生物化学：第十章rna生物合成

第十章 RNA生物合成周口师范学院生命科学系(2008. 12)主要内容第一节第一节 DNA指导下指导下 RNA的合成（转录）的合成（转录）第二节第二节 RNA转录后加工转录后加工第三节第三节 RNA指导下指导下 RNA的合成的合成 (RNA的复制的复制 )第四节第四节 核酸生物合成的抑制剂核酸生物合成的抑制剂DNA dependent DNA polymeraseDDDPDNA dependent RNA polymeraseDDRPRNA dependent RNA polymeraseRDRPRNA dependent DNA polymeraseRDDPDNA复制（ DDDP）转录（ DDRP） RNA 蛋白质翻译RNA 复制（ RDRP）反转录（ RDDP）第一节 DNA转录一、转录的 概念二、 RNA聚合酶及催化反应三、 RNA合成过程一、转录的概念转录转录 是在是在 DNA的指导下和的指导下和 RNA聚合酶的聚合酶的催化下，按照碱基配对的原则，合成一条催化下，按照碱基配对的原则，合成一条与模板与模板 DNA互补的互补的 RNA 的的 过程。过程。RNA的转录从的转录从 DNA模板的特定位点开始模板的特定位点开始，并在一定的位点终止。此转录区域为一，并在一定的位点终止。此转录区域为一个个 转录单位转录单位 。DNA的有义链和反义链启动子 （promoter)终止子(terminator)模板链（ templatte strand） 反意义链 (antisense strand)有意义链 (sense strand)非信息区DNA5533模板链 ： 双链 DNA中具有转录活性的的链称为模板链，又称 反义链（或负链） 。编码链 ： 双链 DNA中无转录活性的链称为编码链，又称 有义链（或正链） 。a、 相同点： 都需要模板 都以三磷酸核苷酸为底物（ NTP或 dNTP） 合成方向都是 53转录与复制的比较b、不同点 转录不需引物； 只转录 DNA分子中的一个片段（称为转录单位或操纵子 ,operon)； 双链 DNA中只有一条链具有转录活性（称为模板链）； 哪个基因被转录与特定的时间、空间、生理状态有关。 RNA聚合酶无校对功能。大肠杆菌的 RNA聚合酶二、 RNA聚合酶及催化反应由 5种亚基 2 组成全酶； 没有 、 亚基的酶称为 核心酶， 只催化链的延长； 称为 起始因子 ， 能识别 DNA链的转录起始信号（ 启动子 ）大肠杆菌 RNA聚合酶的结构示意图核心酶 ( 2 )起始因子 和模板 DNA结合 起始和催化聚合反应 ？全酶 (2 )大肠杆菌 RNA聚合酶各亚基的功能亚 基 基因 Mr 亚 基 功能数目 rpoA 40,OOO 2 酶 的装配，与启 动 子上游元件和活化因子 结 合 rpoB 155,000 1 结 合核苷酸底物，催化磷酸二 酯键 形成 rpoC 160,000 1 与模板 结 合 rpoD 32,OOO- 1 识别 启 动 子，促 进转录92， 000 的起始 9,OOO 1 未知原核细胞 RNA的催化反应1960年， RNA 聚合酶被发现。在 E.coli中， RNA 聚合酶催化 RNA的合成需要： 模板：双链或单链 DNA 活性单体物质：四种 NTP 二价金属离子 ： Mg2+或 Mn2+， 在生物体中 (in vivo） 发现的是 Mg2+ 合成方向： 5 3解螺旋恢复螺旋转录泡模板链编码链RNA聚合酶作用示意图RNA聚合酶催化的反应ACGACGUU模板 DNA5353新 合成 RNA酶类分布产物 -鹅膏蕈 碱对酶的作用分子量 反应条件I核仁核质核质rRNA5.8SrRNA18SrRNA28SrRNAmRNAsnRNAtRNA 5SrRNA不抑制低浓度抑制高浓度抑制500000700000700 000_低离子强度 ,要求 Mg2+或 Mn2+高离子强度高 Mn2+浓度真核细胞的 RNA聚合酶同样，真核 RNA聚合酶无校对功能。RNA聚合酶的特点 反应底物： NTP， DNA为模板、 Mg2+促进聚 合反应。 RNA聚合酶不需要引物，合成方向 53 。 真核生物与原核生物的 RNA聚合酶结构不同. 利福平 抑制原核生物 RNA聚合酶活性； -鹅膏蕈碱 抑制真核生物 RNA聚合酶活性。 起始位点的识别 转录起始 链的延伸 转录终止三、 RNA的转录过程 ：（ 以大肠杆菌为例）起始位点的识别与启动子RNA的合成不需要引物 。体外实验证明，不含 亚基的核心酶会随机地在一个基因的两条链上启动，当有 亚基时就会选择正确的起点。 亚基起着识别 DNA分子上的起始信号（ 启动子）的作用。启动子 -指 RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段 DNA序列RNA聚合酶起始转录需要的辅助因子（蛋白质）称为转聚合酶起始转录需要的辅助因子（蛋白质）称为转录因子录因子 (transcriptional factor)。启动子的结构至少由三部分组成：-35序列提供了 RNA聚合酶全酶识别的信号； -10序列是酶的紧密结合位点 （富含 AT碱基，利于双链打开） ；第三部分是 RNA合成的起始点。AACTGT ATATTATTGACA TATAAT+1转录起始点5 33 535序列 Sextama 框10序列Pribnow框转录起始RNA聚合酶 全酶扫描解链区，找到起始点，然后结合第一个核苷三磷酸。加入的第一个核苷三磷酸常是 GTP或 ATP， 很少是CTP， 不用 UTP。 所形成的 启动子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合物，第一个核苷三磷酸一旦掺入到转录起始点， 亚基就会被释放脱离核心酶。因子仅与起始有关， RNA的合成一旦开始，便被释放E-35 -10 pppG或 pppA5533模板链下一页上一页RNA转录起始RNA链的延伸延伸 ：核心酶沿着 DNA链由 3 5 的方向移动， RNA链沿 5 3 延长，转录区间的 DNA双链解螺旋，而转录完的区间 DNA又恢复双螺旋结构 .RNA链的延伸图解35RNA-DNA杂交螺旋聚合酶的移动方向新生 RNA复链 解链有义链模板链（反义链）延长部位转录终止与终止子终止子 :在 DNA分子上（基因末端）提供转录停止信号的 DNA序列称为 终止子（terminators),它能使 RNA聚合酶停止合成RNA并释放出 RNA。 终止 ：核心酶到达终止子， RNA与核心酶从DNA上脱落 .需要 因子（ 终止因子 ，协助 RNA聚合酶识别终止信号的蛋白质）， 因子能与 RNA聚合酶结合但不是酶的组分，它的作用是阻止 RNA聚合酶向前移动，于是转录终止，并释放出已转录完成的RNA链。不依赖于 因子。强终止子序列有两个明显的特征：（ 1）在终止点之前具有一段富含 G-C的 回文区域 。（ 2）富含 G-C的区域之后是 一连串的 dA碱基序列，它们转录的 RNA链的末端为 一连串 U（ 连续 6个）。弱终止子：缺少回文结构强终止子：有回文结构大肠杆菌两类终止子的回文结构A. 不依赖于 Rho（ ） 的终止子 B. 依赖于 Rho（ ） 的终止子富含G-C系列 U不依赖 -因子的终止子：含富 GC的回文序列和寡聚 U序列。RNA合成过程起始双链 DNA局部解开磷酸二酯键形成终止阶段解链区到达基因终点延长阶段5 3RNA启动