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第十二章转录1957年Crick提出了中心法测(centraldogma)DNA→RNA→蛋白质1970Crick又作了部分修改：DNARNA蛋白质
第一节信使的发现1955年Brachet用洋葱根尖和变形虫进行实验：若加入RNA酶，则蛋白质合成就停止；若再加入从酵母的RNA，又可合成蛋白质。这表明什么？
同年Goldstein和Plaut用同位素标记变形虫RNA前体，发现标记的RNA在核内。标记追踪实验：经过一段时间发现被标记的RNA在细胞质中，此表明什么？
1956年E. Volkin和L.Astrachan：用同位素脉冲一追踪标记表明T2噬菌体新合成的RNA的碱基比和的DNA碱基比相似，而和细菌的碱基比不同，。由于T2感染细菌时注入的是DNA，而在细胞里合成的是RNA，此表明什么？
最令人信服的证据是Hall.B.D和Spiegeman,S的DNA-RNA的杂交实验。，将T2噬菌体感染E.coli后产生的RNA分离出来，分别与T2和E.coli的DNA进行分子杂交，结果这种RNA只能和T2的DNA形“杂种”链，而不能和E.coli的DNA进行杂交。
Jacob和Monod预言:（1）这种“信使”应是一个多核苷酸；（2）其分子平均不小于5105bp,足以携带一个基因的遗传信息；（3）它们至少是暂时连在核糖体上；（4）其碱基组成反映了DNA的序列；（5）它们能高速更新。Jacob和Monod将它定名为:信使RNA（MessengerRNA）或mRNA。
第二节RNA的酶促合成一.RNA合成的基本特点1960年Weiss,S,B等发现RNA聚合酶（RNAPol）。其特点是：（1）以核糖核苷三磷酸（rNTR）为底物；（2）以DNA为模板；（3）按5′-3′方向合成；（4）无需引物的存在能单独起始链的合成；（5）第一个引入的rNTP是以三磷酸形式存在；（6）在体内DNA双链中仅一条链作为模板；（7）RNA的序列和模板是互补的。
Gene
怎样用实验证实mRNA的合成总是延着5-3′方向进行的？E.coli在0C时需13秒钟才能加上一个核苷酸，但在37C每秒就可加上40个核苷酸;利用这个差别以14C来标记U,在0C培养E.coli，。提取这种正在伸长的mRNA分子发现14C标记首先出现在伸长的3′端，因此可以证明合成是延着5′-3′方向进行的。
RNA合成和DNA复制的区别（1）转录时只有一条DNA链为模板，而复制时两条链都可作为模板；（2）DNA-RNA杂合双链不稳定，RNA合成后释放，而DNA复制叉形成后一直打开，新链和母成子链；（3）RNA合成不需引物，而DNA复制需引物；（4)转录的底物是rNTP，复制的底物是dNTP；（5）聚合酶系不同。
第三节细菌基因的转录一．细菌的RNA聚合酶RNApol和DNApol也有2点不同：（1）RNApol没有任何校对功能；（2）能起始新的RNA链。
RNA pol 执行多功能(1)识别DNA双链上的启动子；(2)使DNA变性在启动子处解旋成单链；(3)通过阅读启动子序列，RNApol确定它自己的转录方向和模板链。(4)最后当它达到终止子时，通过识别停止转录。
二. 原核生物转录的起始延伸(一) 启动子（promoter）的结构和转录起始(1)结构典型,都含识别（R),结合（B)和起始（I）位点;(2)序列保守;(3)位置和距离都比较恒定；(4)直接和多聚酶相结合；(5)常和操纵子相邻；(6)位于基因的5′端；(7)决定转录的启动和方向。(8)特特殊的操纵子的R,B序列不同。
E.coli中不同的因子可识别不同的启动子
典型启动子的结构-35 -10转录起点TTGACA 16-19bp TATAAT 5-9bp
3. 转录起始位点（I）。转录开始时模板上的第一个碱基在原核中常为A或G而且位置固定
转录的起始1.全酶与模板的DNA接触，生成非专一的,不稳定的复合物在模板上移动；2.起始识别：全酶与－35序列结合，产生封闭的酶-启动子二元复合物（closedbinarycomplex）；3.全酶紧密地结合在-10序列处，模板DNA局部变性，形成开放的启动子二元复合体；4.酶移动到I，第一个rNTP转录开始,σ因子释放,形成酶-启动子-rNTP三元复合体（ternarycomplex）。
RNA核心酶和全酶在DNA上的分布:(1)σ和1/3的RNApol结合成全酶，或在非特异位点的松散复合体中，或在启动子中的二元复合体中；(2)其中半数的核心酶从事转录；(3)余下的核心酶大量存在于闭合松散复合体中；(4)估计数量很少的全酶是游离的。
强终止子的结构…NNAAGCGCCGNNNCCGGCGCTTTTTTNNN……NNTTCGCGGCNNNGGCCGCGAAAAAANNN…DNA…NNAAGCGCCGNNNCCGGCGCUUUUUUNNN…RNA
强终止子的结构特点(1)有回文结构存在；（2）茎的区域富内含G-C；(3)强终止子3′端上有6个U；以上结构特点在终止中起何作用？
NNNNNG·CC·GC·GG·CC·GG·CC·U…NNNNC·UUUUU…-OH3’强终止子结构的模式图
RNA Pol转录DNAρ因子附着到RNA识别位点上ρ因子跟在RNAPol后沿RNA移动RNA Pol在终止位点停下，并被ρ因子追上在转录泡中ρ因子使DNA-RNA杂种双链解开转录终止,释放出RNA Pol,ρ子和RNA
野生型突变型核糖体结合到mRNA上核糖体阻碍核糖体在突了ρ因子的变位点解离附着和移动ρ因子附着ρ因子和核核糖体阻碍核糖体接触ρ因子移动转录继续转录提前终止
四RNA聚合酶和噬菌体转录策略小的噬菌体利用宿主的RNApol进行转录。大的噬菌体自己编码RNAPol。宿主的RNA转录T7的部分染色体，包括基因1。T7的基因1编码RNA聚合酶。其它基因的产物可抑制宿主RNA聚合酶。T4噬菌体编码一种蛋白和E.coli的RNApol酶相互作用，使宿主的聚合酶只转录噬菌体的基因，而不能转录细菌的基因。
第四节真核生物的转录。真核生物的转录和原核转录的不同点：(1)原核只有一种RNA聚合酶，而真核细胞有三种聚合酶；(2)启动子的结构特点不同，真核有三种不同的启动子和有关的元件；(3)真核的转录有很多蛋白质因子的介入。
一.真核的RNA聚合酶表12-2 真核生物的三种RNA聚合酶的特点RNA Pol位置产物相对活性对α-鹅膏蕈的敏Pol Ⅰ核仁28s,18s,5.8s rRNAs 50～70% 不敏感Pol Ⅱ核质hnRNA,mRNA,某些SnRNA 20～40%高度敏感Pol Ⅲ核质tRNA,5SrRNA,某些SnRNAs ～10% 片段特异，中等敏感表12-3 转录的抑制剂抑制剂靶酶抑制作用利福霉素细菌全酶和β亚基结合，抑制起始链霉溶菌素细菌核心酶和β亚基结合，抑制起始放射线素D真核PolⅠ和DNA结合，阻止延伸α-鹅膏蕈真核PolⅡ和RNA PolⅡ结合
B220～240Kda—与模板结合，与链的起始，延伸有关，相当于原核RNA Pol的β′亚基C端含有羧基末端功能区大亚基B140～150Kda—与DNA、底物和新生的RNA结合，相当于原核RNAPolβB44.5—酶的连接，相当于原核RNA的α亚基RNA PolⅡ ABC 27KDa 磷酸化蛋白，1类—三种RNA Pol共有，如ABC 25.5KDa 与DNA结合有关ABC 23KDa B 12.6小亚基2类—Pol Ⅱ特有B 23B 14.5B 103类—在某些条件下可除去的亚基B 23参与酶的基本结构B 16.5细胞器的RNA Pol—和噬菌体的RNA相似，因有单一固定的功能，分子量较小表12-3 真核生物聚合酶的成分及功能
二．真核生物的启动子启动子Ⅱ最为复杂，它和原核的启动子有很多不同：（1）有多种元件：TATA框，GC框，CATT框，OCT等；（2）结构不恒定；（3）它们的位置、序列、距离和方向都不完全相同；（4）有的有远距离的调控元件存在，如增强子；（5）这些元件常常起到控制转录效率和选择起始位点的作（6）不直接和RNApol结合；(7)需多种转录因子介入。
真核启动子含有不同的组件SV40 早期启动子胸苷激酶组蛋白H2B-140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 +1Oct CAAT GC TATA
(一)Ⅱ类基因的启动子和调控区TATA框核心元件启始子（initiator，Inr）:一般由PY2CAPY5构成，位于-3～+5，可能提供RNApolⅡ识别。CAATbox、Ⅱ类启动子上游元件组成GC boxOct．增强子（enhomcer）远端调控区减弱子（dehancer）静息子（sisencer）上游激活序列（upstreamactivatingseguencesUASs）
核心元件
.上游启动子元件（UPE）表12-4 哺乳动物RNA Pol Ⅱ上游转录因子结合的元元件保守序列结合DNA的长度蛋白质因子TATAboxTATAAAA～10bpTBPCAAT boxGGCCAATCT～22bpCTF/NF1GC boxGGGCGG～20bpSP1OctamerATTTGCAT～20bpOct-1OctamerATTTGCAT23bpOct-2KB GGGACTTTCC～10bpNFKBATFGTGACGT～20bpATFB.Lewin:《GENES》Ⅵ.1997,Table28.2
增强子它是在1981年由Benerji,Rusconi小组和Chambom等发现的，又称远上游序列（farupstreamseguence）。其特点是：①具有远距离效应。②无方向性。③顺式调节。④无物种和基因的特异性。⑤具有组织的特异性。⑥有相位性。其作用和DNA的构象有关。⑦有的增强子可以对外部信号产生反应。
增强子为什么具有远距离作用呢？（1）拓朴效应；拓朴效应说认为增强子的作用是诱导染色质结构变化，使核小体产生DNaseI敏感区。（2）滑动模型；（3）成环模型。EnhancerPromotor
表12-5 人类Ⅱ型启动子的转录因子因子
表12-5 人类Ⅱ型启动子的转录因子因子分子量功能RNAPolⅡ ≥10K依赖模板合成RNATFⅡA12,19,35K 稳定TFⅡD和DNA的结合，激活TBP亚基TFⅡB33K结合模板链（-10～+10），起始PolⅡ结合，和TFⅡE/F相互作用TFⅡD(TBP,30K) TBP亚基识别TATA，将聚合酶组入复合体中，TAFs识别特殊启动子TFⅡE34K(β) 结合在PolⅡ的前部，使复合体的保护区延伸到下游57K(α)TFⅡF38, 74K大亚基具解旋酶活性（RAP74）,小亚基和PolⅡ结合，介导其加入复合体TFⅡH具激酶活性，可以磷酸化PolⅡC端的CTD，使PolⅡ逸出，延伸TFⅡI120K识别Inr，起始TFⅡF/D结合TFⅡJ在TFⅡF后加入复合体，不改变DNA的结合方式TFⅡSRNA合成延伸
说明：本页原表由课件图片提取，文字与数字粘连、列边界无法安全切分，此处保留原文；表格结构需对照课件原图人工补录。
转录因子转录复合体TBPTAFsTFIIATFIIB TFIIFPol IITFIIERNA pol Ⅱ的转录起始
(三) RNA polⅠ启动子核心启动子（core promoter）或核心元件（core element），位于-45到+20，负责转录的起始。上游控制元件（upstream,control element UCE），从-180延伸到-107，可增加核心元件的转录起始的效率。
－170－160－150－140－130－120－110………－60－－50－40－30－20－10 1 ＋10＋20上游控制区核心启动子UBF1 UBF1结合于G－C 丰富区SL1 SL1与UBF1协同结合TFⅡBPol 1?
1 型内部启动子2 型内部启动子转录起始点转录起始点boxA boxC boxA boxBTFIIIA TFIII C TFIII CTFIII B TBP τA τBTFIII C TFIII BPlo III Pol III
表12-6 RNA
表12-6 RNA pol Ⅲ 启动子的转录因子的结构和功能因子结构功能TFⅢA 38Kda,有9个锌指结合于1型内部启动子(5sRNA基因)的C框，使ⅢC结合在C框下游，辅助Ⅲ B定位结合TFⅢB 含TBP和另外二种蛋白定位因子，使Pol结合在起始位点上TFⅢC 含τA和τB,有5个亚基τB结合Ⅱ型内部启动子(tRNA基因)的B框，起增强子的作用。τA结合A框，起启动子的作用；辅助Ⅲ B定位结合TBP是ⅢB,ⅡD,SL1的亚基和特异DNA序列及RNA Pol结合，使Pol结合在正确的位点上TFⅡD含TBP亚基结合TATA框，确定选择PolⅢ PBP次近端结合蛋白可能和ⅡD一道辅助Ⅲ B定位结合的另一途径
说明：本页原表由课件图片提取，文字与数字粘连、列边界无法安全切分，此处保留原文；表格结构需对照课件原图人工补录。
TBP Pol III 启动子TFIIIB TFIIICTBP RNA Pol IIIPol I 启动子SL1 RNA Pol ITBP UBF1 Pol II 启动子TFIIDTATA 转录起始点RNA Pol II
转录起始点OSE PSE TATAOCT-1 PBP TFⅡDOSE (OCT sequuence element) TFⅢBPSE(prixima sequuence element)RNA pol Ⅲ
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