被删除的U,删除,细胞色素氧化酶III的mRNA中一半以上的碱基是U，但大部分 不是由基因编码,2020/9/15,35,gRNA在线粒体中合成，分子大小约5570nt。 编辑反应是沿着被编辑RNA的3 5方向进行。 gRNA通过与编辑前RNA的配对来介导U的专一性插入。,3端有5-25个寡聚U,2020/9/15,36,U的编辑由20S的复合物催化，该复合物含有一个核酸内切酶、末端尿苷转移酶（TUTase）和RNA连接酶。 它先与gRNA结合，然后使gRNA与编辑前RNA配对。与gRNA不配对的RNA底物的位点就被切割，然后与gRNA配对地插入U。最后连接RNA底物。 UTP提供尿苷酸残基， TUTase催化U的插入。同一处插入的U可连续多达7个，但每次反应只有一个U的加入而不是成组的加入。整个过程是连续循环进行，正确的编辑序列逐渐形成。有一些基因有多个gRNA参与。,2020/9/15,37,编辑的生物学意义： (1)校正作用 消除移码突变产生的错误 (2)调控翻译 基因调控的方式 (3)扩充遗传信息 有利于生物进化,