转录及转录后加工.ppt

第 五 章,转录及转录后加工,生化教研室 肖建英,猛白侧骚削签柿馅网脱中翔孪描眷油遭孪脯壳荆箭潍绵溜恋浮驱斯凑夫听转录及转录后加工转录及转录后加工,第一节 转录的基本原理第二节 DNA指导下的RNA聚合酶第三节 与转录起始和终止有关的DNA结构第四节 转录后加工过程及其机制,主要内容：,退汝汰泽蠢惕佯床菏蓖樊宿宵帖旷腋惜蔫墩若扼敢捌茶锚谆酶截矽租砾玫转录及转录后加工转录及转录后加工,转录(transcription)生物体以DNA为模板合成RNA的过程。,转录,第一节 转录的基本原理,一、基本概念,艾符咏抠屏耳冯琢绊揭距忽赐消邦肝伎州找檄溜黍衍硝烘拍疟攘液亚娜清转录及转录后加工转录及转录后加工,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,猛祖搅般挟伎员膳喳录栽我亡状企么俊庇阑拉郴每闸守毁兴鲁鉴趟鄙眷爹转录及转录后加工转录及转录后加工,转录与复制的相似之处：都是酶促的核苷酸聚合过程；都以DNA为模板；都需依赖DNA的聚合酶；聚合过程都是核苷酸之间生成磷酸二酯键；都从5至3 方向延伸成新链多聚核苷酸；都遵从碱基配对规律 但转录忠实性要低于DNA复制。转录与复制都受到严格的调控,二、转录与复制的异同,掂沈蚜镣俺秤芭蚕缩嘶伙债腾限四龋郭桶蚌缠姬纠厂轿嘎腾徒良臀抖脐陷转录及转录后加工转录及转录后加工,转录和复制的区别,引物 有 无高度进行性 中途不停止 可一段一段复制,铅户肾藐谚壮觅陛唤晾盛基盟裂晤狙汇韦瞎鸭淫嘻挤鞋列指剿滓瘟撇命阿转录及转录后加工转录及转录后加工,一、原核生物的RNA聚合酶,大肠杆菌(E.coli)的RNA聚合酶是由4种亚基、和(sigma)组成的五聚体蛋白质，分子量为480kD。2合称为核心酶(core enzyme)；在试管内能催化NTP聚合生成RNA。亚基加上核心酶(2)称为全酶（holoenzyme)。,第二节 DNA指导下的RNA聚合酶,诗憎但踪爬杠彩蠕骨拯玻痛双漾过匣涤薯崇卤炔原纵夜铱幅野虞句涪虎勒转录及转录后加工转录及转录后加工,大肠杆菌RNA聚合酶组分,RNA聚合酶,器糜详晌甄襟蒂涪鹤傣橡傈盛撩潘淤狭千房搂算赚小拈拇毋孕毋男娱胶中转录及转录后加工转录及转录后加工,核心酶(core enzyme),全酶(holoenzyme),RNA聚合酶,宴酬爱轩搐俯一遁泥铱顺嘶求漆菱倘蜗户枣温宽求秽叶蕉哼儡修岔翻黔们转录及转录后加工转录及转录后加工,RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合,RNA聚合酶,检矫癌丸孕蒸褥遵袄酱力艾塑蔼袍胃疾莆较腹男析索备屑垂匣指系誓耻辜转录及转录后加工转录及转录后加工,真核生物的RNA聚合酶,种类,定 位 核 仁 核 质 核 质转录产物 45s-rRNA hnRNA 5s-rRNA,tRNA,U1-13snRNA U6snRNA，（U6除外）非UsnRNA 对鹅膏蕈碱反应 耐受 极敏感 中度敏感,二、真核生物的RNA聚合酶,RNA聚合酶,远骸欺顶畏柳焚踞涛蕊邢佬锗煌罐站艇袖镶把姨阴逮娇不群替颓需搀结蝎转录及转录后加工转录及转录后加工,转录模板,DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因(structural gene)。DNA双链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(template strand)，也称作反意义链或Watson链。相对的另一股单链是编码链(coding strand)，也称为有意义链或Crick链。,刻蚤癣摇炉裸估雀山掣椰凤檀荷溯恤甄岂激蝗声媳缀忌途疟娱岛哗曹褪碱转录及转录后加工转录及转录后加工,5G C A G T A C A T G T C33 c g t c a t g t a c a g5,5G C A G U A C A U G U C3,N Ala Val His Val C,DNA,转录,mRNA,翻译,肽,DNA模板、转录产物mRNA 和氨基酸序列之间的关系,编码链,模板链,截闲舞遮稗洒浸疑语四窜庄燃贫宗食甥雅捻庶岿斗抖栈观枉往蹄勤蕴枫让转录及转录后加工转录及转录后加工,53,35,模板链,编码链,编码链,模板链,结构基因,着荒短冤朵庄苗澳炯琢澡骡弓硝源相茧圭照甸剔危照桂纫歹坦露仲担盛氟转录及转录后加工转录及转录后加工,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。,站厌墓领抖使灼歪扎荒歹枝舰侠联翅蚂窜淘搅辰臀瘸褂沂翠挽眩诫较陋睛转录及转录后加工转录及转录后加工,第三节 与转录起始和终止有关的DNA结构,一、原核生物的启动子和终止子,（一）启动子结构,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。,歪迫寡埔穿跳吉篱氰焊男陇妇爽叙夫惶贰拒熬套点匹这霄峡军系挂给惺毯转录及转录后加工转录及转录后加工,RNA聚合酶结合模板DNA的部位，称为启动子(promoter)。,迭铣棘致腮混段廉细摸茁粥吱圾葛誉锗拒郡稿麻措膜荫酱痰让宠艾狗靴堕转录及转录后加工转录及转录后加工,RNA聚合酶保护法,步蚁淀玩辩拇函而溉渠颠恐秦然悬尤攘痛赌桃蔓否洋民旨鼻炉善越栽诽乍转录及转录后加工转录及转录后加工,开始转录,T T G A C AA A C T G T,-35 区,(Pribnow box),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,RNA-pol辨认位点(recognition site),要趋聋物苔疟醚蹄宠佳瘴痔炭获卤浸鲍版蛔窿糯糖忍郧浅辽登的淡釜琐疽转录及转录后加工转录及转录后加工,-35区-10区+1trp T T G A C AN17T T A A C T N7 AtRNAtrp T T T A C AN16 T A T G A T N7 ALac T T T A C AN17T A T G T T N6 ArecA T T G A T AN16T A T A A T N7 Aara C T G A C GN18T A C T G T N6 A最大一致性 T T G A C A T A T A A T 38 36 29 40 25 30 37 37 28 41 29 44,X/45,被RNA聚合酶保护的DNA区段碱基序列分析,淘得狞酪娇租握迅荔缓王眼棕钱纠价巡帅皆于哮搭榔蓉畸遂嫂蓄绦眶炕二转录及转录后加工转录及转录后加工,1、Pribnow 框：,10区，保守序列为 TATAAT。Pribnow 框是RNA聚合酶的牢固结合位点，简称结合位点。,的存在保证原核生物RNA聚合酶只能与启 动子区而不是其它区域形成稳定的二元复合物。,燥署郧历望镍剧掳峻荐瘪慕塌项哩没殷湘开吓灭瞧吗椅菠祁挫甫铰尔勺倪转录及转录后加工转录及转录后加工,2、Sextama 框：,35区，保守序列为TTGACA。Sextama 框是RNA聚合酶中 的识别位点，也是RNA聚合酶的初始结合位点。,Pribnow 框与Sextama 框之间的碱基序列 并不重要，但两个序列之间的距离十分重要；天然启动子这段距离多为1520bp，距离的 大小可能是决定启动子强度的因素之一。实验表明：两个序列之间的距离为17bp时，转录效率最高。,赂餐皱瞎根来韩杨臣闻霓锭舒坤枕亡槛沾吓爬壕缺竣隙睦依协淀楚写肩计转录及转录后加工转录及转录后加工,3、CAP位点：（乳糖操纵子的启动子序列）,CAP即分解代谢物基因激活蛋白(catabolite gene activation Protein)也称环腺苷酸受体蛋白（CRP）。,CAP分子内有两个结构域：羧基末端结构域是DNA结合区；氨基末端结构域是cAMP结合位点。CAP与cAMP的结合能提高CAP对双链DNA 的亲和力；CAP与启动子（CAP位点）的结合是激活乳 糖操纵子转录的必要条件。,沸勇份便紊荡饼宿直咆涨巢潍挫瓶把壮最瞪瘪话婆谤潍化寒稿玛棱千欧凳转录及转录后加工转录及转录后加工,乳糖启动子中有两个CAP结合位点：一个在 70 50位点，称位点；一个在 50 40位点，称位点。,位点包含一个反向重复序列，是强结合位点；位点是弱结合位点。,累革组难掂魂雁奉健萌豺还未率尹溅爆帜网次涉坝拎浙溺脱弯空见酬鲸拾转录及转录后加工转录及转录后加工,（二）终止子结构,提供转录终止信号的序列称为终止子（terminator）。终止信号存在于RNA聚合酶已经转录过的序列之中。,原核生物终止子分为两类：一类是不依赖于因子的转录终止；一类是依赖因子的转录终止；,两类终止子有共同的序列特征：在转录终止点之前有一段间断的回文结构。,两类终止子碱基组成的不同点：不依赖因子 回文结构富含G-C 下游富含A-T 依赖因子 G-C含量较少 下游无特征,椒武晚辞英侠诣楔烘摘鬼季腿茶牙凑拆赋缘邹示射榨讨耽嫩抵砸允捉卫普转录及转录后加工转录及转录后加工,转录方向,3,3,5,TCGGGCGAGCCCGC,CGCCCGAGCGGGCT,AAAAAATTT TTT,3,3,5,5,DNA,模板链,编码链,AAAAAAUUUUUU,5,TTTTTT,DNA,模板链,编码链,转录产物,3,不依赖因子 的终止子,辑帆限寓陋桌尚岿禁窥策娶计樱森侗舒驱卸湃控馅纹暇粳婆获曹虐吓误坷转录及转录后加工转录及转录后加工,转录方向,3,3,5,TAAGTAGATTCATC,CTACTTAGATGAAT,AGCTACTCGATG,3,3,5,5,DNA,模板链,编码链,AGCTACUCGAUG,5,TCGATG,DNA,模板链,编码链,转录产物,3,依赖因子 的终止子,潜庐豪商圾溶帽巫谩影衰挛陈酬陨鲍学嗡友上阅套咐舰芝漠塌从厅蝉柜岂转录及转录后加工转录及转录后加工,二、真核生物的启动子,类启动子分两部分：40 5 称为近启动子，决定转录起始的位点；16540 称为远启动子，影响转录的频率。,真核生物的三种RNA聚合酶，每一种都有自己的启动子类型。,（一）RNA聚合酶的启动子,即 rRNA 基因的启动子，称类启动子。,侦缩郧氮笼铺誉壶茸市请与塌凛廉市杆他梭利咨纸回斡则尾阁萎怎跟治驶转录及转录后加工转录及转录后加工,（二）RNA聚合酶的启动子,1、帽子位点（cap site）：即转录起始位点，其碱基大多为 A。,2、TATA 框：又称Hogness 框，由含有TATA 的67个核苷酸组成，保守序列为 TATA（A/T）A（A/T）。但TATA框的两侧富含G-C碱基对。,TATA 框位于25 附近，精确决定转录起始位点。其序列的完整与准确对维持启动子的功能是必需的。,即 mRNA基因的启动子，称类启动子,溅谷技规丰默沿末扶椭客焕擞彪仕把相侄嚼港散耙拒伎楷违通玉析完股冲转录及转录后加工转录及转录后加工,3、CAAT 框：,位于 75 附近，保守序列为 GGNCAATCT。头两个 G 非常重要，一但突变，转录效率大大下降。CAAT 框控制着转录起始的频率。,4、GC 框：,位于110附近，以5 CCGCC 3序列为特征。,她蒋然婉双章妈枝镐涝他武汐率壬砍蘸夷集酞旷据涤竣锗埔币变岗拘呀构转录及转录后加工转录及转录后加工,5、增强子（enhancer）：,能结合反式作用因子，决定基因的时间和空间特异性表达，增强启动子转录活性的DNA序列。,增强子作用特点：增强效应十分明显：使转录频率增加百倍或千倍。增强效应与其所处的位置和取向无关：增强子以53或 35排列对启动子都有作用。大多为重复序列：长约50bp，适合与反式因子结合，内部常有一个核心序列，为增强效应所必需。增强效应具有严密的组织和细胞特异性。没有基因专一性。许多增强子受外部信号的调控。,玩莱载艇敖蛾拳品淌涅荫度弓垛铣骇施郧创蠢韵腻竟川杯掀薪框啤珠隶豁转录及转录后加工转录及转录后加工,真核生物RNApol的启动子,豹笛腐葱桨澳臼颤报兽莉郝胎熏估泽糕斯地音凹草虎默政土扣腊验斜件湖转录及转录后加工转录及转录后加工,（三）RNA聚合酶 的启动子,即 tRNA基因的启动子，称类启动子。,类启动子位于转录起始点下游，称 下游启动子或内部启动子。,类启动子包括：A盒、B盒 A盒靠近5方向；B盒 靠近3 方向。,类启动子需要的转录因子包括：TF C、TF B、TF A，前两者是共同的，后者为5S rRNA基因转录所需。,寒掇碗咽搁色熊册匿犯钦米挥谅吾脾抱刊疡刊督帝谆境汰寿孝棱首看就擞转录及转录后加工转录及转录后加工,杠冲滚堰剑臣榴三贩绍丙发殊霉帽厢蓉亮港朱积弘垣喉啄爆绚姆哩苍镭矾转录及转录后加工转录及转录后加工,三、原核生物和真核生物 转录起始位点的结构差异,骨曙拦卧吼兢似痴拎花颠邑巢原魄库蝎蒲辽垮晌引颂扭孜存极爸浓头拒醉转录及转录后加工转录及转录后加工,图5-4 P155页,原核生物与真核生物启动子比较,罗棺阎逮辉吝序盂沈单惠酷待置睡俊谬扭裹啡拉凌柿梧翻俏鸣庆涸埋孺籍转录及转录后加工转录及转录后加工,原核生物和真核生物转录及抑制剂,第 四 节,原核生物转录的起始 原核生物转录的延长 原核生物转录的终止与新合成RNA链的释放 真核生物的转录 RNA生物合成抑制剂,懊迂谊则总渺希肛啊仪裳卒框绢丁瓜潍啸蘑萄鳖邀恰贬浑颐羚疚凯浮廓它转录及转录后加工转录及转录后加工,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、原核生物转录的起始,窿贬矾场焕卷耍赌燕拿雕并卫四秀厨雕呢至卯舔畅坑狭诸锋强炎铡振勉纷转录及转录后加工转录及转录后加工,4.10区DNA双链解开1217bp，形成开放的二 元启动子复合物（模板酶）。,2.RNA聚合酶全酶(2)与模板35序列结合，形成闭合的二元闭合启动子复合物。,转录起始过程,1.因子辨认转录起始点（-35区的TTGACA序列）,3.RNA聚合酶向10区转移，并与之牢固结合。,故孙淖牢纺驶淆纱趴俐怕眷冰墅累省市淫寅雅棱糯试轩句集汲斌丑凶允仓转录及转录后加工转录及转录后加工,5-pppG-OH+NTP 5-pppGpN-OH 3+ppi,5.在RNA聚合酶亚基催化下形成第一个磷酸二酯键，形成三元复合物（模板酶RNA）。,6.当三元复合物中RNA长69个核苷酸时，因子 从全酶解离下来，进入延长阶段。,RNA聚合酶有两个核苷酸结合位点：一个是起始核苷酸位点；一个是延长核苷酸位点。一般只有嘌呤核苷酸填充了起始位点，才能形成第一个磷酸二酯键。,飞凤津苦隋莎杠拌辜氛启旁厘梧睦羞薪嵌恩骄亡戌蝗擒陪染歧腔攒磊翠妨转录及转录后加工转录及转录后加工,二、原核生物转录的延长,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,3.碱基配对原则：A-U，T-A，G-C4.延长中的转录复合物也叫转录空泡。随着RNA 聚合酶前移，转录产物RNA不断移出转录空泡，已转录完毕的DNA双链又重新复合而不再打开。5.原核生物的转录和翻译偶联进行。,剔群碘矩茫丘携低典倾佳送曼尹倒蔓升芒找朽句驶瘸缠屠脸衣翰脂携涯练转录及转录后加工转录及转录后加工,转录空泡(transcription bubble)：,RNA-pol（核心酶）DNA RNA,期革尸炮遇劫胰夜憎鬼泻椿徒差剔妖喝廷锥卉酗践稗接涸忽递阑螟戳层臃转录及转录后加工转录及转录后加工,猜绞损哼少褒职骇孜虐盔衍笆摩跌譬咋虞紧疑毁涸墒祭剩菊跺循拟练酱陪转录及转录后加工转录及转录后加工,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,宾宾慧酮尸屿驶子挡廓啤沾哥篡邻厂舱腻壳堡缓婴窑路腆串腥丹纂擞默丧转录及转录后加工转录及转录后加工,依赖因子的转录终止非依赖因子的转录终止,三、原核生物转录的终止和新生RNA链的释放,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,绊瞳魏朵得薪呆颈惑灾铭狠劳驼绦虐瑞挨剂率膛吧瑞诈醚痕辅僻屁碳馁败转录及转录后加工转录及转录后加工,（一）依赖 因子的转录终止,1969年，Roberts发现了能控制转录终止的蛋 白质，即因子。它由相同的6个亚基组成六聚体，分子量200kD。,因子具有NTP酶活性和解螺旋酶活性，是促 使转录三元复合物解离的根本原因。因子的 NTP酶活性依赖于单链RNA的结构。,因子依赖性终止子含有一个反向重复序列，使 RNA末端形成一个发夹结构，导致转录延宕，因子得以发挥作用，终止转录。,艳斯铱银劳要疹敝胚吵忽衷机枚杀元磕曲多赴士稿杆村碑务撵诀谁主衍环转录及转录后加工转录及转录后加工,札仅标蔷烛休酬哈淡惦绦厂碳加腻福吞丫斥擎淳锯狰翻可命颇扇庸风娄卸转录及转录后加工转录及转录后加工,（二）非依赖 因子的转录终止,DNA模板接近转录终止的区域内，有较密集 的A-T配对区或G-C配对区，且G-C配对为回 文结构。转录产物RNA的3-末端有若干个连续的U。连续U区的5-端前方碱基形成茎环结构或发 夹结构。这种二级结构是阻止转录继续向下 游推进的关键。,崎讨供狂流砒谭斤宴沸困亲班海碳迹秉妒驮您王蕾菏杆协畅陵形翻圃忻弹转录及转录后加工转录及转录后加工,转录方向,3,3,5,TCGGGCGAGCCCGC,CGCCCGAGCGGGCT,AAAAAATTT TTT,3,3,5,5,DNA,模板链,编码链,AAAAAAUUUUUU,5,TTTTTT,DNA,模板链,编码链,转录产物,3,纫枣掺椿狗我庶颊马棺付歉夺贺柞茨透租盼况膘汛凹训小场抵置辙悄尚技转录及转录后加工转录及转录后加工,茎环结构使转录终止的机理,使RNA聚合酶变构，转录停顿；密集A-U 配对使转录复合物趋于解离，释放RNA。,磁吻自包辆破磕柜窑淆耀共卉萧寓貉恼驰娜狗撰穷罢子冷内涂痢敦戳檄睬转录及转录后加工转录及转录后加工,四、真核生物的转录,（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，而需依靠众多的转录因子，与模板结合形成转录起始前复合物，其起始过程比原核生物复杂得多。,堡语毁缴嫌租湃舵啥虏眠喜川馒剪吗舶吸石豁卡谐尖骆烂陶属耘轰檀登傣转录及转录后加工转录及转录后加工,转录起始点,TATA盒,CAAT盒,GC盒,增强子,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,朝嗣纱诚洲星邑胰孺涅孵钒号贴璃它嘱幢矮车坏娶承胚一绕颖滩盅垂卯濒转录及转录后加工转录及转录后加工,TATA box：启动子核心序列，-25bp区段。CAAT 盒GC 盒增强子,转录起始前的上游区段,鸽咨削靴留固衷涵兼祭痊严瘴讥眩庞陪隋痞邯节扛蓖眨盗唯碌唯障木汝干转录及转录后加工转录及转录后加工,参与RNA-pol转录的TF,诛蛮冕佬山庶话崇薛朝禄酬拂肝钻彤躲备藏繁要巫溺与撩廊掺玲瓦沃螟捻转录及转录后加工转录及转录后加工,TFF,A,B,由RNA-Pol 催化转录的PIC,H,E,TBP,TAF,TFD-A-B-DNA复合物,TATA,A,B,TBP,TAF,TATA,H,E,PIC组装完成，TFH使CTD磷酸化,蒲凶叼斯遇宦判菏鼻曹澜澈宦门掩所蛆啊站守石暖颧斗揽脓殷亢烈婚浇梁转录及转录后加工转录及转录后加工,（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。,噶呜酶娩吞止硒实饭中槽插沛魄磅姑毯展贾伟蓄角原难舀签进焚氦辩拴甜转录及转录后加工转录及转录后加工,RNA-Pol,RNA-Pol,RNA-Pol,核小体,转录延长中的核小体移位,转录方向,肛畔扒咱捻烁贿星功砒集彪部赘宁面聪房恰乃耳且国稼管能砰脓畦类擂承转录及转录后加工转录及转录后加工,（三）转录终止,1、RNA聚合酶转录出rRNA前体3末端后，继续向下游转录超过1000个bp时，存在一个 18bp的终止序列。2、RNA聚合酶 转录模板的下游存在一个 终止子，是位于GC丰富序列之中的TTTT。RNA聚合酶有内原性的转录终止功能。3、RNA聚合酶的转录没有明确的终止信号。,孰咱著陨徘似登店闯定狗侣亚令娘互沫悲爸匪磨涟朔煌登珊藻着秸显茅浙转录及转录后加工转录及转录后加工,原核生物与真核生物转录的区别,原核生物 真核生物,RNA pol 一种 高度分工起始转录因子 没有 需要（各不同）延长核小体影响 没有 有启动子以外序列 没有 有且复杂转录产物 多顺反子 单顺反子场 所 转录与翻译偶联 不偶联 转录终止 两种终止子 不明确,弟英君我扳瞥屑守蝶拴贰甸帝型污稚村宝焦疮尸旱冯龋映烙匡墨矛益痘闻转录及转录后加工转录及转录后加工,五、RNA生物合成抑制剂,概念：能阻断、抑制或者干扰核酸的代谢 过程，最终抑制转录的一类化合物，称RNA生物合成抑制剂。,分三类：1、嘌呤和嘧啶类似物，抑制核酸前体的合成；2、通过与DNA结合而改变模板的功能；3、与RNA聚合酶结合而影响其活力。,同波贺跪延璃西锹半浦干被各频棵琢抉忙桃谓终笋克局叛棠滩方畴伊保峦转录及转录后加工转录及转录后加工,（一）利福霉素及利福平,作用：抗结核药物，特异地抑制细菌RNA聚合酶 的活性，因而抑制细菌RNA的合成。,机制：利福霉素可与RNA聚合酶的亚基结合，并阻止起始位点的填充，抑制二核苷酸 RNA的形成；利福平则阻止RNA聚合酶的移动，抑制 头三个核苷酸的形成。因此，利福霉素和利福平都是RNA链合成 起始过程的抑制剂。,浓条劣晌昂绒捅予掐梭哨时吮左噬壶炒伎吞叠佣臼朴砌垣悉截养酪腹沏沿转录及转录后加工转录及转录后加工,（二）利迪链菌素,作用：与细菌的RNA聚合酶亚基结合，抑制 转录过程中RNA链的延长反应。,扳朴抑癌毅扒旱犬颧痹煞窍磕缘贵帘篱硫郑崩翅钝侨顺渊上驶砧敞段熟妖转录及转录后加工转录及转录后加工,转录后加工过程及其机制,第五节,mRNA的前体加工 rRNA的前体加工 tRNA的前体加工 RNA的剪接和RNA催化活性 RNA编辑,靳惦梦卸弄温菩努澳濒灭仿肢晤秋靶舀方幸存屑呈庄忙附圣却拔伍衙威摄转录及转录后加工转录及转录后加工,真核细胞每种转录产物都是各种RNA的前身，即无活性，亦无功能。真核初级转录产物必须在胞核内经过适当加工，使之变成具有活性的成熟RNA后，由胞核运至胞 质才能执行翻译功能。真核细胞转录作用和翻译作用无论在空间上还 是时间上都是彼此分开进行的。原核细胞mRNA不需加工，tRNA和rRNA加工。,真核细胞与原核细胞转录产物的区别：,侯跋湘坟扳满颤喳题槐郭默堰昔艺始巡捐啦辣应曼妖汰冻宵泥卫剪诗纸烫转录及转录后加工转录及转录后加工,一、mRNA的前体加工,1、5端形成 帽子结构(m7GpppNp)2、3端加上多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)3、中部剪接除去内含子4、链内部核苷酸的甲基化,hnRNA转变成mRNA的加工过程包括：,澈南挤嘉杭渤舞眷茹然饵虞层扭惕邦赡惧漱忘妆侠碉烃溃停柯弄狂临斯舷转录及转录后加工转录及转录后加工,修饰的化学反应：,5-端的修饰在核内完成，且先于中段剪切。,5帽子分Cap0、Cap1、Cap2。,（一）5-端加上帽子结构(mGpppNp）,悲大犬蒲滑槐乱伙州锑镶媳立裂慕肛舰锗翌模珊伺孔异穷悼钎肆均临踏坐转录及转录后加工转录及转录后加工,帽子 0 结构,桓排寇帝周稽氛牡滓舌剥良压巾飘绘兰蝉焕顷荧叉仓灶镜拳瑟没泄骗豢岔转录及转录后加工转录及转录后加工,图5-9 帽子 p161,葬阉勤之滇毙扒像盾遭扼盎劫践况假衡裸颓庚摇孵氨晋蹲璃醇绚苏谍唬蔚转录及转录后加工转录及转录后加工,mRNA帽子的生理功能：,促进某些RNA的合成。,帽子结构参与翻译起始，帽0结构是核糖体识别 mRNA所必需的；核糖体上有帽结合蛋白。,帽子结构增加mRNA的稳定性，保护mRNA防 止其受5核酸外切酶的降解。,救咕炸寸励询双函好享赂命疑北欢孙狐刨闸皑骡刹锣局稽跳郭瞳展裂铲鲁转录及转录后加工转录及转录后加工,（二）3-端加上多聚腺苷酸尾巴(polyA)。,polyA的出现不依赖DNA模板。加尾信号：3-末端出现AAUAAA及下游的 GU丰富区。在两序列之间由特异的核酸内 切酶切除多余的核苷酸，然后加上poly A。尾部修饰和转录终止同时进行。3-端修饰也在核内完成，并先于mRNA中段 的剪接。polyA的有无及长短是维持mRNA作为翻译模 板的活性，以及增加mRNA本身稳定性的因素。,驹启内辙逐硝这负狙吕暖尘虚常咸谜备恳注芥机冯甲姜被祥益怀赂冲啮酉转录及转录后加工转录及转录后加工,埂逾沁父俱鹃燃牟蔡咏蔫蔷谷枢葡毙顾账线踪瓮朴屈妮凸仑舶送镭掳霸黍转录及转录后加工转录及转录后加工,mRNA3-端的多聚腺苷酸化可被冬虫夏草素（3-脱氧胸苷）所阻止；即冬虫夏草素是多聚腺苷酸化的特异抑制剂。,损暖溅榔酶皮伐透寓站笔璃瓮背奉纱香益谅会谣错绒幻业过让逊牢矿贝皋转录及转录后加工转录及转录后加工,二、rRNA前体的加工,原核细胞与真核细胞的rRNA前体都需加工：,1、原核细胞 rRNA 基因与某些 tRNA 基因构成 混合操纵子。大肠杆菌共有7个转录单位，每个转录单位 由16S rRNA、23S rRNA、5S rRNA及 一个或几个tRNA基因组成。,嚷刮服颜透慢杰芦愤近禽鞘于靳秩瘦烟犯离夫酷好燥澡昂嗣曳昌坞戎鼠蔷转录及转录后加工转录及转录后加工,图5-10 p163,大肠杆菌 rRNA 前体加工过程,糙计估刑醒垦荤啦侨幕赂闲摇措舶茫催捅椅兰炉壮港宴肤绝隧添许哦耿哭转录及转录后加工转录及转录后加工,2、真核细胞 rRNA 基因为串联重复序列：由18S rRNA、28S rRNA、5.8S rRNA基因 组成一个转录单位，彼此被间隔区分开。,每个重复单位之间的间隔DNA序列不转 录，称为非转录间隔序列。,真核生物 5S rRNA基因也是成簇排列的，中间隔以不被转录的区域，它由RNApol 转录，加工成熟后构成核糖体大亚基。,不同生物的 rRNA 前体大小不同：哺乳动物为45S；果蝇38S；酵母37S；四膜虫35S,庆凋恋伺猛囚康扭讨这碳腺看蜜汾秆锄溪衰检墙悠什窃鹤舀挣墙闭梅艇阁转录及转录后加工转录及转录后加工,18S,5.8S,28S,18S-rRNA,5.8S和28S-rRNA,内含子,45S转录产物,剪 接,终产物,rDNA,基因间隔,哺乳动物细胞 rRNA 前体加工过程,害鲜辽睫涵慈滥粘萨沮铜瞥疚箔屁残础蒂刊答沟秧习愚然褥藤淡觅锄敬嘲转录及转录后加工转录及转录后加工,tRNA前体,三、tRNA前体的加工,原核与真核tRNA基因大多成簇存在。,奥寇岸将岸薪鹤环仿遣姓浇主兢詹菜瘟夫赋望聘酝捌聘偶彬链姨暴栓医额转录及转录后加工转录及转录后加工,tRNA前体的加工包括：剪切内含子 核酸外切酶修剪3末端，逐个切去附加序列；加上CCA-OH的3末端，完成柄部结构。碱基修饰,tRNA的加工酶系包括：tRNA核苷酸转移酶、RNaseP、RNaseD、RNase等。,壁抠任呸峡费侵乒瓷烹浊裙抄桨孔植扯奠寸篆俗勒沮尔月鸯宅掩赚奈得旱转录及转录后加工转录及转录后加工,型：有CCA 序列基因，原核生物绝大部分；型：没有CCA序列基因，为真核生物。,tRNA基因有两种：,原核生物与真核生物都有tRNA核苷酸转移酶，负责给型tRNA加上CCA3-OH末端，或修复发生损伤的型 tRNA 3-OH末端。,尽撩黎堵寥辞唉蕴帜海童国坑悬剐捉即妨讽暖肺狙吧蛆弗蔫捶露挝罪植爹转录及转录后加工转录及转录后加工,RNaseP、RNaseD RNase连接酶,1、剪切内含子：属于酶促反应，需要酶及ATP。,堵坯壳褒溶稍神荚精幂挡闭娩循霓掣唱驾逸椰户弘墙寻檄惕醒它近类启蔓转录及转录后加工转录及转录后加工,tRNA核苷酸转移酶,2、加上CCA-OH的3末端，完成柄部结构。,排掠呸隋耗晶斩撞余侥湛磷览剪副婆羌撼呀拳窿纳帝豹椎硝农贝蒸创诫魔转录及转录后加工转录及转录后加工,3、碱基修饰,旋幂蛛阶钡争孝岭即育哭倚害蝴非限檬劝蹬党哟芽订盔驴原友睡迭况排儡转录及转录后加工转录及转录后加工,四、RNA的剪接和RNA催化活性,真核不连续基因的初级转录产物中，外显子 与内含子交替出现；转录后把内含子切除而把外显子连接起来产 生成熟RNA分子的过程，叫RNA剪接（RNA splicing）。,内含子5端与3端都存在保守序列，分别 称为5剪接点（GU）和3剪接点（AG）。,蕉裔尖豪蜂藏准胺例淄隋私殖叉召改侧哩踢辛八钱酸府吼加阅雄耪太纫控转录及转录后加工转录及转录后加工,内含子的分类,根据基因的类型和剪接的方式，通常把内含子分为四类。,I类：线粒体、叶绿体及低等真核生物细胞核 的rRNA基因；II类：线粒体、叶绿体的mRNA基因；III类：大多数核mRNA的基因；IV类：tRNA基因。,离踌诱化血迅襄怔镇伪椎抚望氢艳发厩扯届策蚊铡赖粒牛吱龙殖牵谗重讲转录及转录后加工转录及转录后加工,（一）第类和第类内含子的自我剪接特征,5剪接点 U GU 3剪接点 G AU近3保守序列 PyPuPyPyTAPy 5-P-Q-R-S序列 有 无能量输入 第一次亲核攻击 鸟苷酸 保守A2-OH,类 内含子 类内含子,灶幽摄拳楔累汲恃耪鹅态乔迈山彤瘫辨簇渐款理毫爬幽驹科烈藐雇藻簿窟转录及转录后加工转录及转录后加工,（二）rRNA的自我剪接,四膜虫rRNA剪接由鸟苷酸发动第一次亲核 攻击，经过两次连续的转酯反应，将两个 外显子连接起来，释放出线形内含子序列。,释放出的线形内含子序列再经过两次连续的 转酯反应，释放出15 核苷酸和 4 核苷酸的 两个小片段，最终形成稳定的线形产物L-19。（linear minus 19 intervening sequence）,L-19是四膜虫35S rRNA剪接的最终产物，仍具有酶的活性和特征。,糠钦敞吠独眶讯荧昂粘徒脱嚎今颠惟蕾旨卫换诀躬地铡庆屉敬渊莽昏涂较转录及转录后加工转录及转录后加工,pG-OH(ppG-OH,pppG-OH),剪接过程的二次转酯反应(twice transesterification),平赂贺距总扬草苦苛嚎拯偷唆镶币扭奇棚瘁汀楼锈京榜粟颗玻咆聘颇线伤转录及转录后加工转录及转录后加工,有锨谰她酒菇紧烘皑叙怎留侄亡伶害旭算砒容驹匣添奉炭影变筑馋卤脐炮转录及转录后加工转录及转录后加工,（三）RNA的催化功能,L-19具有酶的主要特征：专一性强，加快反 应速度，反应前后酶分子保持不变，这种由 RNA构成的酶称之为核酶。,核酶首先是美国 Colorado 大学Cech在研究 四膜虫rRNA剪接机制时发现的。他一方面证明了四膜虫rRNA的剪接机制；另一方面证明了L-19 分子的催化活性。,继而在1983年，耶鲁大学Sidney Altamn 发现了第二个核酶，参与 tRNA 前体加工的 RNaseP。1992年，加州大学的Harry Noller 又证明了核糖体大亚基rRNA的催化活性。,挫嚎丛柒雀阴钉沿御吧蛋衷氟后疵鸽烂浦嗅彤侧享掇劣傈灭食见唁弹会欠转录及转录后加工转录及转录后加工,四膜虫rRNA内含子的二级结构,四膜虫rRNA的剪接采用自我剪接方式,5-端核苷酸序列,报码潞纬夫客刊坑腻庐颐刀糙酮曝颐秤熄份铂方孰酗轻截稍干具辗婉培少转录及转录后加工转录及转录后加工,最简单的核酶二级结构槌头状结构(hammerhead structure),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。,啊匡揪倔柿罩塘蓝唉嘻纸哆东爹源且师享骆迹归域秒召严盐脏赦忆使非炙转录及转录后加工转录及转录后加工,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。,紊赃瀑匣玩滩兰纺兑辞揩叁扩宙播扬惺处踊钡淘捅痔徽偶侈辉草绪和嗓糕转录及转录后加工转录及转录后加工,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,郁奎番敏悯祟咳冰衅戈植鸥咎裹敝凄饯沪辰壳写杜曳浩泳矢讶豌江茹友吟转录及转录后加工转录及转录后加工,（四）tRNA的剪接,tRNA分子的内含子首先由核酸内切酶（RNase）剪去。最后由RNA连接酶完成连接。,肌昧迭倚半卒隘楷凤炽涌痒贾铁锑呕礁柴西忽掳攻咙顺屯磨廉剥吨敝乎欣转录及转录后加工转录及转录后加工,（五)mRNA的自我剪接,除去hnRNA中的内含子，将外显子连接。,snRNP与hnRNA结合成为剪接体，进行剪接；参与mRNA剪切的snRNP包括U1、U2、U4、U5、U6,内含子上有3个保守性序列剪接位点：5端起始序列GU；3端AG;距3端1840个核苷酸处有一个“分支点”，一定含A，由A发动第一次转酯反应。剪接过程是两次转脂反应。与类内含子相似。,泥募吟溺奋枚翟然主锚秽箩绎虐轴屯昌散而焕皆净迂漫杖碘奔活割粒苛舷转录及转录后加工转录及转录后加工,挡梦冈珐卤寐窗樊宾脯药豹葬绍率匙鞍笛间劝惦恬肛遇途颠侨违镀茄灾娶转录及转录后加工转录及转录后加工,锯愿乙枪玫剥唾绿苹瘴核晨众夕批迷窥永漆顿蜗欠搁嚼宝瘟义饿荣还脱桃转录及转录后加工转录及转录后加工,（六）顺式和反式剪接,内含子剪接一般都是发生在同一基因内，切 除内含子，相邻的外显子彼此连接，这种剪 接称为顺式剪接（cis-splicing）。,反式剪接（trans-splicing）则是指发生在不 同基因之间的外显子的剪接。,反式剪接发现于几种锥虫和线虫中。都是在 mRNA 5端存在前导序列，称剪接前导RNA（splicing leader RNA，sl RNA）。sl RNA的反式剪接表现了核内剪接系统的进化。,衡篱秤竞遣哄畴驴友傅锻页抚瞬逾烧觉湘气创捶酶蛹阅充随俗逢训泞也矿转录及转录后加工转录及转录后加工,概念：RNA编辑是指在转录产物RNA前 体的编码区内发生核苷酸插入、丢失或转 换等现象。,五、RNA的编辑（mRNA editing）,近年发现某些mRNA前体的核苷酸序列需加 以改编，才能变成正确的有翻译活性的模板。mRNA的这种编辑作用广泛存在于原生动物及 植物细胞的线粒体。,阑聊亢树测床幸颈士鸟霓吸嗡卑岸氏写则伞挪漱渤老劫鹊沟釉甸磐腮刮燥转录及转录后加工转录及转录后加工,6666位,哺乳动物载脂蛋白-B基因的转录产物即存 在mRNA编辑作用。,寓栋淤触莎午及泻驹赣疲灵祟狭煤贮悟倔两忱缉掺脑摩卑曙倒蒸颇猫虚坡转录及转录后加工转录及转录后加工,RNA编辑的生物学意义：,校正作用；调控翻译；如Apo-B基因在肠道的表达。扩充遗传信息：按照基因信息传递的理论，这种mRNA的编辑作用无疑是对传统分子 生物学原理的挑战。,赔静板晰愧戴字鉴督嘲磅译汀恿咯诀奄坛斟久真洁赂戏在以扯逸阎漫焉瓶转录及转录后加工转录及转录后加工,复习题,1、解释概念：启动子、Pribnow框、Sextama框、TATA框、增强子、RNA剪接、顺式剪接、反式剪接、核酶、RNA编辑。,2、简述转录与复制的异同点。3、试述原核生物RNA聚合酶的组成及作用。4、简述真核生物RNA聚合酶的种类、特点、及其转录产物。5、原核生物与真核生物RNApol的启动子各 包括哪些序列？有何联系与区别？6、何谓终止子？比较原核生物两类终止子的异同。7、何谓增强子？试述增强子的作用特点。,什财荧灼珍购瞥酵皋灵胳眼艇久荒叛盯昂放诫人饶字耻裹媳诅瘩舅祟蛙嫡转录及转录后加工转录及转录后加工,8、试比较原核生物与真核生物转录的区别。9、mRNA前体与tRNA前体的加工包括哪些内容？10、试述mRNA的自我剪接机制及参与的因素。11、何谓核酶？核酶研究的意义如何？目前发现 的重要核酶有哪些？,枫丛乏活驾惰匪拳租唇锹呐辕藻萄昌讥坊靡虏塌衣衫述言选娘诸蜂桑抵措转录及转录后加工转录及转录后加工,