第十二章 RNA的生物合成课件.ppt
第 十 一 章,RNA的生物合成（转录）RNA Biosynthesis,Transcription,目的要求,1.掌握 参与RNA生物合成中酶、蛋白质因子的作用。启动子的概念2.熟悉 转录与复制区别点；原核生物转录起始、终止方式。3.了解 真核生物转录产物加工及修饰过程。核酶在转录修饰中的作用。,内容,第一节 转录的基本特征第二节 RNA聚合酶第二节 转录过程第三节 转录后的加工修饰,转录的基本特征,第一节,转录(transcription)生物体以DNA为模板合成RNA的过程。,转录,（1）模板：DNA（2）合成方向：5 3（3）连接键：3，5磷酸二酯键（4）遵从碱基配对规律（5）依赖聚合酶(DNA指导)（6）产物：多核苷酸链,复制和转录的共同点,5GCAGTACATGTC 3,3CGTGATGTACAG 5,5GCAGUACAUGUC 3,NAla Val His Val C,编码链,模板链,mRNA,蛋白质,转录,翻译,有意义链,反义链,2.不对称转录,53,35,模板链,编码链,编码链,模板链,不对称转录(asymmetric transcription),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。,第二节,RNA聚合酶,E.coli RNA聚合酶组分,1.原核生物的RNA聚合酶,其他原核生物的RNA聚合酶，在结构、组成、功能上均与E.coli相似。原核生物的 RNA聚合酶都受一类抗结核药利福平或利福霉素的特异性抑制。这类药物能与RNA聚合酶的亚基特异结合，从而影响酶的活性。,核心酶(core enzyme),全酶(holoenzyme),RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合,注意点,1.原核生物mRNA,tRNA,rRNA 都 由同一种RNA聚合酶转录(真核生物是3种);2.提高酶与启动子序列的亲和力(103),降低与非特异序列的亲和力(104),是核心酶的别构效应物.3.不同的识别不同的启动子序列;4.参与模板识别和转录起始;5.核心酶负责转录的延伸.,2.真核生物的RNA聚合酶,RNA聚合酶、都由多个亚基组成。有些亚基是三种酶所共有。mRNA是各种RNA中寿命最短、最不稳定的，需经常重新合成。因此RNA聚合酶是三种酶中最活跃的。,转录过程The Process of Transcription,第二节,参与转录的物质,原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶(RNA polymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子,分为三个阶段：起始(initiation)延长(elongation)终止(termination),（一）转录起始,1.原核生物启动子2.转录起始过程,一、原核生物的转录过程,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)，是调控转录的关键部位，具有方向性。,1.原核生物启动子,RNA聚合酶保护法,原核生物启动子35区：一致性序列为TTGACA是RNA-pol的辨认位点10区：一致性序列为TATAAT又叫Pribnow盒是RNA-pol的结合位点,（-10 box与-35 box的最佳距离为17 1 bp）,开始转录,T T G A C AA A C T G T,-35 区,T A T A A T Pu A T A T T A Py,-10 区,原核生物启动子保守序列,(Pribnow box),RNA-pol辨认位点(recognition site),真核生物启动子,2.DNA双链解开。,1.RNA聚合酶全酶(2)与模板结合。,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。,5-pppG-OH+NTP 5-pppGpN-OH 3+PPi,2.转录起始过程,The cycle,RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH 3,转录起始复合物,（二）转录延长,1.亚基脱落，RNApol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,转录泡（transcription bubble）：在转录延长过程中，由局部打开的DNA双链、RNA聚合酶核心酶及新生成的RNA三者结合在一起的复合体，为空泡状结构，又称转录复合物。,转录的起始及延长过程,(三)转录终止RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。,分类：,依赖Rho()因子的转录终止非依赖Rho因子的转录终止,1.依赖因子的转录终止 终止子只有一段反向重复序列（能形成hairpin结构）是一种蛋白质（6聚体），可使RNA聚合酶的转录能力大大下降（具RNA-DNA解螺旋酶的作用，能解开转录复合体中RNA-DNA双链）,-dependent termination,2.不依赖因子的转录终止较为简单，一段反向重复序列（inverted repeat）与一富含T的区域（T-rich region in the nontemplate strand）即为终止信号,-independent termination,茎环结构终止转录的机理,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。,RNA产物3端往往形成茎环结构，该结构阻碍RNA聚合酶前移。,茎环结构后有一串寡聚U。寡聚U有利于RNA不再依附DNA模板链而脱出。,电镜下原核生物转录过程中的羽毛状现象,转录未完成，翻译已开始进行。,真核生物的转录后修饰Post-transcriptional Modification,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,5端形成 帽子结构(m7GpppGp)3端加上多聚腺苷酸尾巴(poly A tail),帽子结构,（二）mRNA的剪接,1.hnRNA 和 snRNA,核内的初级mRNA称为杂化核RNA(hetero-nuclear RNA,hnRNA)snRNA(small nuclear RNA),鸡卵清蛋白成熟mRNA与DNA杂交电镜图,DNA,mRNA,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(splite gene),编码区 A、B、C、D,2.外显子(exon)和内含子(intron),外显子真核生物的结构基因上，能够为特定的蛋白质编码的DNA序列内含子真核生物的结构基因上，不能为特定的蛋白质编码的DNA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,二、tRNA的转录后加工,tRNA前体,tRNA核苷酸转移酶、连接酶,ATP,ADP,碱基修饰,三、rRNA的转录后加工,
