RNA合成加工
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5’形成特殊的帽子(M7G5’ppp5’NmpNp) 3’端切断并加上多聚腺苷酸(polyA)尾巴 通过拼接除去由内含子转录来的序列 链内核苷酸甲基化
三. RNA指导下的RNA合成
RNA是遗传物质，通过复制合成出与其自身相同的分子， RNA复制.
for his studies of the molecular basis of eukaryotic transcription
㈣. 终止子和终止因子
终止子:提供转录停止信号的DNA序列 终止因子:协助RNA聚合酶识别终止信号的 辅助因子(蛋白质),Nus因子 通读:终止子的作用被特异的因子所阻止,使 聚合酶得以越过终止子继续转录 抗终止因子:引起抗终止子作用的蛋白质称
㈤. 转录过程
1. 原核生物转录过程
模板识别,转录起始,转录延伸和转录终止 ⑴ 转录模板识别：RNA聚合酶对启动子的 识别、结合和起始复合物的形成
⑵ 转录起始
RNA合成不需要引物，从转录+1开始按照DNA中一条链的 碱基序列选择1st and 2nd 核苷三磷酸，合成第一个磷 酸二酯键，RNA链上参入的第一个核苷酸通常是嘌呤，因 此新生RNA的5′端通常是pppA or pppG。 依次合成2-9个核苷酸链,σ因子离开核心酶,转录起始阶 段结束,进入延伸阶段
（3）原核细胞靠RNA pol本身可识别启动子，而 真核细胞的RNApol无法识别启动子，要靠转录 因子 (transcription factor,TF）识别启动 子 ，有许多转录因子。 • 转录因子的功能：调节RNA聚合酶的活性，将 RNA聚合酶引到启动子位臵。
（4）真核生物的转录受特定的顺式作用元件（cisacting element）的影响，顺式作用元件：真核生物
Nus因子,转录辅助因子, NusA,提高终止频 率,可能机理为促使RNA聚合酶在终止位臵 的停顿. NusA可与RNA聚合酶的核心酶结合,形成 α2ββ’ NusA复合物, NusA识别终止序列,转 录停顿 ⒉ 真核生物转录终止：终止信号和终止过 程了解甚少,且三种聚合酶的终止序列和终 止机制存在较大差异和多样性
⒈ 真核生物rRNA前体加工
真核哺乳动物rRNA基因成簇排列在一起,由1618S, 5.8S和26-28SrRNA组成一个转录单位,由 RNA聚合酶I转录产生一个长的rRNA前体,哺乳动 物45S,酵母37S;5SrRNA由聚合酶III转录
5S 28S
大亚基 蛋白质 小亚基 核糖体
32S
45S 41S 20S
㈠. 原核生物RNA的加工
rRNA的编码基因 与某些tRNA的基因一起转录; tRNA基因也成簇存在,并与某些蛋白质的基因一 起转录,经断链成为rRNA和tRNA前体,然后加工 成熟 ⒈rRNA前体加工 7个rRNA的转录单位,16S,23S,5SrRNA及一个或 几个tRNA基因组成
16S rRNA + 21 种蛋白质 23S rRNA + 5S rRNA + 34种
3. mRNA前体的加工
• mRNA的原初转录物为 相对分子量极大的前体, 在核内形成分子大小不 一的中间物,成为核内 不均一RNA(hnRNA) • 半寿期差异大,25%经加 工转变为mRNA
发现断裂基因 1993年诺贝尔生理医学奖
Phillip A. Sharp Richard J. Roberts
⒈ 原核生物启动子的一般结构
DNA局部双 链的解开
RNA聚合酶 识别信号
σ因子能直接和启动子的-35序列以及-10序列相 互作用,二者之间的间距大小直接影响σ因子的作 用力,不同启动子σ因子可能不同
⒉ 复杂的真核生物启动子
真核生物启动子通常由一些短的保守序列 所组成,被各种适当的转录因子识别,多种转 录因子和RNA聚合酶在起点上形成前起始 复合物促进转录. 真核生物启动子三类,分别与三种RNA聚合 酶的转录相关.RNA聚合酶I和RNA聚合酶 III的启动子结构种类有限,而RNA聚合酶II 启动子结构多种多样.
30S亚基 核糖体 50S亚基
⒉ tRNA前体的加工
•核酸内切酶在tRNA两端切断 •核酸外切酶从3’端逐个切去附加的顺序,进行修剪 •如自身无CCAOH,则由核苷酰转移酶在tRNA3’端加CCAOH •核苷酸的修饰异构化
㈡. 真核生物RNA加工
真核生物rRNA和tRNA前体的加工过程与原核生 物有些相似
㈡. DNA指导下的RNA聚合酶
1. 聚合酶通性 以适当的DNA为模板,全保留方式 底物为四种核苷三磷酸 合成方向5’→3’ 无需引物 Mg2＋促进聚合反应
⒉ 大肠杆菌DNA指导下的 RNA聚合酶
全酶由α2ββ’σ五种亚基组成 46－48万 α2ββ’核心酶：已开始合成RNA链延长，不具 有起始合成 σ 使RNA聚合酶稳定地结合到DNA的启动子 上，转录的起始密切相关 全酶制剂中含ω亚基,功能未知
内含子（intron）：真核细胞基因DNA中的不编码
序列，这部分序列并不编码蛋白质，又称间隔序列 或插入序列。 外显子和内含子都被转录在初级转录物（HnRNA or pre-mRNA）中，以后由剪接酶（splicing enzyme） 催化剪接去掉内含子，将相邻的外显子连接起来， 称剪接（splicing）。
4.链的终止：
• 当核心酶沿模板3′→5′方向移动到终止信号区域时， 转录就终止， RNA酶在NusA作用下识别终止子,停止转 录。 • 聚合酶和RNA链离开模板,转录终止. • 终止子有2种类型： –不依赖ρ因子的终止， –依赖于ρ因子的终止。
2. 真核生物转录过程
转录过程与细菌相 似,但其RNA聚合酶 自身不能识别和结 合到启动子上,需要 在启动子上由转录 因子和RNA聚合酶 装配成活性转录复 合物才能起始转录 装配,起始,延长和 终止四个阶段
⑶ 转录延伸
聚合酶沿DNA分子向前移动,解链区前移,新生 RNA链逐渐生长,并与模板链形成RNA-DAN杂 交体,随着解链区前移,转录后的DNA恢复双螺旋 结构,RNA链被臵换.解链产生的扭曲张力由拓扑 异构酶I消除
RNA链的合成方向5′→3′
• RNA合成的速度每秒种40个核苷酸，与蛋白质 合成的速度相近（15个aa/sec），但比DNA复 制的速度（800bp/sec）要慢得多。 • RNA聚合酶在DNA分子上的运动不是匀速的，在 经过富含GC对的序列8至10个核苷酸后，会发 生一次暂停，这与转录的终止有关。
DNA中与转录调控有关的核苷酸序列，包括增强子、沉
默子等。 • 沉默子（silencer）：降低转录的速度，沉默子也称 抑制子。 • 增强子（enhaucer）：增加转录的速度。
• 顺式作用元件并不能直接发挥作用，要与反式作用因
子（trans-acting factors）相互作用来调控转录， 反式作用因子是一些特殊的蛋白质因子。
3、真核生物与原核生物转录的主要区别
（1）真核细胞RNApol种类较多，根据它们对α-鹅膏蕈 碱的 敏感性不同分为RNA pol I 、II 、III（or A、 B、C），它们是高度分工的，不同的RNA聚合酶负责 合成不同的RNA。
（2）真核启动子比原核启动子更复杂和更多样性， 不同的RNA聚合酶有不同的启动子。
㈢. 启动子和转录因子
启动子:RNA聚合酶识别,结合和开始转录的一段 DNA序列 转录因子:RNA聚合酶起始转录需要的辅助因子(蛋 白质)称为转录因子,其作用或是识别DNA的特殊 序列,或是识别其他因子,或是识别RNA聚合酶
原核生物 启动子
RNA聚合酶结合的 共有序列 转录起始位点
结构基因
DNA模板链 RNA聚合酶
⒈ 大肠杆菌两类终止子
• 转录中终止信号位于已转录的序列中,原核生物 的终止子在终止点之前均有一个回文结构,其产 生的RNA可形成由茎环构成的发夹结构,使聚合 酶减慢移动或暂停RNA的合成.
•
•
不依赖ρ因子的终止子,简单终止子
依赖ρ的终止子,RNA-DNA解螺旋酶活力
不依赖于ρ因子的终止：这类终止子结构上有2个特征 （1）DNA链的3′端附近有回文结构，富含G-C碱基， 随后紧跟的是A-T碱基，转录而形成的RNA具有茎 环的发夹形结构（hairpin structure） 。 （2）发夹结构末端紧跟6个连续的U，这发夹结构阻碍 了聚合酶的进一步延伸，RNA链的合成就终止，酶 和mRNA就从模板DNA上释放。
二. RNA的转录后加工
RNA转录后加工:细胞内,由RNA聚合酶合成 的原初转录物往往需要经过一系列的变化, 包括链的裂解,5’端与3’端的切除和特殊结 构的形成,核苷的修饰和糖苷键的改变,以及 拼接和编辑等过程转变为成熟的RNA分子, 或RNA成熟 rRNA,tRNA和mRNA的加工 原核生物和真核生物的差异
真核
DNA P A P B P C
转录
mRNA
A
B
C
㈥. RNA生物合成的抑制剂
⒈ 嘌呤和嘧啶碱基类似物 抑制核苷酸生物合成或合成相应的核苷酸渗 入到核酸分子,形成异常RNA. 5-氟尿嘧啶,6-巯 基嘌呤,2,6-二氨基嘌呤等 ⒉ DNA模板功能抑制剂 与DNA模板结合,使DNA失去模板功能,抑制其 复制和转录.烷化剂,放线菌素和嵌入染料 ⒊ RNA聚合酶的抑制剂 抑制真核生物RNA聚合酶,α-鹅膏蕈碱 细菌RNA聚合酶,利福霉素,利链菌素
5.8S 18S
45SRNA包含18S、5.8S、28SrRNA，它们被间隔序列 隔开，加工的第一步在45S RNA的特定位点上进行甲 基化，以后cleavage(剪切)基本上与原核rRNA相似。
四膜虫26SrRNA前体的自我剪接。
2. tRNA前体的加工
与原核生物类似,转录的前体分子在tRNA的 5’端和3’端的附加序列由核酸内切酶和外切 酶加以切除,有些含有居间序列经酶促反应 切掉;3’端加CCAOH序列;碱基和核酸的修饰
