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生物化学原理PrinciplesofBiochemistry杨帆fan_yang@zju.edu.cn第十四章RNA的合成：转录和加工•DNA的转录•转录后加工•逆转录DNA的转录•转录transcription：指遗传信息从DNA转移到RNA的过程，即以DNA为模板，由依赖DNA的RNA聚合酶催化RNA合成的过程。•参与转录的各因素：1.依赖DNA的RNA聚合酶：作用特点：（1）以4种核糖核苷三磷酸作为底物，反应需要Mg2＋的参与（2）需要适当的DNA作为模板（3）合成的RNA链方向也为5’3’（4）反应无需引物，直接以DNA为模板合成新的RNA链（5）RNA聚合酶无校对功能依赖DNA的RNA聚合酶催化的转录是不对称的：在体内转录过程中，DNA双链中只有一条链或者某个区段作为模板进行转录。参与转录的DNA链被称为模板链（反义链），而另一条链则被称为编码链（正义链）。RNA含有与编码链几乎完全相同的碱基序列，除了以U代替T以外。E.ColiRNA聚合酶：含有α2ββ’σω亚基，其中α2ββ’构成核心酶，负责转录过程中RNA链的延伸。起始亚基，为转录起始所必需功能未知E.ColiRNA聚合酶的三维构像图2.转录单位：RNA链的合成是从模板特定的部位起始的，经过链的延伸终止于特定的模板部位。一般将从转录起始点到转录终止点的整个区域称为转录单位。•参与转录的各因素：•参与转录的各因素：3.启动子结构：启动子是指RNA聚合酶识别、结合并由此启动转录的一段DNA序列，位于转录起点的5’端上游区，启动子本身一般是不被转录的。E.Coli中的两个启动子序列：-10序列（Pribnow框）：TATAAT-35序列（识别序列）：TTGACAE.Coli中不同基因的启动子序列-10序列（Pribnow框）-35序列（识别序列）-35序列（识别序列）转录的起始•原核生物转录的过程：1.模板的识别和转录泡的形成：σ亚基转录泡结构RNA聚合酶模板链非模板链•原核生物转录的过程：–2.转录的起始：RNA聚合酶到达转录起始点，开始催化核苷三磷酸按照模板链上的碱基顺序合成RNA。此时σ亚基从全酶上脱离下来，解离后的σ亚基再与另一个核心酶组成全酶开始下一轮转录。–3.RNA链的延伸：转录泡延着模板链3’5’方向不断移动，转录泡内RNA链的5’端方向10－12个核苷酸始终与模板链形成杂合体。–4.转录的终止：当RNA聚合酶达到终止子时，RNA转录将终止转录的进行终止子：具有终止功能的特定的DNA序列，为RNA聚合酶提供终止转录信号的DNA序列。（1）不依赖于ρ因子的终止子：含有一个或多个富含GC的回文对称序列；含有一个多聚的A或T序列在回文序列后。AGCCCGCCTAATGGCGGGCTTCGGGCGGATTACCGCCCGAAGCCCGCCUAAUGGCGGGCU转录的终止不依赖于ρ因子的转录终止（2）依赖于ρ因子的终止子：这类终止子必须在ρ因子存在下转录才发生终止。这类终止子的回文结构中不含GC富集区，回文结构后也无寡聚U。ρ因子：一种相对分子量约为45kD的蛋白质因子，起协助终止的作用。依赖于ρ因子的转录终止•真核生物的转录：–真核生物含有三种RNA聚合酶，根据它们对于α-鹅膏蕈碱敏感度的不同，分为RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。–真核生物的RNA聚合酶不能直接识别启动子起始转录，必须在其他的转录因子的帮助下开始转录。–真核生物DNA含有复杂的转录调控结构真核生物三种RNA聚合酶的比较转录后加工•在体内，尤其是真核生物体内，由DNA直接转录合成的RNA大多数要经过一系列的后加工才能生成成熟的RNA的过程，称为转录后加工。•原核生物体内的RNA后加工：原核生物的mRNA通常一经转录即进行翻译，大多不进行转录后加工。但tRNA和rRNA都要在转录后经过一系列加工才能成为有功能的分子。原核生物中rRNA前体的加工：E.Coli中rRNA有7个转录单位，每个转录单位由16srRNA、23srRNA、5srRNA以及一个或几个tRNA基因组成。•真核生物体内RNA的转录后加工：真核生物体内的tRNA和rRNA和原核生物有些类似，但真核生物的mRNA前体必须经过复杂的加工过程。1.真核生物中rRNA前体的加工：哺乳动物的rRNA前体约为45S，在细胞核中加工最后形成18S、28S和5.8SrRNA.2.真核生物中tRNA前体的加工：通过核酸内切酶和外切酶去除5’及3’端的附加序列；在3’端加上CCA序列；核苷的修饰3.真核生物中mRNA前体的加工：在细胞核内，mRNA的初始转录物被加工为分子大小不等的中间产物，称为核不均一RNA（hnRNA)。hnRNA在转变为成熟的mRNA的过程中，需经以下的进一步加工：（1）5’端加“帽”：真核生物mRNA5’端“帽”结构5’,5’-三磷酸键7-甲基鸟苷真核生物mRNA5’端“帽”结构真核生物mRNA5’端加“帽”过程鸟苷酰转移酶磷酸水解酶鸟嘌呤-7-甲基转移酶2’-O-甲基转移酶（2）3’端加polyA尾：AAUAAA：最主要的polyA信号PolyA聚合酶内切酶（3）内含子的剪切：大多数真核基因是断裂基因，其转录产物中同时含有内含子（插入序列）和外显子（编码序列）。在mRNA的后加工过程中，将通过拼接（splicing）去除内含子，使外显子成为连续序列。真核生物的mRNA剪切外显子内含子初级转录物中间体剪接的RNA内含子外显子真核生物的mRNA剪切模式（1）2’,5’-磷酸二酯键真核生物的mRNA剪切模式（2）相同的转录产物，不同的剪接方式，最终可生成不同的蛋白质降钙素甲状腺脑降钙素基因相关肽真核生物mRNA剪切举例卵清蛋白逆转录•逆转录：是指以RNA为模板合成DNA的过程。，催化逆转录反应的酶称为逆转录酶，也称为RNA指导的DNA聚合酶。Summary•DNA的转录：原核生物中DNA的转录过程•转录后加工：tRNA,rRNA,mRNA的转录后加工•真核生物中mRNA的转录后加工：断裂基因，外显子，内含子•逆转录的概念