第二节 真核生物转录

目录第二节真核生物转录邱郑[e-mail]目录一真核生物转录酶及相关因子（一）真核生物的RNA聚合酶三种RNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,它们专一地转录不同的基因,其转录过程和产物已各不相同.三种RNA聚合酶对鹅膏覃碱的敏感性反应不同.目录种类ⅠⅡⅢ对鹅膏蕈碱的反应45S-rRNAhnRNA5S-rRNAtRNAsnRNA耐受极敏感中度敏感转录产物目录(二)RNA聚合酶Ⅱ的启动子核心启动子（corepromoter）上游启动子元件（upstreampromoterelement，UPE）目录1、核心启动子●定义：指保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区●作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始TATA常在-25bp左右，相当于原核的-10序列T85A97T93A85A63A83A50目录2、上游启动子元件●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等●作用：控制转录起始频率。CAAT：-70--80bpGGGCGG：-80--110bp目录EukaryoticPromoters“IwouldliketohaveTATAboxandInitiatorasmypromoter.Whatwouldyoulike?”“Well,IpreferBREandDPE.”目录TATA区：使转录精确地起始。CAAT区和GC区又称为上游启动子元件(upstreampromoterelement，UPE)或称上游激活序列(upstreamactivatingsequence，UAS)主要控制转录起始频率，基本上不参与起始位点的确定。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。•有些基因，如组蛋白H2B，不含GC区，但有两个CAAT区，一个TATA区。目录SV40早期启动子组蛋白H2BTATACAATGC目录增强子及其功能增强子的发现从SV40开始，在SV40的转录单元上发现它的转录起始位点上游约200bp处有两段72bp长的重复序列，它们不是启动子的一部分，但能增强或促进转录的起始，除去这两段序列会大大降低这些基因的转录水平。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。目录增强子的性质1增强效应十分明显:10---200倍,甚至上千倍2增强效应与其位置和取向无关3大多为重复序列,其内部常有一个核心序列TGGAAA4其增强效应有严密的组织性和细胞特异性,只有特定的转录因子参与才能发挥其功能5没有基因专一性,与不同的基因组合均表现增强效应6许多增强子还受外部金属离子等调控TranscriptionisactivatedEnhancerTranscriptionisrepressedSilencerRepressorActivator目录转录起始点TATA盒CAAT盒GC盒增强子顺式作用元件(cis-actingelement)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DNA分子上具有的可影响转录的各种组分GeneralTranscriptionFactorsandInitiationProkaryoticRNApolymerasepre-initiationcomplexIIAIIFIIBIIEIIHRNApolIITATAboxIIDEukaryoticRNApolymeraseII:“Ineedhelpfromotherproteins.”目录三.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，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)。目录参与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CTD:RNA聚合酶β亚基羧基末端的结构域目录TAFIIs:TBP-AssociatedFactorsIITBP:TATA-BindingProtein目录转录起始转录延伸转录终止二、真核生物转录的基本过程目录（一）转录起始真核生物和原核生物的RNA-pol种类不同，结合模板的特性不一样。转录起始时，原核生物RNA-pol可直接结合模板，而真核生物的RNA聚合酶需与多种蛋白因子的相互作用才能结合模板。目录转录起始：转录因子和RNApolⅡ按照一定的次序，通过招募的方式形成预转录起始复合物（pre-initiationcomplex）的过程。ＴＦⅡＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、H目录参与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CTD:RNA聚合酶β亚基羧基末端的结构域目录转录因子转录复合体TBPTAFsTFIIATFIIBTFIIFPolIITFIIERNApolⅡ的转录起始●真核生物转录起始复合物目录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磷酸化羧基末端的结构域目录(二)转录的延伸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。转录起始后直到形成9个核苷酸短链是通过启动子阶段，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，转录就进入正常的延伸阶段。目录RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小体转录延长中的核小体移位和解聚转录方向目录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。目录RNA链的延伸图解3´5´RNA-DNA杂交螺旋聚合酶的移动方向新生RNA复链解链有义链模板链（反义链）延长部位目录核酸酶RNA-polAATAAAGTGTGTG转录终止的修饰点55333加尾AAAAAAA······3mRNA（三）真核生物转录终止——和转录后修饰密切相关。目录真核生物和原核生物转录的差别DNA核核糖体新生蛋白质真核生物原核生物mRNA前体转运加工mRNAmRNARNA聚合酶不相同启动子不同转录后RNA加工修饰不同是否需要转录因子目录三真核生物RNA的成熟（一）、mRNA的的成熟（二）、tRNA的成熟（三）、rRNA的成熟（四）、RNA编辑目录真核细胞mRNA的加工5´“帽子”PolyA3´m7G-5´ppp-N-3´pAAAAAAA-OH5′端接上一个“帽子”(CAP)结构3′端添加PolyA“尾巴”,由RNA末端核苷酸转移酶催化剪接：剪去内含子(intron)，拼接外显子(extron)1首、尾的修饰•5端形成帽子结构(m7GpppGp—)•3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)NNHNN+NH2OCH3H2COOHOHOCH2OPOO-POOO-OO-OOPPOOO-ON5pppGp…5GpppGp…pppGppi鸟苷酸转移酶5m7GpppGp…甲基转移酶SAM帽子结构的生成5ppGp…磷酸酶Pi目录帽子结构帽子0:m7GpppX,N7甲基鸟嘌呤核苷酸帽子1:m7GpppXm,帽子0后第一个核苷酸2位氧甲基化,这是除单细胞真核生物外其它真核生物的主要帽子形式帽子2:m7GpppXmpYm,帽子0后第二个核苷酸2位氧甲基化帽子结构中甲基供体为S-腺苷甲硫氨酸(SAM)目录帽子结构的生理功能1帽子结构为核糖体识别mRNA提供了信号,帽子0结构是核糖体识别mRNA所必须的.2帽子结构增加mRNA的稳定性,保护mRNA免受5’外切核酸酶的降解.3帽子结构还能有助于成熟的mRNA的转运.核酸酶RNA-polAATAAAGTGTGTG转录终止的修饰点55333加尾AAAAAAA······3mRNA真核生物转录后加尾修饰——和转录终止密切相关。目录3’端加尾多聚腺苷酸尾巴AAUAAA：★准确切割★加poly（A）目录外显子(exon)和内含子(intron)•外显子在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列。•内含子隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。2mRNA的剪接•核内的初级mRNA称为核不均一RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)Fig.14.1剪接信号•哺乳动物•5’--/GUAAGU--INTRON--YNCURAC--YnNAG/G--3’•酵母•5’--/GUAUGU--INTRON--UACUAAC--YAG/G--3’分支点序列目录小分子核内RNA(snRNA)真核细胞核内一组小分子RNA,含70~300碱基,序列中尿嘧啶含量较高,因此又用U命名.既非任何RNA的前体,也非某种RNA代谢的中间产物,而是具有独特功能且独立存在的实体,参与mRNA的加工。常与多种特异的蛋白质结合在一起，形成小核糖体核蛋白（smallnuclearribonucleoproteinparticle，snRNP）•snRNP与hnRNA结合成为剪接体目录•snRNP与hnRNA结合成为剪接体•U1,U2，U4，U5，U6①目录剪接体目录内含子的其它剪接方式及功能内含子的分类第一类内含子需要鸟苷或鸟苷酸为辅助因子，实行自我催化第二类内含子无需辅助因子，可自我拼接第三类内含子套索状剪接SnRNA和SnRNP完成第四类内含子tRNA基因及其初级转录产物的内含子，需要多种蛋白质的催化目录Ⅰ类内含子的自我剪接目录2’0H5’外显子1GUPyNCUPuAPyAG外显子23’5’外显子1G外显子2OH3’UAG3’TAPy套索结构5’外显子1外显子23’图13-Ⅱ类内含子剪接的模式Ⅱ类内含子的自我剪接（二）tRNA的转录后加工tRNA前体RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA目录目录切除部分序列:5′-端一段前导序列反密码子环一段插入序列3′-端CCA-OH的生成tRNA核苷酸基转移酶某些碱基的化学修饰:甲基化还原反应DHU脱氨反应目录tRNA的转录后加工剪切(a)目录剪接(b)(c)添加碱基修饰(d)目录（三）真核rRNA的转录后加工转录45S-rR