《RAN转录》PPT课件.ppt

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RNA的生物合成转录 RNABiosynthesis Transcription 转录 transcription 生物体以DNA为模板合成RNA的过程转录复制和转录的区别参与转录的物质原料 NTP ATP UTP GTP CTP 模板 DNA酶 RNA聚合酶 RNApolymerase RNA pol 其他蛋白质因子模板和酶TemplatesandEnzymes 第一节一转录模板 DNA分子上转录出RNA的区段称为结构基因 structuralgene DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链称为模板链 templatestrand 也称作无意义链或反义链 antisensestrand 相对的另一股单链是编码链 codingstrand 也称为有意义链或正义链 sensestrand 5 GCAGTACATGTC 3 3 cgtgatgtacag 5 5 GCAGUACAUGUC 3 N Ala Val His Val C 编码链模板链 mRNA 蛋白质转录翻译 5 3 3 5 模板链编码链编码链模板链结构基因不对称转录 asymmetrictranscription 在DNA分子双链上某一区段一股链用作模板指引转录另一股链不转录模板链并非永远在同一条单链上二 RNA聚合酶一原核生物的RNA聚合酶核心酶 coreenzyme 全酶 holoenzyme RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合 Pribnowbox 二真核生物的RNA聚合酶三模板上酶的辨认结合原核生物一个转录区段可视为一个转录单位称为操纵子 operon 包括若干个结构基因及其上游 upstream 的调控序列 RNA聚合酶结合模板DNA的部位称为启动子 promoter RNA聚合酶保护法目录开始转录 TTGACAAACTGT 35区 Pribnowbox TATAATPuATATTAPy 10区原核生物启动子保守序列 RNA pol辨认位点 recognitionsite 结构基因 GCGC CAAT TATA 真核生物启动子保守序列转录过程TheProcessofTranscription 第二节一转录起始转录起始需解决两个问题 RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域 DNA双链解开使其中的一条链作为转录的模板一原核生物的转录过程 2 DNA双链解开 RNA聚合酶全酶 2 与模板所在DNA序列结合 3 在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应形成转录起始复合物 RNApol 2 DNA pppGpN OH3 转录起始复合物 5 pppG OH NTP 5 pppGpN OH3 ppi 转录起始过程二转录延长 1 亚基脱落 RNA pol聚合酶核心酶变构与模板结合松弛沿着DNA模板前移 2 在核心酶作用下 NTP不断聚合 RNA链不断延长 NMP n NTP NMP n 1 PPi 转录空泡 transcriptionbubble RNA pol 核心酶 DNA RNA 目录目录 5 3 DNA 原核生物转录过程中的羽毛状现象核糖体 RNA RNA聚合酶依赖Rho 因子的转录终止非依赖Rho因子的转录终止三转录终止指RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不再前进转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来分类 ATP 1 依赖Rho因子的转录终止 2 非依赖Rho因子的转录终止 DNA模板上靠近终止处有些特殊的碱基序列转录出RNA后 RNA产物形成特殊的结构来终止转录 5 UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU 3 5 UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU 3 RNA 5 TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT 3 DNA 5 UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU 3 茎环 stem loop 发夹 hairpin 结构茎环结构使转录终止的机理使RNA聚合酶变构转录停顿使转录复合物趋于解离 RNA产物释放二真核生物的转录过程一转录起始真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样化转录起始时 RNA pol不直接结合模板其起始过程比原核生物复杂转录起始点 TATA盒 CAAT盒 GC盒增强子顺式作用元件 cis actingelement 1 转录起始前的上游区段 AATAAA 切离加尾转录终止点修饰点外显子翻译起始点内含子 OCT 1 OCT 1 ATTTGCAT八聚体 2 转录因子能直接间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质现已发现数百种统称为反式作用因子 trans actingfactors 反式作用因子中直接或间接结合RNA聚合酶的则称为转录因子 transcriptionalfactors TF 参与RNA pol 转录的TF 3 转录起始前复合物 pre initiationcomplex PIC 真核生物RNA pol不与DNA分子直接结合而需依靠众多的转录因子 TF F A B 由RNA Pol 催化转录的PIC H E TBP TAF TF D A B DNA复合物 TATA A B TBP TAF TATA H E PIC组装完成 TF H使CTD磷酸化 4 模板理论 piecingtheory 一个真核生物基因的转录需要3至5个转录因子转录因子之间互相结合生成有活性有专一性的复合物再与RNA聚合酶搭配而有针对性地结合转录相应的基因二转录延长真核生物转录延长过程与原核生物大致相似但因有核膜相隔没有转录与翻译同步的现象 RNA pol前移处处都遇上核小体转录延长过程中可以观察到核小体移位和解聚现象 RNA Pol RNA Pol RNA Pol 核小体转录延长中的核小体移位转录方向 5 AAUAAA 5 AAUAAA 核酸酶 GUGUGUG RNA pol AATAAAGTGTGTG 转录终止的修饰点 5 5 3 3 3 加尾 AAAAAAA 3 mRNA 三转录终止和转录后修饰密切相关真核生物的转录后修饰Post transcriptionalModification 第三节几种主要的修饰方式 1 剪接 splicing 2 剪切 cleavage 3 修饰 modification 4 添加 addition 一真核生物mRNA的转录后加工一首尾的修饰 3 端加上多聚腺苷酸尾巴 polyAtail 5 端形成帽子结构 m7GpppGp 5 AAUAAA 5 AAUAAA 核酸酶 GUGUGUG RNA pol AATAAAGTGTGTG 转录终止的修饰点 5 5 3 3 3 加尾 AAAAAAA 3 mRNA 多聚腺苷酸尾巴帽子结构 5 pppGp 帽子结构的生成二 mRNA的剪接 1 hnRNA和snRNA 核内的初级mRNA称为核不均一RNA hetero nuclearRNA hnRNA snRNA smallnuclearRNA 真核生物结构基因由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成去除非编码区再连接后可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质这些基因称为断裂基因断裂基因 splitegene 编码区A B C D 2 外显子 exon 和内含子 intron 外显子在断裂基因及其初级转录产物上出现并表达为成熟RNA的核酸序列内含子隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列鸡卵清蛋白基因 hnRNA 首尾修饰 hnRNA剪接成熟的mRNA 鸡卵清蛋白基因及其转录转录后修饰目录鸡卵清蛋白成熟mRNA与DNA杂交电镜图 DNA mRNA 目录 3 内含子的分类根据基因的类型和剪接的方式通常把内含子分为4类 I 主要存在于线粒体叶绿体及某些低等真核生物的rRNA基因 II 也发现于线粒体叶绿体转录产物是mRNA III 是常见的形成套索结构后剪接大多数mRNA基因有此类内含子 IV 是tRNA基因及其初级转录产物中的内含子剪接过程需酶及ATP 4 mRNA的剪接除去hnRNA中的内含子将外显子连接 snRNP与hnRNA结合成为剪接体目录 pG OH ppG OH pppG OH 剪接过程的二次转酯反应 twicetransesterification RNA编辑作用说明基因的编码序列经过转录后加工是可有多用途分化的因此也称为分化加工 differentialRNAprocessing 5 mRNA的编辑 mRNAediting 二 tRNA的转录后加工 tRNA前体目录目录 tRNA核苷酸转移酶连接酶 ATP ADP 目录碱基修饰目录三 rRNA的转录后加工四核酶具有酶促活性的RNA称为核酶核酶 ribozyme 四膜虫rRNA的二级结构四膜虫rRNA的剪接采用自我剪接方式 5 端核苷酸序列最简单的核酶二级结构槌头状结构 hammerheadstructure 底物部分通常为60个核苷酸左右同一分子上包括有催化部份和底物部份催化部份和底物部份组成锤头结构除rRNA外 tRNA mRNA的加工也可采用自我剪接方式核酶研究的意义核酶的发现对中心法则作了重要补充核酶的发现是对传统酶学的挑战利用核酶的结构设计合成人工核酶人工设计的核酶粗线表示合成的核酸分子细线表示天然的核酸分子X表示一致性序列箭头表示切断点目录附录四膜虫RNA的自我剪接

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