RNA的加工ppt课件.ppt

Chapter7RNAprocessing 1 一 RNA的加工 将各种前体RNA分子加工成成熟的 有活性的RNA的过程二 场所 主要是在细胞核内进行 第一节概述 2 三 RNA加工的类型 1 剪切 就是剪去部分序列 2 剪接 是指剪切后又将某些片段连接起来 3 末端添加核苷酸 如tRNA的3 末端添加 CCA 4 修饰 在碱基及核糖分子进行化学修饰 5 RNA编辑 某些RNA 特别是mRNA自DNA模板上所获得的遗传信息 在转录作用后又发生了变化 3 一 原核生物rRNA的加工 第二节rRNA的加工 16SrRNA 23SrRNA 5SrRNA tRNA tRNA 大肠杆菌最初的转录物 30S 4 1 核糖核蛋白复合体 RNP 形成初生转录物形成一些茎环结构 随后与一些蛋白结合形成核糖核蛋白复合体 RNP 茎环结构 RNP 5 原核生物rRNA的加工 RNA酶 6 2 甲基化修饰 通常是A 甲基供体 S 腺苷甲硫氨酸3 剪切 1 Rnase 剪切释放出5S 16S 23S前体分子 2 随后RNA酶M5 M16 M23分别在每一前体分子的5 端和3 端进行剪切 7 二 真核细胞rRNA的加工 一 概述1 rRNA基因 RNA聚合酶 转录 转录物需要加工2 5srRNA基因 RNA聚合酶 转录 转录物不需加工 8 Mammals 18SrRNA 5 8SrRNA 28SrRNA 47Spre rRNA 13500nt 100site2 O methlsnoRNP MaturerRNAs ETS1 ITS1 ITS2 ETS2 45Spre rRNA 41Spre rRNA 20S 32Spre rRNA 5 8S 28SBasepair 二 真核细胞rRNA前体的加工过程 18SrRNA 5 8SrRNA 28SrRNA 9 1 广泛地进行甲基化修饰 主要是在28S及18S中 2 除掉外部转录间隔区 ETS 1和2 再切去内部转录间隔区 ITS 释放出32S和20S的两个前RNA 3 随后45SrRNA前体经核酸酶顺序剪切下生成18S 5 8S 28SrRNA 真核细胞rRNA前体的加工过程 10 第三节tRNA的加工 一 原核tRNA的加工1 斩头 形成5 末端 RNaseP 2 去尾 切除3 多余的核苷酸直至CCA 形成3 OH末端 RNaseD 3 修饰 甲基化等 11 二 真核tRNA的加工和原核的区别 1 真核tRNA前体中无二聚体和多聚体 2 增加了剪接内含子的过程 3 真核生物CCA多由tRNA核苷酸转移酶添加 而原核多由tRNA基因编码 12 第四节前体mRNA的加工 13 一 原核生物与真核生物基因表达的差异 14 二 核内不均一RNA hnRNA RNApol 的产物1 hnRNP hnRNA 蛋白前mRNAsnRNA2 snRNP snRNA 蛋白功能 参与前mRNA的剪接 hnRNA 15 三 真核生物前mRNA加工过程 16 前mRNA加工过程5 端加帽 5 capping 3 端加尾剪接 splicing 甲基化修饰 methylation 17 一 5 端加帽 5 capping P83 18 1 三种5 帽结构形式 帽0m7GpppNpN帽1m7GpppNmpN帽2m7GpppNmpNm 19 2 5 帽的作用 1 防止被5 外切核酸酶降解 2 翻译时可被起始因子和核糖体识别 3 有助于mRNA越过核膜 进入胞质 20 3 5 capping m7G 5 5 mRNAguanyltransferase鸟苷转移酶 Base1 2 OH甲基化 A N6 甲基化 Base2 2 OH甲基化 21 5 pppNp 真核生物mRNA转录后加工 加帽 22 1 mRNA5 末端pppNp在磷酸酶作用下脱Pi 形成ppNp 2 在鸟苷酸转移酶作用下 与Gppp反应形成GpppNp 连接方式为5 5 三磷酸桥 3 在甲基转移酶作用下 由腺苷蛋氨酸 SAM 提供甲基 在鸟嘌呤的N 7上甲基化 4 在连接于鸟苷酸的第一个 或第二个 核苷酸2 OH上又进行甲基化 最后形成m7GpppNmp 23 二 3 端加尾 1 3 端 polyApoly A 聚合酶 Poly A polymerase PAP poly A 大部分真核mRNA有poly A 尾巴poly A 无poly A 尾巴 如组蛋白的mRNA2 作用 1 稳定mRNA 2 有助于mRNA从核到细胞质转运 24 3 3 末端多聚A尾的生成 1 识别因子识别AAUAAA 2 剪切因子 CF 在加尾位点AAUAAA下游11 30nt处剪切RNA 3 poly A 聚合酶合成poly A 尾巴 25 第五节内含子的剪接 一 核酶 Ribozyme 是指本质为RNA或以RNA为主含有蛋白质辅基的一类具有催化功能的物质 1 发现1981年T Cech和S Atman四膜虫rRNA2 类型 剪切型 相当于内切核酸酶 剪接型 相当于内切核酸酶及连接酶 其他类型 如核苷酸转移 脱磷酸作用 26 3 核酶与传统酶的区别 1 一般的酶是纯的蛋白质 而核酶是RNA或带蛋白的RNA 2 有的核酶既是催化剂又是底物 而酶仅催化反应 27 4 意义 突破了酶的概念 揭示了内含子自我剪接的奥秘 促进了RNA的研究 为生命的起源和分子进化提供了新的依据 28 二 前mRNA的剪接 splicing 一 前mRNA的内含子GU AG类 主要 AU AC类 次要 29 GU AG类内含子剪接位点的特征 1 5 剪切点 供体位点 为GU 2 3 剪切点 受体位点 为AGGT AGrule GT AG规则 指在核基因内含子开始和结束出现的两个固定的脱氧核苷酸 5 端为GT 3 端为AG 与前体RNA内含子剪接有关 3 分支部位 多聚嘧啶序列 Py80NPy80Py87Pu75APy95 30 二 剪接体的形成1 剪接体 spliceosome 是由几种非特异的小核糖核蛋白 UsnRNP 与mRNA前体结合而成2 剪接因子 1 UsnRNPs U1 U2 U5 U4 U6 2 化学组成 U RNA proteinsU RNAs uracilrichRNA snRNAs 3 特点 snRNP中的RNA成分与5 端和3 端剪接点及分支点的多种保守碱基配对 31 UACUAAC GU AG 3 剪接体的形成 32 3 剪接体的形成 1 U1snRNP识别外显子的5 末端剪接序列 并与其互补而结合 2 U2snRNP识别并结合于分支部位 3 U5snRNP 识别并结合于内含子3 末端剪接位点 4 U4 U6也参加到剪接体中 起配合作用 5 mRNA与snRNP形成复合体 剪接体 33 套索结构 套索的形成及剪接 1 2 1 2 34 三 前mRNA的内含子的剪接1 分支点A的2 OH攻击5 端交界处的磷酸二酯键 形成套索 lariat 结构2 切下的外显子1的3 OH攻击内含子3 端的交界处磷酸二酯键 同时释放出套索状的内含子 35 三 I型内含子的剪接 一 结构特点无GT AG结构边界序列为5 U 3 G 36 二 I型内含子剪接的机制1 自由鸟苷酸的3 OH作为亲核基团攻击内含子5 端的磷酸二酯键 从上游切开RNA链2 上游外显子的3 OH作为亲核基团攻击内含子3 位核苷酸上的磷酸二酯键 使内含子被完全切开3 上下游外显子通过新的磷酸二酯键相连 rRNA 37 三 I型内含子剪接的特点1 内含子自我催化断裂和连接 ribozymes 2 需要带有3 OH的鸟苷参与3 转酯反应 transesterification 38 四 II型内含子 介于GT AG和I型内含子之间的类型 一 结构特点 1 边界序列为5 GUGCG YnAG 2 分支点顺序 branch pointseguence 保守序列PyPuPyPyTAPy 3 分子内配对 分支点顺序的中间和两侧各有3 5bp的序列与上游序列互补 A除外 39 40 二 II型内含子剪接机制 1 分支点A的2 OH对5 端交界处的磷酸二酯键发动亲核进攻 产生了套索 lariat 结构2 切下的外显子1其3 OH继续对内含子3 端的交界序列进行亲核进攻 同时释放出套索状的内含子 41 第六节RNA的编辑 一 RNA的编辑 RNAediting 的概念是指转录后的RNA在编码区发生碱基的加入 丢失或转换等现象二 编辑的生物学意义 1 校正作用 2 扩充遗传信息 42 机制 脱氨基作用的结果 胞苷和腺苷脱氨酶催化 进行编辑的脱氨酶能特异性识别靶位点 三 编辑的机制 一 碱基转换 肝脏 肠 哺乳类载脂蛋白apo B转录物的编辑 43 二 碱基插入 编辑前RNA 指导RNA 指导RNA的作用模式 利什曼原虫细胞色素bmRNA的编辑 44 1 指导RNA的作用模式 1 指导RNA guideRNA 提供mRNA的编辑信息 并作为模板 2 非常规的互补 GU配对2 编辑复合体