真核生物的转录和后加工.ppt

真核生物RNA的转录和后加工 转录 以DNA为模板合成RNA的过程 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 真核生物RNA聚合酶 三种RNA polI II III 真核生物RNA聚合酶的特性 注 鹅膏覃碱是真核生物RNA pol的特异性抑制剂 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DNA 而是借助众多转录因子 其起始过程比原核生物复杂 真核生物的转录起始是在转录因子 TF 的协助下 RNA聚合酶辨认结合转录起始点上游的DNA序列 启动子 生成起始前复合物 1 转录起始前的上游区段 顺式作用元件 cis actingelement 顺式作用元件是指与结构基因串联的特定DNA序列 是转录因子的结合位点 它们通过与转录因子结合而调控基因转录的精确起始和转录效率 转录起始点 TATA盒 CAAT盒 GC盒 AATAAA 转录终止点 外显子 翻译起始点 内含子 OCT 1 OCT 1 ATTTGCAT八聚体 2 转录因子 能直接或间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质 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 trans criptionalfactors TF 参与RNA聚合酶 转录的转录因子 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 4 拼板理论 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 生成有活性和专一性的复合物 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 转录延长中的核小体移位 RNA Pol RNA Pol RNA Pol 核小体 转录方向 三 转录终止 终止过程 酶停止添加底物 释放RNA链 酶解离终止反应 杂合双链的氢键断裂 重新形成双螺旋 酶的解离 终止子 terminator 在转录的过程中 提供转录终止信号的RNA序列真正起终止作用的是RNA序列 与启动子不同 真核生物的转录后修饰Post transcriptionalModification 在细胞内 原初转录产物经过一系列变化转变为成熟的RNA分子的过程 称为转录后加工 post transcriptionalprocessing RNA加工反应的分类 引自 AdvancedMolecularBiologiy AConciseReference tabl27 1 RichardM Twyman BIOSScintificpublisherslimited 1998 一 mRNA的转录后加工 一 首尾的修饰1 5 端加帽 m7GpppG 2 3 端加尾 多聚腺苷酸 polyA 3 剪接 外显子和内含子 断裂基因 interruptedgene 4 编辑 5 pppN 5 pN ppi pppGpi 5 GpppN 5 m7GpppN S 腺苷甲硫氨酸 CH3 磷酸酶 甲基化酶 mRNA mRNA mRNA mRNA 5 末端帽子的生成 先于剪接加工 注 帽子结构中G未甲基化 翻译效果差 但稳定性不变 mRNA鸟苷酰转移酶 帽子结构 3 末端多聚腺苷酸的合成 先于剪接加工polyApolymerase催化 转录后修饰点序列 AAUAAA 提供信号一般长度为100 200个腺苷酸 二 mRNA的剪接 1 hnRNA和snRNAhnRNA 成熟mRNA前身 含非编码内含子 snRNP smallnuclearribonucleoprotein 小核核糖核蛋白体 由snRNA和核内蛋白质组成 作为RNA剪接场所 断裂基因 splitegene 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 非编码区A G 编码区1 7 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 3 内含子的分类 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结合成为并接体 1 剪接接口 边界序列 内含子5 末端的GU和3 末端AG 也即5 GU AG OH3 2 剪接体 splicesome 由snRNP与hnRNA结合的复合体 其功能 致内含子形成套索 并使上 下游外显子靠近的 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 指在转录水平上发生改变RNA编码序列 致一种基因产生不止一种蛋白质的加工方式 tRNA的加工分成3个阶段 1 斩头 形成5 末端 RNaseP识别二级结构 发夹所组成的tRNA 外部引导区 2 去尾 形成3 OH末端 由内切酶和外切酶的共同参与 前者识别发夹结构 后者识别CCA序列 3 修饰 在前体tRNA的一些专一部位的碱基需要通过甲基化酶 硫醇酶 假尿嘧啶核苷化酶等的作用进行修饰成为特殊的碱基 如氨基酸臂上5 的4 硫尿苷 4tu D臂上的2甲基鸟苷 2mG T C臂上的假尿苷 以及反密码子环上的2异戊腺苷 2ipA 二 tRNA的转录后加工 tRNA前体 连接酶 tRNA核苷酸转移酶 碱基修饰 三 rRNA的转录后加工 1 甲基化 先于切割拼接 主要位置在核糖 2 OH上 约占2 真核 左右 真核rRNA甲基化程度比原核的高2 rRNA前体剪切成一定链长的rRNA分子 3 rRNA在修饰酶催化下进行碱基修饰 原核生物 4 rRNA与蛋白质结合形成核糖体的大 小亚基 rRNA的转录后加工 5 8S和28S rRNA rDNA 内含子 内含子 28S 5 8S 18S 45S rRNA rRNA转录后加工 拼接