分子生物学第三章生物信息的传递上.ppt

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1、第三章 生物信息的传递（上）从DNA到RNA,1、RNA的转录2、启动子与转录起始3、原核生物与真核生物mRNA的特征比较4、终止与抗终止5、内含子的剪接、编辑及化学修饰,DNA序列是遗传信息的贮存者，它通过自主复制得到永存，并通过转录生成信使RNA、翻译生成蛋白质的过程来控制生命现象。,基因表达包括转录(transcription)和翻译(translation)两个阶段。转录是指拷贝出一条与DNA链序列完全相同(U替换T)的RNA单链的过程，是基因表达的核心步骤；,翻译是指以新生的mRNA为模板，把核苷酸三联遗传密码子翻译成氨基酸序列、合成多肽链的过程，是基因表达的最终目的。,与mRNA序

2、列相同的那条DNA链称为编码链(coding strand)或称有意义链(sense strand)；另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的 DNA链称为模板链(template strand)或称反义链(antisense strand)。,贮藏在任何基因中的生物信息都必须首先被转录生成RNA，才能得到表达。RNA主要以单链形式存在于生物体内，其高级结构很复杂，它们既担负着贮藏及转移遗传信息的功能，又能作为核酶直接在细胞内发挥代谢功能。,RNA分子来自DNA。储存于DNA双链中的遗传信息通过转录酶促反应按照碱基互补配对的原则被转化成为单链RNA分子。,生物体内共有3种RNA：、信使RNA(

3、messenger RNA，mRNA)编码特定蛋白质序列；2、转移RNA(transfer RNA，tRNA)特异 性解读mRNA中的遗传信息、将其转化成 相应氨基酸并将其加入多肽链中；3、核糖体RNA(ribosomal RNA，rRNA)直 接参与核糖体中蛋白质合成。,31 RNA的转录,311 转录的基本过程无论是原核还是真核细胞，转录的基本过程都包括:模板识别、转录起始、通过启动子及转录的延伸和终止。,在原核生物中，模板识别阶段主要指RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。,转录起始前，启动子附近的DNA双键分开形成转录泡以促使底物核糖核苷酸与模板DNA的碱基配对。转

4、录起始就是RNA链上第一个核苷酸键的产生。,转录起始后直到形成9个核酸苷短链前是通过启动子阶段，此时RNA聚合酶一直处于启动子区，新生的RNA链与DNA模板链的结合不够牢固，很容易从DNA链上掉下来并导致转录重新开始。,一旦RNA聚合酶成功地合成9个以上核苷酸并离开启动子区，转录就进人正常的延伸阶段。所以，通过启动子的时间代表一个启动子的强弱。一般说来，通过启动子的时间越短，该基因转录起始的频率也越高。,RNA聚合酶离开启动子，沿DNA链移动并使新生RNA链不断伸长的过程就是转录的延伸。随着RNA聚合酶的移动，DNA双螺旋持续解开且新生RNA链的3末端不断延伸，在解链区形成RNA-DNA杂合物

5、。在解链区的后面DNA模板与非模板链重新结合成为双螺旋。,当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢复成双链状态，而RNA聚合酶和RNA链都被从模板上释放出来，这就是转录的终止。,真核生物RNA聚合酶需要转录调控因子(辅助蛋白质)按特定顺序结合于启动子上并形成复杂的前起始复合物。转录和翻译的速度基本相等。,312 转录机器的主要成分,3121 RNA聚合酶以DNA序列为模板的RNA聚合酶主要以双链DNA为模板，以4种为活性前体，催化RNA链的起始、延伸和终止，不需任何引物，催化生成与DNA模板链互补的RNA。,312 转录

6、机器的主要成分,3121 RNA聚合酶RNA或RNA-DNA双链杂合体不能作为模板。,大肠杆菌RNA聚合酶的主要成分与功能,大多数原核生物RNA聚合酶的组成是相同的，大肠杆菌RNA聚合酶由2个亚基、一个亚基、一个亚基和一个亚基组成，称为核心酶。加上一个亚基后则成为聚合酶全酶(holoenzyme)。,由和亚基组成了聚合酶的催化中心。亚基能与模板DNA、新生RNA链及核苷酸底物相结合。亚基与核心酶的组装及启动子识别有关，并参与RNA聚合酶和部分调节因子的相互作用。,因子的作用是负责模板链的选择和转录的起始，它使酶专一性识别模板上的启动子。因子可以极大地提高RNA聚合酶对启动子区DNA序列的亲和力

7、，同时使RNA聚合酶与模板DNA上非特异性位点的结合降低。,因子大大增加聚合酶对启动子的亲和力，并降低酶对非专一位点的亲和力，使酶专一性识别模板上的启动子。,转录的起始是单个核苷酸与开链启动子酶复合物相结合构成新生RNA的5端，再以磷酸二酯键的形式与第二个核苷酸相结合，起始的终止反映在因子的释放。,当新生RNA链达到69个核苷酸时，能形成稳定的酶DNARNA三元复合物，并释放因子，转录进入延伸期。,当聚合酶按5 3方向延伸RNA链时，解旋的DNA区域也随之移动。聚合酶可以横跨约40bp，而解旋的DNA区域大约是17bp。自由核苷酸能被聚合酶加到新生的RNA链上，并形成DNA-RNA杂合体。随着

8、聚合酶在模板上的运动，靠近3端的DNA不断解旋，同时在5端重新形成DNA双链，将RNA链挤出DNA-RNA杂合体。RNA的3端大约有2030个核苷酸与DNA和聚合酶相结合。,真核生物中共有3类RNA聚合酶，它们在细胞核中的位置不同，负责转录的基因不同。不同生物3类聚合酶的亚基种类和大小存在两条普遍遵循的原则:一是聚合酶中有两个相对分子质量超过l105的大亚基；二是同种生物3类聚合酶有共享小亚基的倾向，即有几个小亚基是其中3类或2类聚合酶所共有的。,真核生物线粒体和叶绿体中还存在着不同的RNA聚合酶。线粒体RNA聚合酶只有一条多肽链，是已知最小的RNA聚合酶之一，与T7噬菌体RNA聚合酶有同源性

9、。,叶绿体RNA聚合酶比较大，结构上与细菌中的聚合酶相似，由多个亚基组成，部分亚基由叶绿体基因组编码。,3122 转录复合物,启动子选择阶段包括RNA聚合酶全酶对启动子的识别，聚合酶与启动子可逆性结合形成封闭复合物（closed complex）。,3122 转录复合物,伴随着DNA构象上的重大变化，封闭复合物转变成开放复合物(open complex)，聚合酶全酶所结合的DNA序列中有一小段双链被解开。,强启动子从封闭复合物到开放复合物的转变是不可逆的，是快反应。开放复合物与最初两个NTP相结合并在这两个核苷酸之间形成磷酸二酯键后(RNA聚合酶、DNA和新生RNA)三元复合物。,真核生物转录

10、起始复合物的分子量很大：RNA聚合酶、7种辅助因子，辅助因子又包含多个亚基。,三元复合物可以进入两条不同的反应途径，一是合成并释放29个核苷酸的短RNA转录物流产式起始.,二是尽快释放亚基，转录起始复合物通过上游启动子区并生成由核心酶、DNA和新生RNA所组成的转录延伸复合物。,转录的真实性取决于有特异的转录起始位点，转录起始后按照碱基互补原则准确地转录模板DNA序列及具有特异的终止部位。,RNA的合成是在模板DNA的启动子位点上起始的，而这个任务是靠因子来完成的。RNA聚合酶的核心酶虽可合成RNA，但不能找到模板DNA上的起始位点。核心酶的产物是不均一的，因为它没有固定的起始位点，而且DNA

11、两条链都可作为模板。,只有带因子的全酶才能专一地与DNA上的启动子结合，选择其中一条链作为模板，合成均一的产物。,因子的作用只是起始而已，一旦转录开始，它就脱离了起始复合物，而由核心酶负责RNA链的延伸。,因此，聚合酶全酶的作用是启动子的选择和转录的起始，而核心酶的作用是链的延伸。,转录延伸复合物是转录循环中一个十分重要的环节。与转录起始复合物相比，延伸复合物极为稳定，可以长时间地与DNA模板相结合而不解离。,只有在它遇到转录终止信号时，RNA聚合酶才停止加入新的核苷酸，RNADNA杂合物解离，释放转录产物并导致聚合酶本身从模板DNA上掉下来。,32 启动子与转录起始,大肠杆菌RNA聚合酶与启

12、动子的相互作用主要包括启动子区的识别、酶与启动子的结合及因子的结合与解离。,321 启动子区的基本结构,启动子是一段位于结构基因5端上游的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地结合并具有转录起始的特异性。,321 启动子区的基本结构,基因的特异性转录取决于酶与启动子能否有效地形成二元复合物，所以，RNA聚合酶如何有效地找到启动子并与之相结合是转录起始过程中首要解决的问题。,转录的起始是基因表达的关键阶段，而这一阶段的重要问题是RNA聚合酶与启动子的相互作用。启动子的结构影响了它与RNA聚合酶的亲和力，从而影响了基因表达的水平。,转录单元(transcription unit)是

13、一段从启动子至终止子(terminator)的DNA序列。RNA聚合酶从转录起点开始沿模板前进到终止子为止，转录出一条RNA链。在细菌中，一个转录单元可以是一个基因，也可以是几个基因。,转录起点是指与新生RNA链第一个核苷酸相对应DNA链上的碱基，研究证实通常为一个嘌呤。常把起点前面，即5末端的序列称为上游(upstream)，而把其后面即3末端的序列称为下游(downstream)。,启动子区是RNA聚合酶的结合区，启动子区有什么结构特点呢?,Pribnow设计了一个实验，他把RNA聚合酶全酶与模板DNA结合后，用DNaseI水解DNA，然后用酚抽提，沉淀纯化DNA后得到一个被RNA聚合酶保

14、护的DNA片段，约有4144个核苷酸对。,他分析发现，在被保护区内有一个由5个核苷酸组成的共同序列，是RNA聚合酶的紧密结合点，现在称为Pribnow区(Pribnow box)，这个区的中央大约位于起点上游10bp处，所以又称10区。,科学家在启动子的35bp附近找到了另一段共同序列:TTGACA。经过数年的努力，确证绝大部分启动子都存在这两段共同序列，即10bp处的TATA区和35bp处的TTGACA区。,-10位的TATA区和-35位的TGACA区是RNA聚合酶与启动子的结合位点，能与因子相互识别而具有很高的亲和力。,在真核生物基因中，位于转录起始点上游2530bp处的共同序列TATAA

15、A，也称为TATA区。,另外，在起始位点上游-70-78bp处还有另一段共同序列CCAAT，这是与原核生物中-35bp区相对应的序列，称为CAAT区(CAAT box)。,启动子区的识别,RNA聚合酶是通过氢键互补的方式识别启动子的。碱基中的某些基团是氢键受体和氢键供体处于DNA双螺旋的大沟或小沟内，因此都具有特定的方位.,启动子区的识别,酶分子中也有处于特定空间构象的氢键受体与供体，当它们与启动子中对应的分子在一定距离内互补时，就形成氢键，相互结合。,酶与启动子区的结合,RNA聚合酶闭合双链DNA二元闭合复合物二元开链复合物。酶与启动子结合的主要区域在解链区(-9+13)上游。,RNA聚合酶

16、既是双链DNA结合蛋白，又是单链DNA结合蛋白。DNA开链是按照DNA模板序列正确引入核苷酸底物的必要条件。,-10区与-35区的最佳间距,在原核生物中，-35区与-10区之间距离大约是1619bp，小于15bp或大于20bp都会降低启动子活性，并基因的表达水平。,因为增减bp，-35区相对于-10区旋转（增减一个bp会使两者之间的夹角发生360的变化）产生超螺旋结构的改变。,在细菌中常见两种启动子突变，一种叫下降突变(down mutation)，如果把Pribnow区从TATAAT变成AATAAT就会大大降低其结构基因的转录水平。,另一类为上升突变(up mutation)，即增加Prib

17、now区共同序列的同一性，提高基因的转录水平。,325 增强子及其功能,增强子是在SV40转录单元转录起始位点上游约200bp处有两段72bp长的重复序列。,325 增强子及其功能,增强子非启动子，但能增强或促进转录的起始。除去增强子会降低基因转录水平。保留其一或将其插至DNA分子的任何部位，可保持基因的正常转录。,这种能强化转录起始的序列为增强子或强化子(enhancer)。后来在许多基因的启动区中陆续发现了增强子的存在。,增强子可能通过模板结构的改变，使得RNA聚合酶易与模板DNA相结合，启动基因转录。,真核生物启动子对转录的影响,启动子是确保转录精确而有效地起始的DNA序列。1979年美

18、国科学家Goldberg注意到真核生物由RNA聚合酶II催化转录的DNA序列5上游区有一段与原核生物Pribnow区相似的富含TA的保守序列。由于该序列前4个碱基为TATA，所以又称为TATA区(TATA box)。,真核生物启动子对转录的影响,启动子是确保转录精确而有效地起始的DNA序列(TATA box)。,真核启动子具有共同结构模式：1）真核基因的启动子在-25-35区含有 TATA序列；2）在-70-80区含有CCAAT序列(CAAT box)；3）在-80-110含有GCCACACCC或 GGGCGGG序列(GC box)。,TATA区上游的保守序列称为上游启动子元件(upstrea

19、m promoter element，UPE)或称上游激活序列(upstream activating sequence，UAS)。,原核基因启动区范围较小，TATAAT(Pribnow区)的中心位于-10，上游只有TTGACA区(-35区)作为RNA聚合酶的主要结合位点，参与转录调控。,真核基因的调控区较大，TATA A/TA区位于-20-30，-40-110区为上游激活区，CAAT区(-70-78区)，大多基因还拥有GC区和增强子区。,TATA区主要作用是使转录精确地（特异位点）起始，若除去TATA区或进行碱基突变，RNA产物起始点不固定。CAAT区或GC区是决定转录产物产率高低的。,CA

20、AT区和GC区主要控制转录起始频率，基本不参与起始位点的确定，CAAT区对转录起始频率的影响最大。在TATA区和相邻的UPE区之间插入核苷酸也会使转录减弱。,尽管这3种启动子区序列都有着重要功能，但并不是每个基因的启动子区都包含这3种序列。,真核细胞中存在着大量特异性或组成型表达的、能够与不同基因启动子区UPE相结合的转录调控因子。,基因转录实际上是RNA聚合酶、转录调控因子和启动子区各种调控元件相互作用的结果。,3.3 原核与真核生物mRNA的特征比较,mRNA在大肠杆菌细胞内占总RNA的2%左右(tRNA占16%，而rRNA则占80%以上)。,3.3 原核与真核生物mRNA的特征比较,科学

21、家很早就猜想生物细胞内存在能将遗传信息从DNA上转移到蛋白质分子上的信使(或称模板)。但由于mRNA在细菌细胞内的半衰期很短，直到20世纪70年代初才首次将这一重要物质从细胞中分离出来。,现已清楚，许多基因的mRNA在体内还是相当稳定的，半衰期从几个小时到几天不等。目前，人们己能从几乎所有生物体内分离纯化编码任何蛋白质的mRNA。,mRNA在所有细胞内执行着相同的功能，即通过密码三联子翻译生成蛋白质，但其生物合成的具体过程和成熟mRNA的结构在原核和真核细胞内是不同的。,真核细胞只有成熟的mRNA、相对分子质量明显变小并经化学修饰的mRNA才能进入细胞质参与蛋白质的合成。所以，真核细胞mRNA

22、的合成和功能表达发生在不同的空间和时间范畴内。,原核生物中，mRNA的转录和翻译不仅发生在同一个细胞空间里，而且这两个过程几乎是同步进行的，蛋白质合成往往在mRNA刚开始转录时就被引发。,一个原核细胞的mRNA(包括病毒)有时可以编码几个多肽，而一个真核细胞的mRNA最多只能编码一个多肽。,原核生物常以AUG作为起始密码子，有时GUG或UUG也作为起始密码子；真核生物几乎永远以AUG作为起始密码子。,331 原核生物mRNA的特征,1 原核生物mRNA的半衰期短 细菌基因的转录与翻译是紧密相联的，基因转录一旦开始，核糖体就结合到新生mRNA链的5端，启动蛋白质合成，而此时该mRNA的3端还远远

23、没有转录完全。,331 原核生物mRNA的特征,1 原核生物mRNA的半衰期短在电子显微镜下，我们可以看到一连串核糖体紧紧跟在RNA聚合酶后面。,绝大多数细菌mRNA的半衰期很短，mRNA降解紧随着蛋白质翻译过程发生。转录开始1 min后，降解就开始了，当mRNA的5端开始降解时，其3端部分仍在合成或被翻译。mRNA的降解速度大概是转录或翻译速度的一半。,因为基因转录和多链肽延伸的速度基本相同，所以细胞内某一基因产物(蛋白质)的多少决定于转录和翻译的起始效率。,以大肠杆菌色氨酸合成酶基因为例，平均每分钟约有15次转录起始，这些mRNA链从生成到降解平均被翻译10次，所以，稳定状态下细胞中每分钟

24、生成150个多肽。,2、原核生物mRNA多以多顺反子存在 细菌mRNA可同时编码不同蛋白质。编码多个蛋白质的mRNA为多顺反子mRNA。多顺反子mRNA是一组相邻基因的转录产物,这一组基因被称为一个操纵子。单顺反子mRNA为只编码一个蛋白质的mRNA。,所有mRNA都被分成3部分 编码区、位于AUG之前的5端上游非编码区以及位于终止密码子之后不翻译的3端下游非编码区。,编码区始于起始密码子AUG，经一连串编码氨基酸的密码子直至终止密码子。,对第一个顺反子来说，一旦mRNA的5端被合成，翻译起始位点即可与核糖体相结合，而后面几个顺反子翻译的起始就会受其上游顺反子结构的调控。,一种情况是，第一个蛋

25、白质合成终止以后，核糖体分解成大、小亚基，脱离mRNA模板，第二个蛋白的翻译必须等到新的小亚基和大亚基与该蛋白起始密码子相结合后才可能开始。,另一情况是前一个多肽翻译完成以后，核糖体大、小亚基分离，小亚基不离开mRNA模板，而是迅速与游离的大亚基结合，启动第二个多肽的合成。,在噬菌体RNA中，一个顺反子的翻译有时完全取决于它前面顺反子的翻译，因为噬菌体RNA往往形成复杂的二级结构，只有第一个翻译起始位点是暴露的，在这个顺反子翻译产生多肽的过程中，核糖体的运动破坏了后续顺反子的二级结构，使起始位点较容易与核糖体相结合形成起复合物。,3.原核生物mRNA的5端无帽子结 构，3端无或者只有较短的po

26、ly(A)结构。,真核生物mRNA的特征,凡是编码功能蛋白的真核基因都通过RNA聚合酶进行转录。真核基因几乎都是单顺反子，只包含一个蛋白质的信息，其长度在几百到几千个核苷酸之间。,真核生物mRNA的特征,一个完整基因包括编码区(coding region)，和不编码氨基酸的5和3端的特异性序列。,基因的分子生物学定义是:产生一条多肽链的功能RNA所必需的全部DNA核苷酸序列!真核生物mRNA结构上的最大特征是5端的帽子及3的poly(A)结构。,真核生物mRNA的5端的帽子,真核生物的mRNA(不包括叶绿体和线粒体)5端都是经过修饰的，基因转录一般从A起始，第一个核苷酸保留了5端的三磷酸基团并

27、能通过其3-OH位与下一个核苷酸的5磷酸基团形成二酯键，转录产物的起始序列为pppApNpNp,但如果在体外用核酸酶处理成熟mRNA;其5端并不产生预期的核苷三磷酸，而产生以5 5三磷酸基团相连的二核苷酸，5终端是一个在mRNA转录后加上去的甲基化鸟嘌呤。,mRNA5端加“G”的反应是由腺苷酸转移酶完成的，这个反应非常迅速，很难测得5端存在自由三磷酸基团。即mRNA几乎一诞生就戴上帽子的。,mRNA的帽子结构常常被甲基化。第一个甲基出现在所有真核细胞的mRNA中，称为零号帽子(cap0)。第二个核苷酸(原mRNA5第一位)的2-OH位上加另一个甲基。有这个甲基的结构称为1号帽子(cap1)，真

28、核生物中以这类帽子结构为主。在某些生物细胞内，mRNA链上的第三个核苷酸的2-OH位也可能被甲基化，被称为2号帽子（cap2），占有帽mRNA总量的10%15%。,帽子结构使mRNA免遭核酸酶的破坏。当珠蛋白mRNA5端的7-M-G被除去后，该mRNA分子的翻译活性和稳定性都明显下降。有帽子结构的mRNA更容易被蛋白质合成的起始因子所识别，从而促进蛋白质的合成。mRNA5端甲基化的帽子是翻译所必须的。甲基化的帽子结构是蛋白质合成起始信号的一部分。,多数真核生物mRNA有poly(A)尾巴,除组蛋白基因外，真核生物mRNA的3末端都有poly(A)序列，其长度因mRNA种类不同而变化，一般为40

29、200个。poly(A)序列是在转录后加上去的，是在细胞核中的不均一核RNA阶段加上的。,真核基因的3末端poly(A)起始位点上游1530bp处有一段保守序列AAUAAA，这对初级转录产物的准确切割及加poly(A)是必需的。点突变实验将AAUAAA的基因序列AATAAA变为AAGAAA，发现mRNA的剪接加工受阻，没有功能性mRNA产生。,RNA聚合酶是真核细胞核中转录RNA的酶。RNA聚合酶在poly(A)起始位点不终止而继续转录，大多基因初级转录产物拥有该位点下游052kb核苷酸序列。加poly(A)需内切酶切开mRNA 3端的特定部位，然后由poly(A)合成酶催化多聚腺苷酸的反应。

30、,poly(A)为mRNA进细胞质所必需，可提高mRNA在细胞质中的稳定性。mRNA刚进胞质时其poly(A)较长，随着时间延长，poly(A)逐渐变短消失，mRNA开始降解。,真核生物mRNA大都具poly(A)尾巴，这一特性已被广泛应用于分子克隆。常用寡聚dT片段与mRNA上的poly(A)相配对，作为反转录酶合成第一条cDNA链的引物。,但细胞中还有1/3 mRNA无poly(A)的，mRNA带有poly(A)的称为poly(A)+，而没poly(A)的称为poly(A)。约1/3的poly(A)mRNA编码了不同形式的组蛋白，其余2/3的poly(A)mRNA带有与poly(A)+组分

31、相同的遗传信息。,3.4 终 止,RNA聚合酶启始转录后沿模板53方向移动并合成RNA链，直到碰上终止信号时才与模板脱离并释放新生RNA链。发生终止时，RNA-DNA杂合体的氢键被破坏，模板DNA链与有义链重新组合成DNA双链。,341 由基因序列决定的终止,终止位点上游存在富含GC碱基的二重对称区，由这段DNA转录产生的RNA形成发卡式结构。终止位点前有一段48个A的序列，故其转录产物的3端为寡聚U，该结构决定转录的终止。,当RNA出现发卡式结构会导致RNA聚合酶的暂停，破坏RNA-DNA杂合链5端的正常结构。,寡聚U的存在使杂合链的3端部分出现不稳定的rUdA区域。两者共同作用使RNA从三

32、元复合物中解离出来。,终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短有关，随发卡式结构(至少6bp)和寡聚U序列(至少4个U)长度的增加，终止效率越高。,依赖于因子的终止,因子是NTP酶，它催化NTP的水解促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来而终止转录。依赖于因子的转录终止区DNA序列无共性，因子不能识别终止位点。,因子附着在新生的RNA链上，沿53 朝RNA聚合酶移动，达RNA的3-OH端后取代终止位点上的RNA聚合酶，使之从模板DNA上释放出来，同时释放mRNA，完成转录过程。,35 内含子的剪接、编辑及化学修饰,35l RNA中的内含子真核断裂基因表达伴随着RNA的剪接过程,从mRNA前体中

33、切除内含子(intron)的非编码区，并使外显子(exon)的编码区拼接成成熟mRNA。,真核基因大多是断裂的，即一个基因可由多个内含子和外显子间隔排列而成。内含子在真核基因中所占的比例很高，可超过99%。,核不均一RNA(hnRNA)5加“帽”和3加尾剪接可读框(open reading frame，ORF)核孔细胞质蛋白质合成的模板。,不同生物细胞内含子的边界处存在相似的核苷酸序列。GU-AG和AU-AC分别是不同内含子的5和3边界序列。,内含子内部的部分序列都有可能参与内含子的剪接。,352 RNA的剪接,核内RNA(如Ul，U2，U4，U5和U6)以及与这些RNA相结合的核蛋白(被称为

34、snRNPs)参与RNA的剪接。,mRNAsnRNPRNA-RNP复合物。Ul snoRNA识别mRNA前体5剪接点。,U2AF识别3剪接点 U2 snRNP 剪接前体(Pre-spliceosome)剪接前体三聚体(U4、U5、U6 snRNP)60 S剪接体 RNA前体剪接。,哺乳动物细胞中，mRNA前体上的snRNP是从5向下游“扫描”，选择在分支点富嘧啶区3下游的第一个AG作为剪接的3受点。,AG前一位核苷酸可以影响剪接效率，一般说来，CAGUAGAAGGAG。若mRNA前体上同时存左几个AG，可能发生剪接竞争。,I、类内含子能进行自我剪接。在I类内含子切除体系中，鸟苷或鸟苷酸的3-O

35、H作为亲核基团攻击内含子5端的磷酸二酯键，从上游切开RNA链。再由上游外显子的自由3-OH作为亲核基团攻击内含子3位核苷酸上的磷酸二酯键，使内含子被完全切开，上下游两个外显子通过新的磷酸二酯键相连。,在类内含子自我剪接中形成套索状结构。通过剪接上下游两个外显子通过新的磷酸二酯键相连。,353 RNA的编辑和化学修饰,真核生物RNA剪接使基因表达比原核生物增加一个步骤，但DNA的实际编码序列没有发生变化。,RNA的编辑(RNA editing)导致DNA所编码的遗传信息的改变，因经编辑的mRNA序列发生了不同于模板DNA的变化。,点突变编辑,哺乳动物载脂蛋白mRNA的编辑：下图分别是该基因的DN

36、A序列以及在哺乳动物肝脏和肠组织中分离到的mRNA序列。载脂蛋白基因编码区共有4563个密码子，在所有组织中其DNA序列都相同。,在肝脏中，该基因翻译成4563个氨基酸的全长蛋白质。在肠中合成只含2153个氨基酸蛋白质，该蛋白仅是全长载脂蛋白的N端。因第2153位密码子从CAA突变为UAA，CU突变使编码谷氨酰胺的密码子变成了终止密码子。,RNA编辑的另一种形式是尿苷酸的缺失和添加。由指导RNA(即guide RNA)来完成，指导RNA含有与编辑后mRNA相互补的核苷酸序列。,RNA的化学修饰具有位点特异性。核仁RNA(snoRNAs)参与RNA的化学修饰。,核仁RNA(snoRNAs)能通过碱基配对的方式，把rRNA分子上需要修饰的位点找出来。snoRNA上的D盒是甲基化酶的识别位点。,