分子生物学课件 第六章 转录与逆转录

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,*,第六章,转录与逆转录,重难点,转录后加工、真原核转录过程、增强子、终止与抗终止、RNA聚合酶真原核、转录起始复合物,转录,一 转录的定义与特点,1.转录的定义：以DNA为模板，在依赖DNA的,RNA聚合酶的催化下，以4种,NTP ATP、CTP、GTP和UTP ,为原料，合成RNA的过程。,2.转录的特点：,转录的不对称性：,在RNA的合成中，DNA的两条链,中,仅有一条链可作为转录的模,板。,且多基因DNA中正负链可,相间排列,转录单向性：,RNA53合成,转录连续性：,共线性，RNA与DNA序列一一,对应,RNA链连续合成,有特定起始、终止位点：启动子、终止子,双链DNA转录能力大于单链：RNA聚合酶与双链结合后活性高于单链,不需完全开链：只需局部解链，最后DNA,还是双链,几个概念,1.正链：与mRNA序列相同TU的那条DNA链,编,码链有义链,负链：根据碱基互补原那么指导mRNA合成的,DNA链,模板链反义链,2.转录单元：一段从启动子开始至终止子结,束的DNA序列，转录的功能单元,3.启动子：一段位于结构基因5端上游区的DNA序,列，能活化RNA聚合酶，特异识别模板,4.终止子：,二 转录的过程概述,1.模板识别：原核细胞中：,模板识别阶段主要指RNA聚合酶与启,动子DNA双链相互作用并与之相结合,的过程。,真核细胞中：,需要一些转录调控因子辅,助蛋白，RNA聚合酶才能识别启动,子并形成转录前起始复合物PIC。,拼板理论：真核RNA聚合酶、反式元件、顺式元,件相互作用使转录起始,3.转录延伸：,RNA聚合酶释放,因子，核心酶,沿着模板DNA移动并使新生RNA,链不断伸长的过程。,4.转录终止：,当RNA链延伸到终止位点时，,RNA停止合成，转录泡瓦解，,DNA链复原，新生RNA链和RNA,聚合酶将被释放下来。,转录所需的酶与复合物,RNA聚合酶：,是转录过程中最关键的酶，主,要以双链DNA为模板，以4种核,苷三磷酸作为活性前体，并以,Mg2+/Mn2+为辅助因子，催化,RNA链的起始、延伸和终止，,它不需要任何引物，催化生成,的产物是与DNA模板链互补的,RNA。,原核生物只,一种,RNA聚合酶，,真核生物有,三种,真原核RNA聚合酶总结,真核RNA聚合酶：RNA聚合酶/，对应三种内含子,RNA聚合酶为关键酶对应hnRNAmRNA,，需反式因子作用下起作用,n型内含子：RNA聚合酶n对应的内含子,RNA聚合酶-rRNA,对-鹅膏蕈碱不敏感,RNA聚合酶-hnRNAmRNA,对-鹅膏蕈碱,敏感,RNA聚合酶-tRNA,对-鹅膏蕈碱有种属特异性,原核RNA聚合酶：全酶-2,核心酶- 2,活性中心-,因子结构：六聚体蛋白、具有NTP酶和解螺旋酶活性，促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录。,因子作用：与启动子-35区识别,作用机理：,RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别：,RNA聚合酶,DNA聚合酶,大小,大，4.810,5,da,小，1.0910,5,da,引物,不需要,需要,产物,较短，游离,较长，与模板以氢键相连,作用方式,一条链的某一段,两条链同时进行,外切酶活性,无,5 3，3 5,校对合成能力,无,有,修复能力,无,有,转录复合物反式因子：,三 启动子与转录起始,启动子,定义：,能被RNA聚合酶识别、结合并启,动基因转录的一段起始位点上游,的DNA序列。,下降突变：,启动子突变后，启动子活性下,降,上升突变：,启动子突变后，启动子活性上,升,转录单元：,起始位点：,上游序列：,-n表示,下游序列：,+n表示,-n-3-2-1,起始位点,+1+2+3+n,启动子中几个重要的序列：,原核生物：-10区：TATAAT，位于上游,10bp处， RNA聚合酶,的结合位点富含AT,碱基，利于双链翻开,-35区：TTGACA，位于上游35bp处，,RNA聚合酶的识别位点，决定,转录启动的强弱,-10区与-35区之间的距离：1619bp，小于15bp或大于20bp都会降低启动子的活性。适宜的距离可以为RNA聚合酶提供适宜的空间结构，便于转录的起始。,真核生物：,TATA区：,TATAAA，位于-25-35，核心启,动元件，,使转录精确地起始,，,T,85,A,97,T,93,A,85,A,63,A,83,CAAT区：,CCAAT，位于-70-80，上游启,动子元件，,控制转录起始频率,GC区：,GGGCGG,位于-80-,110，上游启动子元件，,控制转录起始频率,启动子区的识别,原核生物：RNA聚合酶与-35区识别因子,作用下,真核生物：RNA聚合酶与CG区、CAAT区识别,RNA聚合酶与启动子区的结合,原核生物：RNA聚合酶与-10区结合,因子作用下,真核生物：RNA聚合酶与TATA区结合反式因,子作用下,增强子,定义、结构：,作用机制：,特点：,代表：,-珠蛋白基因,四 终止子与抗终止,不依赖因子的终止子：,RNA3成茎环，又称,内在终止子、强终止子,内在终止子的结构特点：,终止位点上游存在一个富含GC碱基的二重对称区，其转录生成的mRNA容易互补形成发卡式结构。,终止位点前面有一段48个A组成的序列，转录生成的mRNA的3末端中相应的有一连串U序列。,新生RNA中出现发卡结构可导致RNA聚合酶暂停，破坏RNA-DNA杂合链5端正常结构，寡聚U使杂合链3端局部出现不稳定rUdA区域。两者共同作用使RNA从三元复合物中解离出来。,终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短有关。长度 ，效率 。,依赖于因子的终止：,结合RNA富C区，,发挥ATP酶、解旋酶,活性，,又称弱启动子,真核的转录终止：,终止修饰点处切离加尾,有些终止点的DNA序列缺乏共性，不能诱导转,录的自发终止，需要因子的参与。,大肠杆菌-依赖型终止子占所有终止子的一,半左右。,穷追模型,抗终止：,定义：,由于不同生理要求，转录过程中有时即,使遇到终止信号，仍需要继续转录的现象,两种类型：,破坏终止位点,RNA,的发夹结构：当介质中某一氨基酸的浓度较低时，缺乏相应氨酰,-,tRNA,，将致使核糖体滞留在串联密码子上，,mRNA,不能形成特定的二级结构，末端发夹结构被破坏，因此转录仍将继续进行，出现抗终止现象。,依赖于蛋白质因子的转录抗终止：蛋白复合物形成后，将会改变聚合酶的构象，使之对终止信号不敏感，从而抗终止。,五 转录调控,真核生物,启动子对转录影响,原核生物,启动子对转录影响,转录的抑制,利福霉素利福平：专一结合原核生物,RNA聚合酶亚基,嘌呤、嘧啶类似物：,与DNA模板结合改变模板功能：烷化剂、放线菌素、嵌入染料,与RNA聚合酶结合影响活性：利福霉素、利链菌素、-鹅膏蕈碱, -鹅膏蕈碱：真核RNA聚合酶抑制剂,六 内含子的转录后加工,真核RNA内含子总述：,真核的断裂基因：,外显子与内含子相间,真核内含子的结构：,GT-AG,原核：,tRNA、rRNA需加工，mRNA不加工,真核：,三种RNA都需加工,hnRNA是mRNA的前体：,RNA聚合酶催化下，,生成hnRNA，经5加帽，3加尾，连接外显子,入质，成mRNA,hnRNA内含子的剪接hnRNAmRNA,hnRNA的内含子上几个剪切位点剪接因子结合位,点：,GU-AG：所有内含子结构都是5GUAG3,3AG的剪接效率：CAG=UAGAAGGAG,3AG附近嘧啶区：10-20个嘧啶核苷酸,5保守序列：GUPuAGU,分叉剪接内含子3上游18-50处：Py80NPy87Pu75APy95保守区，A有2-OH,hnRNA内含子,GU-AG,的剪接机理,真核生物内含子变位剪接,内含子从mRNA前体hnRNA中被剪接，越过,外显子或某个剪接位点，产生组织、发育阶,段特异性mRNA,三类rRNA内含子的剪接,类内含子的剪接真核rRNA,第一次转酯：,第二次转酯：,外显子的连接：,类内含子的剪接线粒体、叶绿体rRNA,第一次转酯：,第二次转酯：,外显子的连接：,RNA的编辑,定义：某些RNA尤其是mRNA前体加工方,式，包括：插入、删除、取代核苷酸残基，,使DNA遗传信息改变,两机制：,位点特异性脱氨基作用：CU，AG，增遗,传容量,引导U插入、删除：,意义：,校正：恢复丧失的遗传信息,调控翻译：构建、去除起始、终止密码子，,以调控翻译,扩充遗传信息：使基因产物mRNA、Pro等,获得新功能,哺乳动物载脂蛋白mRNA编辑,脱氨,：,CU,谷氨酸受体蛋白mRNA,脱氨,：,AI,RNA的再编码,定义：,RNA编码、读码方式改变，以不同方式,翻译,方式,+1/-1移码：,核糖体跳跃：,核糖体跳过翻译中mRNA50个核,苷酸,终止子通读：,第21、22种氨基酸形成方式,RNA的化学修饰,最常见的六种化学修饰：,甲基化、去氨基化、,硫代、核苷酸替代、二价键饱和化、碱基同,分异构化,snoRNA上的D盒：,甲基化酶的识别位点,七 核酶,逆转录,逆转录的酶：,逆转录酶,端粒与端粒酶,端粒：真核DNA末端结构，防止两DNA相连,端粒酶：,为反转录酶：属于DNA聚合酶以RNA为模板,合成DNA,功能：逆转录合成端粒、后随链冈崎片,段连接处,逆转录过程：RNA 单链DNA 双,链DNA,逆转录,复制,