因子的转录终止

第十一章RNA的生物合成（转录）RNABiosynthesis,TranscriptionTheCentralDogma逆转录复制转录翻译OVERVIEW•转录的概念；•复制与转录的异同点；•原核生物RNA聚合酶的组成结构特点；•真核生物RNA聚合酶的种类及特点；•原核生物及真核生物的启动子结构及特点；•转录的基本过程；•真核生物转录后的修饰.复制和转录的相同点1.均以DNA为模板2.均需要依赖DNA的聚合酶3.均以含三个磷酸的核苷酸为原料4.均是酶促的核苷酸聚合过程，多核苷酸为产物5.均遵从碱基配对规律A-U；G-CDNA3’-ATGCATGC-5’5’-UACGUACG-3’RNA复制和转录的区别A-U，T-A，G-CA-T，G-C配对mRNA，tRNA，rRNA子代双链DNA（半保留复制）产物RNA聚合酶（RNA-pol）DNA聚合酶酶NTPdNTP原料模板链转录（不对称转录）两股链均复制模板转录复制A-U，T-A，G-CA-T，G-C配对mRNA，tRNA，rRNA子代双链DNA（半保留复制）产物RNA聚合酶（RNA-pol）DNA聚合酶酶NTPdNTP原料模板链转录（不对称转录）两股链均复制模板转录复制参与转录的物质原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:依赖DNA的RNA聚合酶(RNApolymerase)其他蛋白质因子转录(transcription)生物体以DNA为模板合成RNA的过程。转录RNADNA模板和酶TemplatesandEnzymes第一节一、转录模板•DNA分子上转录出RNA的区段。•DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链，称为模板链(templatestrand)，也称作有意义链或Watson链。相对的另一股单链是编码链(codingstrand)，也称为反义链或Crick链。5′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C编码链模板链mRNA蛋白质转录翻译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不对称转录(asymmetrictranscription)•在DNA分子双链上某一区段，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录；•模板链并非永远在同一条单链上。核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)二、RNA聚合酶1原核生物的RNA聚合酶RNApolinPROK各亚基的功能36512决定哪些基因被转录150618催化功能155613结合DNA模板70263辨认起始点亚基分子量功能RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合2真核生物的RNA聚合酶种类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三、模板上酶的辨认、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)。RNA聚合酶保护法目录开始转录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●某一基因只以一条单链DNA为模板进行转录（不对称转录）●从启动子（promoter）到终止子（terminator）称为转录单位（transcriptionalunit）●转录原点记为+1，其上游记为负值，下游记为正值+1-10+10upstreamstartpointdownstream都含有两个保守的“一致序列”（consensussequences）：1原核生物启动子(Promoter)的碱基组成(1)TATAAT是Pribnow和Schaller在1975年发现的。位于转录起点上游10nt。又称为-10region或Pribnowbox。特点：AT丰富，易于解链。功能:与RNApolymerase紧密结合；形成开放启动复合体；使RNApolymerase定向转录。(2)TTGACA位于转录起点上游35nt。又称为-35region或Sextamabox。与-10region相隔16-19bp功能：RNApolymerase的亚基的识别位点；转录开始的第一个碱基（+1）。原核生物中常为A或G，而且位置固定。5?-TATAAA-3?ATAT（1）TATAbox（Goldberg-Hognessbox）作用：选择正确的转录起始位点；影响转录效率（容易解旋）。T85A97T93A85A63A83A502真核生物启动子结构（2）上游元件（UPE）包括CAATbox、GCbox等。能与转录因子CTF结合，控制起始活性。GCbox一般位于-90bp左右。被转录因子SP1识别，控制转录效率。CAATbox一般位于-75bp左右。GCCAATCTCTCTGGGCGGGGGTTT（3）远端控制区常见的是增强子（enhancer）。1981年Benerji、Rusconi小组和Chambom等发现的。又称为远端上游序列（farupstreamsequence）。作用特点a.具有远距离效应（一般位于上游-200bp）b.无方向性和位置性；c.顺式调节（调节同一条DNA上的靶基因）；d.无物种和基因特异性（但有组织特异性）。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（1）模板结合（templatebinding）：核心酶在因子的参与下与DNA形成非专一的、不稳定的复合物。（2）起始识别：全酶与模板的启动子结合，形成封闭的酶-启动子二元复合物（closedbinarycomplex）核心酶DNARNApol全酶覆盖-55+20bp转录起始过程（4）酶移动到转录起点上，第一个NTP转录，因子释放，形成酶-启动子-NTP三元复合物（ternarycomplex）。（3）全酶紧密结合在启动子的-10region处，形成DNA局部变形的启动子二元复合物（openbinarycomplex）-10bp序列熔解。RNApol覆盖-33+20bp在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物5-pppG-OH+NTP5-pppGpN-OH3+ppi转录空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol（核心酶）····DNA····RNA目录目录53DNA原核生物转录过程中的羽毛状现象核糖体RNARNA聚合酶转录过程的电镜照片依赖Rho(ρ)因子的转录终止(弱终子)非依赖Rho因子的转录终止(强终子)（三）转录终止(termination)指RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。原核生物DNA转录的终止处有特殊的序列和结构，称为终止子（terminator，T）分类需要蛋白因子（rhofactor）的帮助，才能终止转录。又称为依赖型终止子（Rho-dependentterminator）。（1）因子的性质依赖RNA的ATPase活性，和解旋酶活性。表明是与RNA结合。（2）依赖型终止有两种类型1.依赖Rho因子的转录终止②依赖型终止序列也形成茎环结构，但G-C含量少，易打开。3’端没有寡聚A。位于终止点上游，富含C，但缺乏G。ACCUCAUAUCCGCACCUCCUCAAACGCUACCUCGACCA①因子直接识别序列：此区域缺失，将导致转录通读。（3）终止方式因子以6聚体形式结合在RNA上，沿着RNA合成的方向移动。当RNApol遇到不太稳定的终止序列茎环结构处，转录减慢。因子追上RNApol，（通过直接或间接作用）导致RNA-DNA分离。2.不依赖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。1.有回文序列转录出的RNA可形成茎环结构（stem-loopstructure），使转录物与模板之间配对的碱基数降低，整体上减弱了RNA与DNA的互作。2.茎的区域富含G-C,茎环不易解开。3.强终止子的3’端约有6个A由于茎环3’段紧接一串A/U的配对，稳定性比较差，有利于转录物脱落而不利于转录延续。强终止子的结构特点5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`茎环(stem-loop)/发夹(hairpin)结构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-pol5-CCCACAGCCGCCAGTTCCGCTGGCGGCATTTTAACTTCTTTCT-33-GGGTGTCGGCGGTCAAGGCGACCGCCGTAAAATTGAAGAAAGA-5(模板)转录↓5-CCCACAGCCGCCAGUUCCGCUGGCGGCAUUUU-OH-3?RNA折叠↓mRNA折叠UCCUGG?CA?UCGC?GGCCGC?GG?CAA5-CCCACUUUU3DNARNA聚合酶脱落二、真核生物的转录过程真核生物的转录过程与原核生物相似，但有几处不同：真核生物有3种RNApolymerase（原核生物只有一种）；真核生物有3种不同的启动子以及相关元件；真核生物的转录有很多蛋白介入；真核生物的转录物一般还需要加工（RNAprocessing）。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