第三章转录及其调控

分⼦⽣物学第三章RNA转录第三章 RNA 转录(RNA transcription)3.1. Basic concept3.2. Trancription survey3.3. Promoter in Eukaryotes and Prokaryotes3.4. Transcription Termination3.5. Pre-RNA processing in Eukaryotes3.1. 基本概念（P64） Basic concept●基因表达的第⼀步●以D. S. DNA 中的⼀条单链作为转录的模板某⼀基因只以⼀条单链DNA 为模板进⾏转录（不对称转录）●在依赖DNA 的RNA 聚合酶的作⽤下●按A U ，C G 配对的原则，合成RNA 分⼦●模板单链 DNA 的极性⽅向为3’ → 5’, ⽽⾮模板单链DNA 的极性⽅向与RNA 链相同，均为5’ → 3’.● RNA 的转录包括promotion, elongation, termination 三个阶段●从启动⼦（promoter ）到终⽌⼦（terminator ）的DNA序列称为转录单位（transcriptional unit ）●原核⽣物中的转录单位多为 polycistron in operon真核⽣物中的转录单位多为monocistron, No operon●转录原点记为+1，其上游记为负值，下游记为正值● RNA 的主要种类及功能：mRNA ——携带编码多肽的遗传信息tRNA ——将核苷酸信息转化为aa 信息转运aa 进⼊核糖体rRNA ——参与多肽合成3.2.RNA 转录概况3.2.1转录的基本过程1. 模板识别：RNApol 与启动⼦相互识别并结合的过程（形成封闭的⼆元复合物）启动⼦（promoter ）：DNA 分⼦上结合RNApol 并形成转录起始复合物的区域，通常也包括促进这⼀过程的调节蛋⽩结合位点rich A/T ，易发⽣DNA 呼吸现象形成单链区2转录起始：启动⼦区解链，转录起始（封闭的⼆元复合物开放的⼆元复合物三元复合物）通常在这⼀过程中RNApol 移动较慢，且易发⽣脱落——流产式起始 ——决定启动⼦的强弱3延伸：延伸过程中的延宕现象（Eukaryotes ）：Euk genome G/C 分布不均匀σ脱离全酶（Pro ）/RNApol 脱离转录起始复合物（Euk ）4终⽌：在终⽌⼦（terminator ）处停⽌转录3.2.2 RNApolymerase1 RNA polymerase in Prokaryotes （以E.coli 为例）1）构成核⼼酶(core enzyme)：2αββ’DNA3’----TACTCAT----5’ RNA 5’----AUGAGUA----3’5’---ATGAGTA----3’ Non-template (sense strand)template (antisense strand)全酶（holoenzyme)2αββ’σα：核⼼酶组建因⼦/ 启动⼦识别β：RNA合成的活性中⼼β’：与β共同构成活性中⼼σ：识别启动⼦，增加酶与DNA的亲和⼒σ因⼦可减少RNApol与⾮启动⼦DNA序列的亲和⼒，⽽增加RNApol与启动⼦的亲和⼒，⼀旦转录起始，σ因⼦将脱离RNApol再次引导新的RNApol进⾏转录ρ：参与转录终⽌2）Rifamycin（利福霉素）及Streptolydigin（利链菌素）对Pro转录的影响Rif可结合β，阻⽌NTP的进⼊I位点（Initiation site )（⼀旦形成三元复合物Rif不再起抑制作⽤）；利链菌素结合β的延伸位点(Elongation site)，抑制延伸。

细胞中的RNA转录与翻译调控细胞中的基因表达是一个复杂而精确的过程，其中RNA的转录和翻译调控发挥着至关重要的作用。

本文将探讨细胞中RNA转录和翻译调控的机制以及其在细胞生物学中的重要性。

一、RNA转录调控在细胞中，RNA的转录是从DNA模板合成RNA的过程。

转录调控是指细胞中对RNA转录过程的调节，以确保RNA在正确的时间和空间得到合成。

在转录调控过程中，存在着多种因子的相互作用和调节。

1. 转录因子转录因子是一类能够结合到DNA上的蛋白质，它们能够识别和结合到DNA上的特异序列，并调控基因的转录。

转录因子可以激活或抑制基因的转录，从而影响RNA的合成。

转录因子的活性和表达受到细胞内外多种信号的调控，确保基因的表达能够适应不同的环境和生理需求。

2. 染色质结构染色质结构也对RNA转录调控起着重要作用。

在细胞核中，DNA 紧密地组织成染色质纤维，染色质结构的紧密程度影响了转录因子的结合和RNA合成的进行。

通过改变染色质的组织结构，细胞可以实现对RNA转录的精密调控。

3. 表观遗传修饰表观遗传修饰是指非DNA序列的化学修饰，包括DNA甲基化和组蛋白修饰等。

这些修饰可以影响染色质的结构和转录因子的结合，从而对RNA转录进行调控。

二、RNA翻译调控RNA翻译是指在细胞中，通过核糖体将RNA的信息翻译成蛋白质的过程。

与RNA转录调控类似，RNA翻译也需要细胞进行精密的调控，以确保蛋白质在正确的时间和位置合成。

1. 转录后修饰在RNA转录后，RNA分子还会经历多种修饰过程，如剪接、剪切和核苷酸修改等。

这些修饰可以影响RNA的稳定性和转译的效率，从而对翻译进行调控。

2. 甲基化修饰RNA分子上的甲基化修饰可以影响翻译的速率和准确性。

甲基化修饰的存在可以改变核糖体与RNA的相互作用，从而影响翻译的进行。

3. 翻译因子翻译因子是一类能够与核糖体相互作用的蛋白质，它们能够识别RNA上的启动子序列，并参与到翻译的过程中。

转录因子的作用及其调控机制转录因子（Transcription Factor，TF）是在基因表达控制过程中起到关键作用的蛋白质。

它们通过与DNA特定序列结合，调控基因的转录，从而控制基因的表达。

基因表达的异常与许多人类疾病的发生相关，因此对TF的作用及调控机制的研究具有重要意义。

一、基本概念TF是指一类能够结合到特定DNA序列（调控元件）的蛋白质。

它们通过与DNA结合形成复合物，可以激活、抑制或调节基因的转录，并且在细胞分化、发育、代谢途径、疾病等生命活动过程中起到重要的调控作用。

TF通常由一个或多个结构域组成，如DNA结合域、转录激活域、共激活域等。

二、TF的分类及作用TF大致可以分为转录激活因子（Transcriptional Activation Factor，TAF）、转录抑制因子（Transcriptional Repression Factor，TRF）、转录因子结合蛋白（Transcription Factor Binding Protein，TFBD）等类别。

它们的作用机制不同，可通过结合不同序列上的DNA、与其他蛋白质相互作用等不同方式对基因表达进行调控。

1. TAFTAF通常指与转录激活有关的TF，它们能够提高基因的转录效率。

TAF包括转录激活因子（Transcriptional Activators）和转录共激活因子（Coactivators）。

转录激活因子通过与转录起始位点上的DNA结合，促进转录起始复合物的形成，从而激活基因的转录。

常见的转录激活因子包括Jun、Fos、CREB等。

而共激活因子通常不与DNA直接结合，而是通过与转录激活因子和RNA聚合酶II相互作用提高基因转录效率。

2. TRFTRF则是负调控因子，能够抑制基因的转录过程。

TRF通常包括转录抑制因子（Transcriptional Repressors）和转录共抑制因子（Corepressors）。

转录抑制因子通过与DNA结合或与转录激活因子相互作用，阻碍转录起始复合物形成，从而抑制基因的转录。