RNA的合成转录和加工.ppt

,生物化学,第十四章 RNA的合成：转录和加工,DNA的转录 转录后加工 逆转录,DNA的转录,转录transcription：指遗传信息从DNA转移到RNA的过程，即以DNA为模板，由依赖DNA的RNA聚合酶催化RNA合成的过程。,参与转录的各因素：,1. 依赖DNA的RNA聚合酶：,作用特点： （1）以4种核糖核苷三磷酸作为底物，反应需要Mg2的参与 （2）需要适当的DNA作为模板 （3）合成的RNA链方向也为53 （4）反应无需引物，直接以DNA为模板合成新的RNA链 （5）RNA聚合酶无校对功能,依赖DNA的RNA聚合酶催化的转录是不对称的：,在体内转录过程中，DNA双链中只有一条链或者某个区段作为模板进行转录。参与转录的DNA链被称为模板链（反义链），而另一条链则被称为编码链（正义链）。RNA含有与编码链几乎完全相同的碱基序列，除了以U代替T以外。,E.Coli RNA聚合酶：含有2 亚基，其中2 构成核心酶，负责转录过程中RNA链的延伸。,起始亚基，为转录起始所必需,功能未知,E.Coli RNA聚合酶的三维构像图,2. 转录单位：RNA链的合成是从模板特定的部位起始的，经过链的延伸终止于特定的模板部位。一般将从转录起始点到转录终止点的整个区域称为转录单位。,参与转录的各因素：,参与转录的各因素：,3. 启动子结构：启动子是指RNA聚合酶识别、结合并由此启动转录的一段DNA序列，位于转录起点的5端上游区，启动子本身一般是不被转录的。,E. Coli 中的两个启动子序列： -10序列（Pribnow框）：TATAAT -35序列（识别序列）：TTGACA,E. Coli 中不同基因的启动子序列,-10序列（Pribnow框）,-35序列（识别序列）,-35序列（识别序列）,转录的起始,原核生物转录的过程：,1. 模板的识别和转录泡的形成：,亚基,转录泡结构,RNA聚合酶,模板链,非模板链,原核生物转录的过程： 2. 转录的起始： RNA聚合酶到达转录起始点，开始催化核苷三磷酸按照模板链上的碱基顺序合成RNA。此时亚基从全酶上脱离下来，解离后的亚基再与另一个核心酶组成全酶开始下一轮转录。 3. RNA链的延伸：转录泡延着模板链3 5方向不断移动，转录泡内RNA链的5端方向1012个核苷酸始终与模板链形成杂合体。 4. 转录的终止：当RNA聚合酶达到终止子时，RNA转录将终止,转录的进行,终止子：具有终止功能的特定的DNA序列，为RNA聚合酶提供终止转录信号的DNA序列。,（1）不依赖于因子的终止子：含有一个或多个富含GC的回文对称序列；含有一个多聚的A或T序列在回文序列后。,AGCCCGCCTAATGGCGGGCT TCGGGCGGATTACCGCCCGA,AGCCCGCCUAAUGGCGGGCU,转录的终止,不依赖于因子的转录终止,（2）依赖于因子的终止子：这类终止子必须在因子存在下转录才发生终止。这类终止子的回文结构中不含GC富集区，回文结构后也无寡聚U。 因子：一种相对分子量约为45kD的蛋白质因子，起协助终止的作用。,依赖于因子的转录终止,真核生物的转录： 真核生物含有三种RNA聚合酶，根据它们对于-鹅膏蕈碱 敏感度的不同，分为RNA聚合酶、。 真核生物的RNA聚合酶不能直接识别启动子起始转录，必须在其他的转录因子的帮助下开始转录。 真核生物DNA含有复杂的转录调控结构,真核生物三种RNA聚合酶的比较,转录后加工,在体内，尤其是真核生物体内，由DNA直接转录合成的RNA大多数要经过一系列的后加工才能生成成熟的RNA的过程，称为转录后加工。,原核生物体内的RNA后加工：原核生物的mRNA通常一经转录即进行翻译，大多不进行转录后加工。但tRNA和rRNA都要在转录后经过一系列加工才能成为有功能的分子。,原核生物中rRNA前体的加工：E. Coli 中rRNA 有7个转录单位，每个转录单位由16s rRNA、23s rRNA、5s rRNA以及一个或几个tRNA基因组成。,真核生物体内RNA的转录后加工：真核生物体内的tRNA和rRNA和原核生物有些类似，但真核生物的mRNA前体必须经过复杂的加工过程。,1. 真核生物中rRNA前体的加工：哺乳动物的rRNA 前体约为45S，在细胞核中加工最后形成18S、28S和5.8S rRNA.,2. 真核生物中tRNA前体的加工：通过核酸内切酶和外切酶去除5及3端的附加序列；在3端加上CCA序列；核苷的修饰,3. 真核生物中mRNA前体的加工：在细胞核内，mRNA的初始转录物被加工为分子大小不等的中间产物，称为核不均一RNA （hnRNA)。 hnRNA在转变为成熟的mRNA的过程中，需经以下的进一步加工：,（1） 5端加“帽”：,真核生物mRNA 5端“帽”结构,5,5-三磷酸键,7-甲基鸟苷,真核生物mRNA 5端“帽”结构,真核生物mRNA 5端加“帽”过程,鸟苷酰转移酶,磷酸水解酶,鸟嘌呤-7-甲基转移酶,2-O-甲基转移酶,（2） 3端加polyA 尾：,AAUAAA：最主要的polyA信号,Poly A聚合酶,内切酶,（3） 内含子的剪切：大多数真核基因是断裂基因，其转录产物中同时含有内含子（插入序列）和外显子（编码序列）。在mRNA的后加工过程中，将通过拼接（splicing）去除内含子，使外显子成为连续序列。,真核生物的mRNA剪切,外显子,内含子,初级转录物,中间体,剪接的RNA,内含子,外显子,真核生物的mRNA剪切模式（1）,2,5-磷酸二酯键,真核生物的mRNA剪切模式（2）,相同的转录产物，不同的剪接方式，最终可生成不同的蛋白质,降钙素,甲状腺,脑,降钙素基因相关肽,真核生物mRNA剪切举例,卵清蛋白,逆转录,逆转录：是指以RNA为模板合成DNA的过程。，催