第36章--RNA的生物合成和加工课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Chapter36,RNA的生物合成和加工,RNA的生物合成,？,Transcription of DNA,Chapter36 RNA的生物合成和加工RNA的生物合成,1,Chapter36,RNA的生物合成与加工,一、在DNA指导下RNA的合成转录,转录,-生物体以DNA为模板合成RNA的过程，转录所需的酶叫,RNA聚合酶,（依赖DNA的RNA聚合酶）,复制和转录的异同点,(transcription),相同点,：1.都以DNA为模板,2.原料为核苷酸,3.合成方向均为53方向,4.都需要依赖DNA的聚合酶,5.遵守碱基互补配对规律,6.产物为多聚核苷酸链,Chapter36 RNA的生物合成与加工一、在DNA指导,2,不同点：复制 转录,模板,两股链均作为模板 模板链作为模板,原料,dNTP NTP,聚合酶,DNA聚合酶 RNA聚合酶,产物,子代DNA双链 mRNA;tRNA;rRNA,配对,A-T；G-C A-U；T-A；G-C,引物,需RNA引物 不需要引物,方式(特点),半保留复制 不对称转录,转录单位：,RNA链的转录起始于DNA模板的一个特定位点（,启动子promoter,），并在另一位点处终止（,终止子terminator,），此转录区域称为转录单位。,不同点：复制,3,Chapter36,RNA的生物合成与加工,一、在DNA指导下RNA的合成转录,（一）模板和酶,1、转录模板,两股DNA单链中只有一股可转录,可作为模板转录成RNA的一股称为,模板链,对应的一股互补链称为,编码链,.能转录出mRNA然后指导蛋白质合成的部分称为,结构基因,.其余的DNA可能转录(rRNA,tRNA),也可能不转录。,不对称转录:,DNA分子上一股可转录,另一股不转录;模板链并非永远在同一单链上。,Chapter36 RNA的生物合成与加工一、在DNA指导,4,反意义链或负链,有意义链或正链,反意义链或负链有意义链或正链,5,一、在DNA指导下RNA的合成转录,（一）模板和酶,2、,RNA聚合酶,（1）原核生物的RNA聚合酶 大肠杆菌,分子量为480kD，由四个亚基组成,2,(,全酶,),去掉亚基称为,核心酶,RNA聚合酶各亚基及其功能,一、在DNA指导下RNA的合成转录（一）模板和酶2、R,6,（2）真核生物的RNA聚合酶,三种RNA聚合酶,它们专一地转录不同的基因,其转录过程和产物已各不相同.三种RNA聚合酶对鹅膏覃碱的敏感性反应不同。,一、在DNA指导下RNA的合成转录,（一）模板和酶,2、,RNA聚合酶,（2）真核生物的RNA聚合酶一、在DNA指导下RNA的合成,7,一、在DNA指导下RNA的合成转录,（一）模板和酶,3、,RNA聚合酶,与模板的辨认结合,原核生物的RNA聚合酶是结合到DNA的启动区开始转录的,靠其,亚基辨认启动区。启动区具有共有的序列称为,保守序列,或一致性序列.,亚基的作用是识别启动子，启动RNA的合成，,核心酶,的作用是只能使已开始合成的RNA链延长,。（456页表36-1）。,因子识别不同启动子的能力不同，体现在不同基因具有不同的转录效率。,一、在DNA指导下RNA的合成转录（一）模板和酶3、R,8,一、在DNA指导下RNA的合成转录,（二）,转录过程,RNA聚合酶催化的转录过程可分为起始、延长和终止三个步骤（请看456页 图36-2）,1、转录的起始,原核生物的转录起始,RNA,聚合酶与模板,DNA,的特定部位，即启动子（,promoter,，也称启动基因）的某一部位结合。启动子是指,RNA,聚合酶能识别、结合和开始转录的一段,DNA,序列,。RNA酶结合到DNA链上，DNA双链部分解开形成转录空泡.原核生物由因子辨认转录起始位点,真核生物在-35区有,5-TTGACA,，,在-10区有,TATAAT盒,转录起始不需引物,第一个磷酸二酯键形成后,亚单位即脱落下来.,一、在DNA指导下RNA的合成转录（二）转录过程 R,9,一、在DNA指导下RNA的合成转录,（二）,转录过程,2、转录的延伸,原核生物和真核生物基本相同,亚基脱落，核心酶构象改变,RNA的5 端伸展再转录空泡之外,模板为A,转录产物相应为U,原核生物的转录和翻译同时进行,一、在DNA指导下RNA的合成转录（二）转录过程2、转录,10,一、在DNA指导下RNA的合成转录,（二）,转录过程,3、转录的终止,（1）原核生物转录终止的模式,：,依赖因子,(因子能与RNA结合，还具有ATP酶和 解链酶的活性),不依赖因子,终止区的碱基可形成特殊的结构,RNA 3形成茎环结构和一串寡聚U,（2）真核生物的转录终止,编码链上存在转录终止的修饰点,AATAAA,真核生物 mRNA带有polyA尾巴；,一、在DNA指导下RNA的合成转录（二）转录过程3、转录,11,DNA,链的,3,-,端附近有,回文结构,，富含,G-C,碱基，随后紧密相连的是,A-T,碱基，当以这段终止信号为模板转录出的,RNA,即形成具有茎环的,发夹形结构,，其,3,-,端含有一串,UUUU,的尾巴，这发夹结构阻碍了聚合酶的进一步延伸，,RNA,链的合成即终止，寡聚,U,可能提供信号使,RNA,聚合酶脱离模板。,DNA链的3-端附近有回文结构，富含G-C碱基，随后紧密相,12,转录的过程,转录的过程,13,二、转录后加工,（一）真核生物mRNA的转录后加工,1、首、尾的修饰,5-端帽子结构的形(m,7,GpppG),0型帽子,型帽子,3-端 poly A尾巴的生成,Chapter36,RNA的生物合成与加工,二、转录后加工（一）真核生物mRNA的转录后加工 Cha,14,（一）真核生物mRNA的转录后加工,2、真核生物mRNA前体的剪接,hnRNA和snRNA,hnRNA mRNA,snRNA U族 300个核苷酸组成,与核内蛋白质组成snRNP,与内含子的剪切有关,断裂基因,(split gene),外显子(exon),内含子(intron),Chapter36,RNA的生物合成与加工,二、转录后加工,（一）真核生物mRNA的转录后加工 Chapter36,15,mRNA 的剪接,套索剪切模式,mRNA 的剪接 套索剪切模式,16,（二）真核生物tRNA的转录后加工,切除部分序列:,5-端 一段前导序列,反密码子环 一段插入序列,3-端CCA-OH的生成,tRNA核苷酸基转移酶,某些碱基的化学修饰:,甲基化,还原反应 DHU,脱氨反应,Chapter36,RNA的生物合成与加工,二、转录后加工,（二）真核生物tRNA的转录后加工 Chapter36 R,17,（三）真核生物,rRNA,转录后加工,真核细胞的rRNA基因(rDNA)属于称为丰富基因族的DNA序列，也称为高度重复序列。,Chapter36,RNA的生物合成与加工,二、转录后加工,（三）真核生物rRNA转录后加工真核细胞的rRNA基因(,18,Chapter36,RNA的生物合成与加工,三、相关概念,（一）启动子和转录因子,什么是启动子？,启动子是指RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA系列。,什么是转录因子？,RNA聚合酶在进行转录时常需要一些辅助因子（蛋白质）参与作用，称之为转录因子。,Chapter36 RNA的生物合成与加工三、相关概念（一,19,Chapter36,RNA的生物合成与加工,三、相关概念,（二）终止子和终止因子,什么是终止子？,提供转录停止信号的一段DNA系列，称为终止子。,什么是终止因子？,协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助因子（蛋白质）则称为终止因子。,有些终止子的作用可被特异的因子所阻止，使RNA聚合酶得以越过终止子继续转录，这种现象成为通读(readthrough)；这类引起抗终止作用的蛋白质称为抗终止因子。,所有原核生物的终止子在终止点之前均有一个回文结构，转录的RNA可形成“发夹结构”。NusA识别终止子。,Chapter36 RNA的生物合成与加工三、相关概念（二,20,Chapter36,RNA的生物合成与加工,三、相关概念,（三）核 酶,核酶,（ribozyme）,-具有催化活性的RNA,1982 T.R.Cech 四膜虫 rRNA前体,1983 S.Altman RNase P对tRNA前体加工,锤头状核酶，发夹状核酶,人工核酶(抗感染，抗肿瘤),Chapter36 RNA的生物合成与加工三、相关概念（三,21,Chapter36,RNA的生物合成与加工,四、,转录过程的调节控制,时序调控和,适应调控,遗传信息的表达可按一定的时间程序发生变化，而且随着细胞内外环境条件的改变而加以调整。,转录水平的调控和翻译水平的调控,关键是转录水平调控,操纵子结 构模型,所谓操纵子即是指细菌基因表达和调控的单位，它包括结构基因、调节基因和由调节基因产物所识别的控制系列，通常在功能上彼此有关的编码基因串联在一起，有共同的启动子并受操纵基因的控制。,Chapter36 RNA的生物合成与加工四、转录过程的调,22,Chapter36,RNA的生物合成与加工,四、,在RNA指导下的RNA和DNA的合成,（一）RNA的复制,以,RNA,为模板合成,RNA,，是病毒,RNA,的特殊繁殖方式。有实验指出，当病毒,RNA,侵入寄主细胞后，这些病毒在,RNA,复制酶催化下即可自行复制产生新的病毒,RNA,。复制酶不存在于正常大肠杆菌细胞中，只有受感染时，寄主细胞才产生复制酶。,RNA,复制酶需要专一性的,RNA,模板，例如,Q,噬菌体的,RNA,复制酶只能用,Q,病毒,RNA,为模板，它不用寄主的,RNA,为模板。,Chapter36 RNA的生物合成与加工四、在RNA指导,23,Chapter36,RNA的生物合成与加工,四、,在RNA指导下的RNA和DNA的合成,（二）RNA的逆转录,（1）什么是逆转录？,以RNA为模板，按RNA中的核苷酸顺序合成DNA，这与通常转录过程中遗传信息流从DNA到RNA的方向相反，故称为逆转录。,如劳氏病毒则以,RNA,为模板反转录为,DNA,，然后再从,DNA,转录为,RNA,。,（2）逆转录酶：,即“RNA指导的DNA聚合酶”,1970年从致癌RNA病毒中发现逆转录酶，有力地证明了“前病毒学说”，这类病毒感染并不引起细胞死亡，而使细胞发生恶性转化。,Chapter36 RNA的生物合成与加工四、在RNA指导,24,Chapter36,RNA的生物合成与加工,四、,在RNA指导下的RNA和DNA的合成,（二）RNA的逆转录,（3）逆转录酶的性质,以RNA作模板，在其上合成一条互补的DNA链，形成RNA-DNA杂种分子（,RNA指导的DNA聚合酶活力,）。,在新合成的DNA链上合成另一条互补的DNA链，形成双链DNA分子（,DNA指导的DNA聚合酶活力,）。,核酸外切酶的作用，切除杂种分子中的RNA部分。,（4）,逆转录的生物学意义,：有助于人们对RNA病毒致癌机制的了解，防止逆转录病毒的致癌作用。,Chapter36 RNA的生物合成与加工四、在RNA指导,25,第36章-RNA的生物合成和加工课件,26,病毒RNA的逆转录过程,Reverse transcriptases catalyzes the,sythesis of DNA from RNA template.,病毒RNA的逆转录过程Reverse transcripta,27,