RNA的合成转录和加工

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,*,生物化学,第十四章,RNA,的合成：转录和加工,DNA,的转录,转录后加工,逆转录,DNA,的转录,转录,transcription,：,指遗传信息从,DNA,转移到,RNA,的过程，即以,DNA,为模板，由依赖,DNA,的,RNA,聚合酶催化,RNA,合成的过程。,参与转录的各因素：,1.,依赖,DNA,的,RNA,聚合酶：,作用特点：,（,1,）以,4,种核糖核苷三磷酸作为底物，反应需要,Mg,2,的,参与,（,2,）需要适当的,DNA,作为模板,（,3,）合成的,RNA,链方向也为,5,3,（,4,）反应无需引物，直接以,DNA,为模板合成新的,RNA,链,（,5,）,RNA,聚合酶无校对功能,依赖,DNA,的,RNA,聚合酶催化的转录是,不对称,的：,在,体内转录过程中，,DNA,双链中只有一条链或者某个区段作为模板进行转录。参与转录的,DNA,链被称为,模板链（反义链）,，而另一条链则被称为,编码链（正义链）,。,RNA,含有与编码链几乎完全相同的碱基序列，除了以,U,代替,T,以外。,E.Coli,RNA,聚合酶：含有,2, ,亚基，其中,2, ,构成,核心酶,，负责转录过程中,RNA,链的延伸。,起始亚基，为转录起始所必需,功能未知,E.Coli,RNA,聚合酶的三维构像图,2.,转录单位：,RNA,链的合成是从模板特定的部位起始的，经过链的延伸终止于特定的模板部位。一般将从转录起始点到转录终止点的整个区域称为转录单位。,参与转录的各因素：,参与转录的各因素：,3.,启动子结构：,启动子是指,RNA,聚合酶识别、结合并由此启动转录的一段,DNA,序列，位于转录起点的,5,端上游区，启动子本身一般是不被转录的。,E. Coli,中的两个启动子序列：,-10,序列（,Pribnow,框）：,TATAAT,-35,序列（识别序列）：,TTGACA,E. Coli,中不同基因的启动子序列,-10,序列（,Pribnow,框）,-35,序列（识别序列）,-35,序列（识别序列）,转录的起始,原核生物转录的过程：,1.,模板的识别和转录泡的形成：,亚基,转录泡结构,RNA,聚合酶,模板链,非模板链,原核生物转录的过程：,2.,转录的起始：,RNA,聚合酶到达转录起始点，开始催化核苷三磷酸按照模板链上的碱基顺序合成,RNA,。,此时,亚基从全酶上脱离下来，解离后的,亚基再与另一个核心酶组成全酶开始下一轮转录。,3. RNA,链的延伸：转录泡延着模板链,3,5,方向不断移动，转录泡内,RNA,链的,5,端方向,10,12,个核苷酸始终与模板链形成杂合体。,4.,转录的终止：当,RNA,聚合酶达到终止子时，,RNA,转录将终止,转录的进行,终止子,：具有终止功能的特定的,DNA,序列，为,RNA,聚合酶提供终止转录信号的,DNA,序列。,（,1,）不依赖于,因子的终止子：含有一个或多个富含,GC,的回文对称序列；含有一个多聚的,A,或,T,序列在回文序列后。,AGCCCGCCTAATGGCGGGCT,TCGGGCGGATTACCGCCCGA,AGCCCGCCUAAUGGCGGGCU,转录的终止,不依赖于,因子的转录终止,（,2,）依赖于,因子的终止子：这类终止子必须在,因子存在下转录才发生终止。这类终止子的回文结构中不含,GC,富集区，回文结构后也无寡聚,U,。,因子：一种相对分子量约为,45kD,的蛋白质因子，起协助终止的作用。,依赖于,因子的转录终止,真核生物的转录：,真核生物含有三种,RNA,聚合酶，根据它们对于,-,鹅膏,蕈碱,敏感度的不同，分为,RNA,聚合酶,、,、,。,真核生物的,RNA,聚合酶不能直接识别启动子起始转录，必须在其他的转录因子的帮助下开始转录。,真核生物,DNA,含有复杂的转录调控结构,真核生物三种,RNA,聚合酶的比较,转录后加工,在,体内，尤其是真核生物体内，由,DNA,直接转录合成的,RNA,大多数要经过一系列的后加工才能生成成熟的,RNA,的过程，称为,转录后加工,。,原核生物体内的,RNA,后加工：原核生物的,mRNA,通常一经转录即进行翻译，大多不进行转录后加工。但,tRNA,和,rRNA,都要在转录后经过一系列加工才能成为有功能的分子。,原核生物中,rRNA,前体的加工,：,E. Coli,中,rRNA,有,7,个转录单位，每个转录单位由,16s,rRNA,、,23s,rRNA,、,5s,rRNA,以及一个或几个,tRNA,基因组成。,真核生物体内,RNA,的转录后加工：真核生物体内的,tRNA,和,rRNA,和,原核生物有些类似，但真核生物的,mRNA,前体必须经过复杂的加工过程。,1.,真核生物中,rRNA,前体的加工,：,哺乳动物的,rRNA,前体约为,45S,，,在细胞核中加工最后形成,18S,、,28S,和,5.8S,rRNA,.,2.,真核生物中,tRNA,前体的加工：通过核酸内切酶和外切酶去除,5,及,3,端的附加序列；在,3,端加上,CCA,序列；核苷的修饰,3.,真核生物中,mRNA,前体的加工,：在细胞核内，,mRNA,的初始转录物被加工为分子大小不等的中间产物，称为核不均一,RNA,（,hnRNA),。,hnRNA,在转变为成熟的,mRNA,的,过程中，需经以下的进一步加工：,（,1,）,5,端加“帽”：,真核生物,mRNA 5,端“帽”结构,5,5-,三磷酸键,7-,甲基鸟苷,真核生物,mRNA 5,端“帽”结构,真核生物,mRNA 5,端加“,帽”过程,鸟苷酰,转移酶,磷酸水解酶,鸟嘌呤,-7-,甲基转移酶,2-O-,甲基转移酶,（,2,）,3,端加,polyA,尾：,AAUAAA,：最主要的,polyA,信号,Poly A,聚合酶,内切酶,（,3,）,内含子的剪切,：大多数真核基因是,断裂基因,，其转录产物中同时含有,内含子,（插入序列）和,外显子,（编码序列）。在,mRNA,的后加工过程中，将通过拼接（,splicing,）,去除内含子，使外显子成为连续序列。,真核生物的,mRNA,剪切,外显子,内含子,初级转录物,中间体,剪接的,RNA,内含子,外显子,真核生物的,mRNA,剪切模式（,1,）,2,5-,磷酸二酯键,真核生物的,mRNA,剪切模式（,2,）,相同的转录产物，不同的剪接方式，最终可生成不同的蛋白质,降钙素,甲状腺,脑,降钙素基因相关肽,真核生物,mRNA,剪切举例,卵清蛋白,逆转录,逆转录,：是指以,RNA,为模板合成,DNA,的过程。，催化逆转录反应的酶称为逆转录酶，也称为,RNA,指导的,DNA,聚合酶。,Summary,DNA,的转录：原核生物中,DNA,的转录过程,转录后加工：,tRNA,rRNA, mRNA,的转录后加工,真核生物中,mRNA,的转录后加工：断裂基因，外显子，内含子,逆转录的概念,