脱氧核糖核酸转录课件

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,*,转录,(transcription)：以DNA单链为,模板,，核苷三磷酸,NTP,（,ATP,GTP,CTP,UTP四种核糖核苷三磷酸）为,原料,，在,RNA聚合酶催,化下,合成,RNA链,的过程。,转录的条件,：,模板,DNA(不对称转录）,原料,NTP,酶,RNA聚合酶,产物,mRNA,tRNA,rRNA,配对,A-U,T-A,G-C,方向,5 3,引物,不需要,转录,转录(transcription)：以DNA单,转录通用公式：,模板,N,n,+,NTP,模板,N,n+1,+,PPi,M,g,2+,RNA聚合酶,1.原料是NTP（ATP,GTP,CTP,UTP四种,核糖核苷三磷酸,）。,2.RNA聚合酶+,镁,。,3.起始链核苷酸为嘌呤核苷三磷酸，5端保持三磷酸集团。,4.DNA双链上，一股链可转录，另一股不转录。,5.有意义链与反意义链并非固定不变。,6.转录方向都是5 3,转录通用公式：模板Nn+NTP模板Nn+1+PPiMg2+R,模板链：,反意义链,antisense strand,：以该链中的,DNA碱基顺序指导RNA的合成-,被转录的那条,DNA 链,。,编码链,：,有意义链,sense strand/template strand：不被转录的那条DNA链。,几个基本概念,模板链：几个基本概念,5-GCAGTACATGTC-3编码链,DNA,3-CGTCATGTACAG-5模板链,5-GCAGUACAUGUC-3 mRNA,N-Ala-Val-His-Val-C,蛋白质,脱氧核糖核酸转录课件,有两方面含义：,1）DNA分子双链上的某一区段，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录；,2）模版链并非永远在同一单链上。,双链,DNA分子上分布着,很多基因,，并不是所有基因的转录均在同一条,DNA单链上，而是一些基因在这条单链转录，另一些基因的转录在另一条单链上，,DNA双链一次只有一条链可作为模板转录,，称之为,不对称转录,。,有两方面含义：双链DNA分子上分布着很多基因，并不是所有基因,RNA 聚合酶 以DNA 为模板，催化 2个游离的 NTP形成 3，5-磷酸二酯键。,RNA 聚合酶 以DNA 为模板，催化 2个游离的 NT,1、大肠杆菌RNA聚合酶的组成,西格玛,1、大肠杆菌RNA聚合酶的组成西格玛,全酶(Holo Enzyme)和核心酶(Core Enzyme),Core Enzyme,Holo Enzyme,全酶(Holo Enzyme)和核心酶(Core,（1）全酶（Holo Enzyme）,用于转录的,起始,依靠,空间结构,与DNA模板结合,专一性,地与DNA序列(启动子)结合,（2）核心酶 （Core Enzyme）,作用于转录的,延伸过程,依靠,静电引力,与DNA模板结合,非专一性,的结合（与DNA的序列无关）,（1）全酶（Holo Enzyme）（2）核,2、各亚基的特点和功能,（1）,因子,因子可,重复使用,修饰,RNA聚合酶的构型,使Holo Enzyme,识别启动子,的特定区域,2、各亚基的特点和功能,不同的,因子识别不同的启动子,E.coli 中有,五,种,因子（,70,、,32,、,54,、,28,、,24,）,枯草杆菌中有11种,因子,（2）,因子,核心酶的组建因子,促使RNApol 与DNA模板链结合,2,2,前端,因子使模板DNA双链变单链,尾端,因子使单链DNA重新聚合为双链,不同的因子识别不同的启动子核心酶的,（3）,因子,促进RNA elongation,完成磷酸酯键的连接,Editing 功能（排斥与模板链不互补的碱基）,（3）因子 促进RNA elongati,E site,:对NTP非专一性地结合,（4）,因子,参与RNA非模板链的结合,（充当SSB）,构成Holoenzyme 后，,因子含有两个位点,I site,:该位点专一性地结合ATP或GTP,（利福霉素,rifamycin、利福平 rifampin）抑制,I位点,（利迪链菌素 streptollydigin）抑制,E位点,E site:对NTP非专一性地结合（4）因子,敏感度是指浓度抑制力：,高（,10,-9,10,-8,mol/L），,中（10,-5,10,-4,mol/L），,低（大于10,-3,mol/L）。,敏感度是指浓度抑制力：,一、真核生物的RNApol,1、,三种RNApol：,根据对,-鹅膏蕈碱的敏感性不同而分类,RNApol 最不敏感 （动、植、昆）,RNApol,最敏感,RNApol 不同种类（物种）的敏感性不同,2、位置和转录产物,RNApol,核仁 活性所占比例最大,转录rRNA（5.8S、18S、28S）,一、真核生物的RNApol,RNApol,核质 主要负责,hnRNA、snRNA,的转录,hnRNA（mRNA 前体，核不均一RNA,heterogeneous nuclear RNA）,snRNA（核内小分子 RNA small nulear,RNA),RNApol,核质 负责,tRNA,RNApol 核质 主要负责,二、真核生物的启动子,三,种,RNApol 识别,三,种启动子,三,种聚合酶,需要不同的转录因,子,-TF、TF,、TF 等,三,种转录方式,三,种产物：,RNA聚合酶mRNA前体；,RNA聚合酶rRNA；,RNA聚合酶tRNA,二、真核生物的启动子,脱氧核糖核酸转录课件,RNA 的转录包括 promotion.elongation.termination,三过程,从启动子(promoter)到终止子(terminator)称为转录单,位(transcription unit),原核生物的转录单位,有操纵子,operon,真核生物中的转录单位,无,operon,转录起点,即转录原点记为1，其上游记为负值，下游,记为正值,upstream start point downstream,10,1,10,RNA 的转录包括 promotion.elonga,一、原核生物启动子和终止子,启动子（,promoter,）:,RNA聚合酶的结合区域,。,启动子的特点,:,(1)在转录起始点的5端,(2)TTGACA:Sextama框，RNA聚合的识别部位（酶靠,亚基与之结合），在-35区。,(3)TATAAT:Pribnow 框，RNA聚合酶的结合区，在-10区。,一、原核生物启动子和终止子,Pribnow 框,结合位点,Sextama框,识别位点,Pribnow 框Sextama框,（1）,Sextama 框（Sextama Box）,RNA聚合酶的,松弛结合,（只为识别），,RNA聚合酶依靠其,亚基,识别该位点,决定了启动子的强度,不同启动子中位置略有变动,（,2）Pribonow 框（Pribonow Box）,RNA聚合酶的牢固结合位点,一致序列：TATAAT,（1）Sextama 框（Sextama Box）（2）,原核生物的终止子,终止子：,提供转录终止信号的一段,DNA 序列,。,两个主要特征：,1.反向重复序列：,5,-CGGATG,|CATCCG-3,3,-GCCTAC|,GTAGGC-5,反向序列的,长度,和,GC含量,直接,影响,RNA二级结构的稳定性,!,2.反向重复序列后接寡聚U,原核生物的终止子终止子：提供转录终止信号的一段 DNA 序列,脱氧核糖核酸转录课件,二、,真核生物启动子,真核生物中有三种不同的,RNA聚合酶，,因此也有三种不同的启动子,，其中以,启动子,最为复杂,。,（,1）有多种元件：TATA框，GC框，CAAT框，OCT等；,（2）结构不恒定；,（3）它们的位置、序列、距离和方向都不完全相同；,（4）有的有远距离的,调控元件,，元件起到控制,转录效率,和,选择起始位点,的作用；,（,5）转录时先和其它,转录激活因子,结合，再和聚合酶结合。,增强子,-200,二、真核生物启动子增强子-200,（,1）TATA框：顺序TATAATAAT，在转录起始点上游约-25-30bp处，基本上由A-T碱基对组成，,RNA聚合酶与TATA框牢固结合之后才能,开始,转录,。,（,2）CAAT框：顺序GGGTCAATCT，位于转录起始点上游约-80-100bp处，也是RNA聚合酶的一个结合处，,控制着转录起始的,频率,。,（,3）GC框：有两个拷贝，位于CAAT框的两侧，由GGCGGG组成，是一个,转录调节区,。,（1）TATA框：顺序TATAATAAT，在转录起始点上游约,二、延伸,以原核生物的RNA连延伸过程为代表,亚基脱离酶分子：,核心酶与,DNA的结合变松,较容易继续前移。,核心酶无专一性，能,转录模板上的任何序列,，包括在转录后加工时待切除的,居间序列,。,脱离核心酶的,亚基,可与另外的核心酶结合,，参与另一转录过程。,随着转录不断延伸，,DNA双链顺次地被打开,，并接受新来的碱基配对，合成,新的磷酸二酯键,后，,核心酶向前移去,，使用过的,模板重新关闭,，恢复原来的双链结构。,一般合成的,RNA链对DNA模板具有,高度的忠实性,。,RNA合成的速度，,原核,为,2550个核苷酸/秒，,真核,为,45100个核苷酸/秒。,二、延伸,脱氧核糖核酸转录课件,三、终止,终止：包括,停止延伸,+,释放,RNA聚合酶,及,合成的,RNA,。,原核生物：,基因或操纵子的末端通常有一段终止序列即终止子。,真核生物：,DNA上也有转录终止的信号区。转录单元的,3端均富有AT序列,，在,相隔,030bp之后又出现TTTT序列,（通常是,35个T）。,三、终止终止：包括停止延伸+释放RNA聚合酶及合成的RNA。,脱氧核糖核酸转录课件,脱氧核糖核酸转录课件,转录产物的后加工,1.mRNA前体的后加工,原核,mRNA的原始转录产物都可直接用于翻译；,真核,mRNA一般都有相应的前体，,前体必须经过后加工才能用于转译蛋白质,。,真核,mRNA的原始转录产物-hn RNA-最终被加工成成熟的mRNA。,转录产物的后加工1.mRNA前体的后加工,后加工：,戴帽：装上,5端帽子,，转录产物的,5端核苷酸的2,位羟基被甲基化，装上,甲基化的帽子,。,Cap的重要性：,为,核糖体识别,mRNA,提供信号,；可增加,mRNA稳定性，保护其在转运时,免遭核酸酶水解,。,后加工：,脱氧核糖核酸转录课件,剪接：,将hnRNA中的,内含子,切除,，将,外显子,拼接,。,内含子参与转录但不表达,，,转录后,RNA的分子量比成熟mRNA大几倍或几十倍,，因此需要,切除内含子,，,连接外显子,。,剪接：,脱氧核糖核酸转录课件,脱氧核糖核酸转录课件,加帽,5端：m,7,GpppGpN,作用:稳定mRNA 5端和翻译的起始有关,加尾,3端:polyA尾巴,作用：稳定mRNA和翻译模板活性有关,mRNA前体的剪接,剪除内含子，连接外显子,脱氧核糖核酸转录课件,2.tRNA前体的后加工,tRNA,前体,有两类：,单个,tRNA前体，在5和3端各有一段多余顺序；,含二个tRNA的前体，除5和3端有长短不一的多余顺序外，在,两个,tRNA之间还有数目不等的核苷酸隔开,。,真核生物,tRNA前体后加工的相似步骤：,修饰：对tRNA分子上的部分核苷酸进行修饰（,包括甲基化、酰化、硫代和重排,等）；,tRNA前体的,剪接,，切除,5端的先导序列；,添加或修复,3端CCA序列,。,2.tRNA前体的后加工,真核生物的,18s rRNA、5.8s rRNA、28s rRNA,基因串联构成转录,单位,-rDNA,。,每个,rDNA单位转录出45S的rRNA前体，前体经剪切后产生,18s rRNA、5.8s rRNA、28s rRNA,rRNA 转录后的加工,真核生物的18s rRNA、5.8s rRNA、28s,脱氧核糖核酸转录课件,逆转录：,RNA 为模板，有逆转录酶的参与，在 4种,dNTP存在及适合的条件下，按碱