动物生物化学14RNA的生物合成-转录.ppt
第14章 RNA的生物合成-转录RNA Biosynthesis-Transcription,转录（transcription）：以DNA为模板，在RNA聚合酶（RNA polymerase）的作用下合成mRNA，将遗传信息从DNA分子上转移到mRNA分子上，这一过程称为转录（transcription）。,1、转录是基因表达的中心环节,转录是以 DNA为模板合成RNA,并且只是以单股DNA 为模板，因此具有不对称性；用以转录的单链DNA,称为模板链,与复制不同，转录是局部的,从启动子开始到终止子结束,为一个转录单位;转录不需要引物；转录的忠实性相对弱；转录首先得到RNA前体，然后再进行加工转变为成熟的RNA.,被转录成单个RNA分子的一段DNA 称为一个转录单位(transcript),分子量48万，5种亚基：全酶=核心酶（2）+因子 亚基决定转录的基因 亚基在53方向上延长多核苷酸链，其方式与DNA 聚合酶相同，原料为NTP，没有纠错的功能。亚基结合DNA模板 因子识别启动子并与之结合,2、RNA聚合酶（RNA polymerase）,2.1、原核的RNA聚合酶,聚合酶I：转录45S rRNA 聚合酶II：转录mRNA的前体，称为核不均RNA（hnRNA）聚合酶III：转录tRNA 和5S rRNA 等,2.2、真核的RNA聚合酶,DNA上的转录起始序列，称为启动子，有序列保守性，不仅是转录起始的位置，而且影响转录的活性。,RNA聚合酶结合在启动子上,上游,下游,3、启动子（promoter）,注意原核启动子在-35 和-10区域的保守序列,Pribnow box,真核转录启动子的保守序列（TATA box，TATA盒）并非所有的真核基因都有典型的TATA box，不同生物的基因有不同的上游DNA序列,4.1、转录开始 由因子辨认并且结合到启动子上，局部解链（10-20bp），拓朴酶等也参与。4.2、RNA链的延伸 由核心酶催化，以其中的一股DNA 单链作为模板链，以NTP为原料，按照碱基互补配对的原则，通常是由5ppp嘌呤核苷（G 或A）开头向着3延长多核苷酸链，合成开始后，因子从模板上脱离下来（可以重复利用）。核心酶覆盖双链DNA和RNA复合物，向前推进，一边解开螺旋，一边释放出新合成的RNA链，后面已经转录的区域中分开的DNA链又重新形成双螺旋。,4、转录过程及其特点,“转录泡（transcription bubble）”,转录过程中的模板识别、起始和延伸,A.依赖因子的终止 新生RNA上有因子的识别位点。它与聚合酶-DNA-RNA复合物结合，向3端移动，并解开DNA-RNA杂交体，需ATP。B.依赖于特定序列的终止 转录终止区有特殊结构。终止区的上游有GC二重对称区，转录的RNA容易形成多个“发卡”结构,转录产物的3端有polyU序列。这种特殊的二级结构阻止了转录向下游继续推进。,4.3、转录的终止,A,B,转录的全过程,转录得到的只是初级产物，通常要经过加工，才能转变为成熟的RNA。tRNA 和rRNA的转录后加工比较简单，而mRNA 的转录后加工比较复杂。原核基因是多顺反子（poly-cistron），通常是几个相关的结构基因（编码的）同时转录得到多个mRNA。而真核基因是单顺反子（mono-cistron），又是断裂基因。其结构基因中由编码的外显子（exon）和不编码的内含子（intron）间隔排开。转录得到的是“毛坯”，要在其5端加上鸟嘌呤“帽子”，3端加上polyA的“尾巴”，切除内含子，拼接外显子，才能成为一个成熟的mRNA。,5、RNA后的加工（post-transcriptional processing）,原核前体RNA的加工,tRNA转录后的加工与修饰,注意稀有碱基,真核rRNA前体转录后的加工,真核mRNA前体转录后加工(以卵清蛋白mRNA的转录为例),外显子,内含子,mRNA的剪切,首、尾部的修饰,1）5端形成帽子结构（m7GpppGp-）,2）3端加上多聚腺苷酸尾巴（polyA tail）,真核生物mRNA的转录后加工,帽子结构,在原生动物四膜虫（tetrahymena）中，26S rRNA分子是有一个6.4kb的前体经切除1个414nt的内含子后形成的,在此过程中,RNA进行了自我剪接（self-splicing），但是要有鸟嘌呤存在的条件下通过转酯反应实现.RNA催化作用的发现提示了生命的最初形式可能是兼遗传信息载体和催化功能于一身的RNA.,6、核酶的发现,本 章 结 束,动物生物化学练习（3）1图示多核苷酸链在溶液中可能形成怎样的结构：5AUUCCGACUGGCGAAGUCGGCGC 3 2.DNA的复制包括哪些主要阶段？为什么复制具有半保留性？为什么说子链的合成是半不连续的？3.转录的终止出现在DNA分子中特定的碱基顺序上。原核DNA转录的终止顺序有明显的结构特点，请予描述。除此以外，还有什么其它的终止转录的方式？4.关于多肽链的生物合成，请你,A.说明氨基酰-tRNA合成酶的特点；B.图示原核70S 起始复合物；C.解释延伸因子Tu的作用；D.指出何时肽酰基转移酶起作用。5.无论是在DNA复制、还是RNA的转录或者是蛋白质翻译的过程，我们都能看到碱基互补配对的原则贯穿在遗传信息从DNA传递到蛋白质的各个环节。请作简要地介绍并评价其生物学意义。6.为了克隆某个真核细胞的蛋白质的基因，研究人员更愿意先从组织中分离它的mRNA，这样得到这个基因就不难了。为什么？,
