02 RNA的生物合成.pptx

第1页：转录的定义与参与物质

RNA的生物合成(转录)(RNA Biosynthesis,Transcription)转录是指以DNA为模板合成RNA的过程。参与物质原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP)DNA模板RNA聚合酶(RNA polymerase, RNA-pol)其他蛋白质因子

第2页：复制与转录的区别

复制与转录的区别：下表从原料、模板、酶、产物与碱基配对五个方面比较两者的异同。

第3页：不对称转录

第一节转录基本规律与体系一、不对称转录

• DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因(structuralgene)。结构基因中能转录生成RNA的一股单链，称为模板链(templatestrand)，也称作有意义链或Watson链。另一股单链是编码链(codingstrand)，也称为反义链或Crick链。
• 转录的模板(Basic Rules and SystemofTranscription)
• 在包含多个基因的DNA分子中，各基因的模板链并不总在同一条链上，在某个基因节段以其中某一条链为模板进行转录，而在另一个基因节段上则以其对应单链为模板，这种选择性称不对称转录。

第4页：转录的特点

5335模板链编码链编码链模板链转录方向转录方向5′···GCAGTACATGTC···3′3′··· c g t g a t g t a c a g···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C编码链模板链mRNA蛋白质转录翻译

• 转录的特点
• 转录的不对称性
• 转录方向的单向性
• 转录不需要引物形成连续性
• 转录过程有特定起始和终止点

第5页：RNA转录的体系

二、RNA转录的体系

• 模板结构基因双链中的一股链。
• 原料4种核糖核苷酸：ATP、UTP、GTP、CTP。
• RNA聚合酶
• 原核生物的RNA聚合酶核心酶全酶

第6页：原核生物RNA聚合酶亚基

原核生物的RNA聚合酶：下表列出各亚基的分子量与功能。

第7页：真核生物的RNA聚合酶

真核生物的RNA聚合酶：下表比较三类聚合酶的转录产物与对鹅膏蕈碱的反应。

RNA转录时除上述物质外还需要蛋白因子参与，如原核生物使转录终止的ρ因子，真核生物聚合酶Ⅱ启动转录时的转录因子。

第8页：原核生物转录起始

第二节RNA转录过程

• 转录起始
• 转录起始需解决两个问题
• RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。
• 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(The Process of Transcription)

第9页：原核生物启动子保守序列

• DNA双链解开。
• RNA聚合酶全酶(2)与模板保守序列结合。
• 在RNA-pol作用下形成转录起始复合物。RNApol (2)-DNA-pppGpN-OH 3
• 转录起始复合物:
• 转录起始过程TGTTGACATATAAT5/5/3/3/-35区-10区转录方向基因转录区启动子+1编码链模板链原核生物启动子的保守序列

第10页：转录延长与转录空泡

• 转录延长
• 亚基脱落，RNA–pol核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板推进，NTP不断聚合RNA链不断延长。(NMP)n+NTP(NMP)n+1+PPi转录空泡(transcription bubble)：RNA-pol(核心酶)····DNA····RNA

第11页：转录的羽毛状现象

2.原核生物转录过程中的羽毛状现象53DNA核糖体RNARNA聚合酶转录延长

第12页：依赖ρ因子的转录终止

• 依赖ρ(Rho)因子的转录终止ρ因子以六聚体形式存在，协助RNA-pol识别终止信号，与转录产物结合，RNA和RNA-pol一起从模板上脱落。
• 转录终止A T Prho5/3/5/3/rho

第13页：非依赖ρ因子的转录终止

2.非依赖ρ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，可转录出具有茎环结构的RNA，来终止转录。5/3/5/3/3/5/转录产物RNA聚合酶DNA3/5/3/5/DNA5/U-U-U-U-U-U-U-U-3/RNA聚合酶

第14页：真核生物的转录因子

二、真核生物的转录起始

• 转录起始
• 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-acting factors)。
• 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(transcriptional factors, TF)。真核生物的转录起始上游区有不同DNA序列的顺式作用元件，转录起始时，RNA-pol不直接结合模板，由转录因子识别起始部位。

第15页：参与RNA-polⅡ转录的TFⅡ

参与RNA-polⅡ转录的TFⅡ：下表列出各转录因子的亚基组成与功能。

CTD（carboxyl terminal domain）指RNA-polⅡ大亚基羧基末端结构域；TBP为TATA结合蛋白，TAF为TBP辅助因子，不同基因转录中有不同的TAF辅助。

第16页：转录起始前的上游区段

转录起始点TATA盒CAAT盒GC盒增强子顺式作用元件(cis-acting element)2.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

第17页：转录起始前复合物PIC

3.转录起始前复合物(pre-initiation complex, PIC)POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡBTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA复合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPOL-Ⅱ

第18页：真核转录延长与转录后修饰

• 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。
• 转录终止和转录后修饰密切相关。三、转录后的加工修饰主要的修饰方式有剪接、剪切、修饰、添加。剪切(cleavage)剪接(splicing)

第19页：mRNA的帽子与多聚A尾

• 真核生物mRNA的转录后加工
• 5端形成帽子结构(m7GpppNm—)。
• 3端加上多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)。7－甲基鸟苷三磷酸帽子结构多聚A尾结构OOCH2OOH+NHNNOH2NNCH3OOHH2CO-OPOOPO-OP鸟嘌呤OO-OPOOAAA-OH 3/

第20页：断裂基因与mRNA剪接

• mRNA的剪接真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，称为断裂基因。
• 断裂基因(splite gene)编码区A、B、D、F非编码区C、EA B C D E F(2)外显子(exon)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(intron)隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。

第21页：鸡卵清蛋白基因的转录后修饰

鸡卵清蛋白基因hnRNA首、尾修饰hnRNA剪接成熟的mRNA鸡卵清蛋白基因及其转录、转录后修饰7.7kbL 1 2 3 4 5 6 7ABCDEFG47 185 51 129 118 143 156 1043转录GpppGAA···AAAGpppGAA···AAAGpppGAA···AAA

第22页：tRNA的转录后剪切

内切酶tRNA核苷酸转移酶、连接酶ATPADPtRNA前体

• tRNA的转录后加工
• 转录后剪切tRNA

第23页：tRNA的碱基修饰

• 碱基修饰
• 还原反应如：UDHU(3)核苷内的转位反应如：Uψ
• 脱氨反应如：AI如：AAm(1)甲基化TΨ环
• 氨基酸臂额外环OHACCAGAGGGCCCCCCGCAAGCCGCUCUCGUAUCTΨCCGGGGGGGCAAGDDGGDDDAACAGUUAIAAψGUUCCDmAACADUH环反密码环反密码子mm(1)

第24页：rRNA的转录后加工

(三) rRNA的转录后加工转录45S-rRNA剪接18S-rRNA5.8S和28S-rRNADNA内含子内含子28S5.8S18S

第25页：逆转录与逆转录酶

第三节逆转录RNADNA逆转录酶一、逆转录与逆转录酶RNA模板逆转录酶DNA-RNA杂化双链RNA酶cDNA逆转录酶双链DNA(一)逆转录现象(Reverse Transcription)

• 逆转录现象发现于逆转录病毒。
• cDNA是指以RNA为模板，经逆转录合成的与RNA碱基序列互补的DNA链。

第26页：逆转录研究的意义

二、逆转录研究的意义

• 逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中的重大发现，发展了中心法则。
• 逆转录现象说明至少在某些生物，RNA同样兼有遗传信息传代与表达功能。
• 对逆转录病毒的研究，拓宽了20世纪初已注意到的病毒致癌理论。