+RNA的生物合成-转录.

第6章RNA的生物合成（转录）RNABiosynthesis,Transcription转录RNADNA转录(transcription)•生物体以DNA为模板合成RNA的过程。也就是把DNA的碱基序列抄录成RNA的碱基序列。参与转录的物质原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子模板和酶TemplatesandEnzymes第一节一、转录模板•结构基因：strucuralgene能转录出mRNA然后指导蛋白质生成的部分。•模板链：templatestrand可作为模板转录成RNA的一股链。也称作负链、反义链或Watson链。•编码链：codingstrand相对于模板链的另一股链。也称为正链、有义链或Crick链。模板:转录、翻译的序列比较转录的不对称性•不对称转录：asymmetrictranscription•DNA双链对一个基因而言，一股可转录，另一股不转录。•模板链与编码链相对而言5335模板链编码链编码链模板链结构基因转录方向转录方向二、RNA聚合酶•转录酶：依赖DNA的RNA聚合酶DNAdependentRNApolymeraseDDRP原核生物的RNA聚合酶•大肠杆菌的RNA聚合酶：2’（4种亚基组成的五聚体聚合物）•其中2’称为核心酶：只有转录功能•亚基：辨别转录起始点•+2’=全酶•受利福平或利福霉素（结核菌药物）的特异性抑制。核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)原核生物的RNA聚合酶RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合真核生物的RNA聚合酶RNA聚合酶II可认为是真核生物中最重要的RNA聚合酶三、模板与酶的辨认结合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。5335结构基因调控序列RNA-polRNA聚合酶结合模板DNA的部位，称为启动子(promoter)。目录开始转录TTGACAAACTGT-35区(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10区1-30-5010-10-40-205335原核生物启动子保守序列RNA-pol辨认位点(recognitionsite)55RNA聚合酶保护区结构基因33三、模板与酶的辨认结合•启动区的保守序列，原核生物有两个元件-35bp的辨认位点：5’-TTGACA-提供了RNA聚合酶σ亚基识别位点-10bp的Pribnow盒:5’-TATAAT•β'亚基结合位点，有利于DNA局部双链解开TATA盒CAAT盒GC盒增强子顺式作用元件结构基因-GCGC---CAAT---TATA转录起始真核生物启动子保守序列转录过程TheProcessofTranscription第二节（一）转录起始转录起始需解决两个问题：1.RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。2.DNA双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。一、原核生物的转录过程转录起始过程转录空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol（核心酶）····DNA····RNA（二）转录延长1.亚基脱落，RNA–pol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转录的延长•转录的延长是以5’到3’的方向进行的。•(NMP)n+NTP(NMP)n+1+PPi•以G=C、A=U、T=A碱基配对。•转录完成部分的DNA重新形成双链。•较长的RNA链上有核糖体结合，说明在某些情况下，转录的同时，翻译已经开始进行了。转录的延长53DNA原核生物转录过程中的羽毛状现象核糖体RNARNA聚合酶（三）转录的终止•转录终止：是RNA聚合酶在模板上的某一位置停顿，RNA链从转录复合物上脱离出来。转录终止分为：•依赖Rho（ρ）因子的转录终止•不依赖Rho（ρ）因子的转录终止ATP1.依赖Rho因子的转录终止2.非依赖Rho因子的转录终止DNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列，转录出RNA后，RNA产物形成特殊的结构来终止转录。茎环结构使转录终止的机理•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。5´pppG5335RNA-pol不依赖Rho因子的转录终止模式RNA聚合酶DNA转录产物RNA链出现茎-环结构，促进转录的终止。1.这样的结构改变RNA聚合酶的构象，使酶不再向下移动。2.DNA和RNA各自形成自己的局部双链，使杂化链更加不稳定，以致转录复合物趋于解体。接着的一串寡聚U，则更是促进RNA新链从模板上脱落的促进因素。转录起始点TATA盒CAAT盒GC盒增强子顺式作用元件(cis-actingelement)1.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-1OCT-1：ATTTGCAT八聚体原核生物、真核生物转录起始位点的结构差异三、真核生物的转录起始（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，其起始过程比原核生物复杂。2.转录因子能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，现已发现数百种，统称为反式作用因子(trans-actingfactors)。反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子(transcriptionalfactors,TF)。参与RNA-polⅡ转录的TFⅡ蛋白激酶活性，使CTD磷酸化TFⅡHATPase57（）34（）TFⅡE解螺旋酶30，74TFⅡF促进RNA-polⅡ结合及作为其他因子结合的桥梁33TFⅡB稳定TFⅡD-DNA复合物12，19，35TFⅡA辅助TBP-DNA结合TAF**结合TATA盒TBP*38TFⅡD功能亚基组成，分子量(kD)转录因子蛋白激酶活性，使CTD磷酸化TFⅡHATPase57（）34（）TFⅡE解螺旋酶30，74TFⅡF促进RNA-polⅡ结合及作为其他因子结合的桥梁33TFⅡB稳定TFⅡD-DNA复合物12，19，35TFⅡA辅助TBP-DNA结合TAF**结合TATA盒TBP*38TFⅡD功能亚基组成，分子量(kD)转录因子3.转录起始前复合物(pre-initiationcomplex,PIC)真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子。POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡ催化转录的PICPOL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA复合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC组装完成，TFⅡH使CTD磷酸化4.模板理论(piecingtheory)一个真核生物基因的转录需要3至5个转录因子。转录因子之间互相结合，生成有活性，有专一性的复合物，再与RNA聚合酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基因。（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。RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小体转录延长中的核小体移位转录方向核酸酶RNA-polAATAAAGTGTGTG转录终止的修饰点55333加尾AAAAAAA······3mRNA（三）转录终止——和转录后修饰密切相关。真核生物转录终止的特点•真核生物mRNA带有聚腺苷酸尾巴的结构，这是转录之后加上的。•在模板链读码框架的3’端之后，常有一组共同序列AATAAA，再下游还有相当多的GT序列，这些序列称为转录终止的修饰点。真核生物的转录后修饰Post-transcriptionalModification第三节转录后的修饰•转录生成的RNA，称为初级转录产物。•无论在真核生物或原核生物中，初级转录产物都经过一定程度的修饰加工，才能表现其功能。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3’端加上聚腺苷酸尾巴•真核生物mRNA中polyA的出现是不依赖于DNA模板的。•加入polyA之前，先由核酸外切酶切去3’末端一些过剩的核苷酸，然后加入polyA。•3’端修饰也是在细胞核中，在剪接之前进行的。•PolyA的有无与长短，是维持mRNA作为翻译模板的活性，以及增加mRNA本身的稳定性。3’端修饰示意图鸡卵清蛋白基因hnRNA首、尾修饰hnRNA剪接成熟的mRNA鸡卵清蛋白基因及其转录、转录后修饰鸡卵清蛋白成熟mRNA与DNA杂交电镜图DNAmRNA真核细胞mRNA的剪接•DNA模板与hnRNA是完全配对的，而成熟的mRNA与hnRNA或DNA杂交都只是部分配对。•因此真核生物的基因有断裂性。内含子的功能•内含子有利于物种的进化选择•调节功能二、tRNA的转录后加工•初级产物中有5’端的16个碱基和反密码子环的14个碱基需要去除。二、tRNA的转录后加工tRNA前体RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNARNAaseP、内切酶tRNA核苷酸转移酶、连接酶ATPADP碱基修饰（2）还原反应如：UDHU（3）核苷内的转位反应如：Uψ（4）脱氨反应如：AI如：AAm（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）涉及加工的反应•甲基化•还原•核苷内的转位反应•脱氨反应•3’端加上CCA-OH三、rRNA的转录后加工转录45S-rRNA剪接18S-rRNA5.8S和28S-rRNArDNA内含子内含子28S5.8S18SrRNA的转录后加工•丰富基因：染色体上一些相似或完全一样的纵列串联基因单位的重复。•真核细胞的rRNA基因属于丰富基因。•45s的转录产物是三种rRNA的前体，经过剪接后形成核糖体小亚基的18SrRNA，其余形成5.8S及28S的rRNA。本章重点•概念：转录；转录起点（启动子）；转•录终点（终止子）•复制与转录的异同点；•真核生物RNA聚合酶有几种，及其对应的主要转录产物；•原核生物启动子的构成元件；•真核生物Ⅱ类启动子（RNA聚合酶Ⅱ启动子）的构成元件；•真核生物mRNA的转录后加工包括哪几方面；