RNA的生物合成和加工.ppt

Chapter36RNA的生物合成与加工 一 在DNA指导下RNA的合成 转录 转录 生物体以DNA为模板合成RNA的过程 转录所需的酶叫RNA聚合酶 依赖DNA的RNA聚合酶 复制和转录的异同点 transcription 相同点 1 都以DNA为模板2 原料为核苷酸3 合成方向均为5 3 方向4 都需要依赖DNA的聚合酶5 遵守碱基互补配对规律6 产物为多聚核苷酸链 不同点 复制转录模板两股链均作为模板模板链作为模板原料dNTPNTP聚合酶DNA聚合酶RNA聚合酶产物子代DNA双链mRNA tRNA rRNA配对A T G CA U T A G C引物需RNA引物不需要引物方式 特点 半保留复制不对称转录 转录单位 RNA链的转录起始于DNA模板的一个特定位点 启动子promoter 并在另一位点处终止 终止子terminator 此转录区域称为转录单位 Chapter36RNA的生物合成与加工 一 在DNA指导下RNA的合成 转录 一 模板和酶 1 转录模板两股DNA单链中只有一股可转录 可作为模板转录成RNA的一股称为模板链 对应的一股互补链称为编码链 能转录出mRNA然后指导蛋白质合成的部分称为结构基因 其余的DNA可能转录 rRNA tRNA 也可能不转录 不对称转录 DNA分子上一股可转录 另一股不转录 模板链并非永远在同一单链上 反意义链或负链 有意义链或正链 一 在DNA指导下RNA的合成 转录 一 模板和酶 2 RNA聚合酶 1 原核生物的RNA聚合酶大肠杆菌分子量为480kD 由四个亚基组成 2 全酶 去掉 亚基称为核心酶 RNA聚合酶各亚基及其功能 2 真核生物的RNA聚合酶三种RNA聚合酶 它们专一地转录不同的基因 其转录过程和产物已各不相同 三种RNA聚合酶对鹅膏覃碱的敏感性反应不同 一 在DNA指导下RNA的合成 转录 一 模板和酶 2 RNA聚合酶 一 在DNA指导下RNA的合成 转录 一 模板和酶 3 RNA聚合酶与模板的辨认结合 原核生物的RNA聚合酶是结合到DNA的启动区开始转录的 靠其 亚基辨认启动区 启动区具有共有的序列称为保守序列或一致性序列 亚基的作用是识别启动子 启动RNA的合成 核心酶的作用是只能使已开始合成的RNA链延长 456页表36 1 因子识别不同启动子的能力不同 体现在不同基因具有不同的转录效率 一 在DNA指导下RNA的合成 转录 二 转录过程 RNA聚合酶催化的转录过程可分为起始 延长和终止三个步骤 请看456页图36 2 1 转录的起始原核生物的转录起始RNA聚合酶与模板DNA的特定部位 即启动子 promoter 也称启动基因 的某一部位结合 启动子是指RNA聚合酶能识别 结合和开始转录的一段DNA序列 RNA酶结合到DNA链上 DNA双链部分解开形成转录空泡 原核生物由 因子辨认转录起始位点 真核生物在 35区有5 TTGACA 在 10区有TATAAT盒转录起始不需引物 第一个磷酸二酯键形成后 亚单位即脱落下来 一 在DNA指导下RNA的合成 转录 二 转录过程 2 转录的延伸 原核生物和真核生物基本相同 亚基脱落 核心酶构象改变RNA的5 端伸展再转录空泡之外模板为A 转录产物相应为U原核生物的转录和翻译同时进行 一 在DNA指导下RNA的合成 转录 二 转录过程 3 转录的终止 1 原核生物转录终止的模式 依赖因子 因子能与RNA结合 还具有ATP酶和解链酶的活性 不依赖 因子终止区的碱基可形成特殊的结构RNA3 形成茎环结构和一串寡聚U 2 真核生物的转录终止编码链上存在转录终止的修饰点AATAAA真核生物mRNA带有polyA尾巴 DNA链的3 端附近有回文结构 富含G C碱基 随后紧密相连的是A T碱基 当以这段终止信号为模板转录出的RNA即形成具有茎环的发夹形结构 其3 端含有一串UUUU 的尾巴 这发夹结构阻碍了聚合酶的进一步延伸 RNA链的合成即终止 寡聚U可能提供信号使RNA聚合酶脱离模板 转录的过程 二 转录后加工 一 真核生物mRNA的转录后加工1 首 尾的修饰5 端帽子结构的形 m7GpppG 0型帽子 型帽子3 端polyA尾巴的生成 Chapter36RNA的生物合成与加工 一 真核生物mRNA的转录后加工2 真核生物mRNA前体的剪接 hnRNA和snRNAhnRNA mRNAsnRNAU族300个核苷酸组成与核内蛋白质组成snRNP与内含子的剪切有关 断裂基因 splitgene 外显子 exon 内含子 intron Chapter36RNA的生物合成与加工 二 转录后加工 mRNA的剪接套索剪切模式 二 真核生物tRNA的转录后加工切除部分序列 5 端一段前导序列反密码子环一段插入序列3 端CCA OH的生成tRNA核苷酸基转移酶某些碱基的化学修饰 甲基化还原反应DHU脱氨反应 Chapter36RNA的生物合成与加工 二 转录后加工 三 真核生物rRNA转录后加工 真核细胞的rRNA基因 rDNA 属于称为丰富基因族的DNA序列 也称为高度重复序列 Chapter36RNA的生物合成与加工 二 转录后加工 Chapter36RNA的生物合成与加工 三 相关概念 一 启动子和转录因子 什么是启动子 启动子是指RNA聚合酶识别 结合和开始转录的一段DNA系列 什么是转录因子 RNA聚合酶在进行转录时常需要一些辅助因子 蛋白质 参与作用 称之为转录因子 Chapter36RNA的生物合成与加工 三 相关概念 二 终止子和终止因子 什么是终止子 提供转录停止信号的一段DNA系列 称为终止子 什么是终止因子 协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助因子 蛋白质 则称为终止因子 有些终止子的作用可被特异的因子所阻止 使RNA聚合酶得以越过终止子继续转录 这种现象成为通读 readthrough 这类引起抗终止作用的蛋白质称为抗终止因子 所有原核生物的终止子在终止点之前均有一个回文结构 转录的RNA可形成 发夹结构 NusA识别终止子 Chapter36RNA的生物合成与加工 三 相关概念 三 核酶 核酶 ribozyme 具有催化活性的RNA1982T R Cech四膜虫rRNA前体1983S AltmanRNaseP对tRNA前体加工锤头状核酶 发夹状核酶人工核酶 抗感染 抗肿瘤 Chapter36RNA的生物合成与加工 四 转录过程的调节控制 时序调控和适应调控 遗传信息的表达可按一定的时间程序发生变化 而且随着细胞内外环境条件的改变而加以调整 转录水平的调控和翻译水平的调控 关键是转录水平调控 操纵子结构模型 所谓操纵子即是指细菌基因表达和调控的单位 它包括结构基因 调节基因和由调节基因产物所识别的控制系列 通常在功能上彼此有关的编码基因串联在一起 有共同的启动子并受操纵基因的控制 Chapter36RNA的生物合成与加工 四 在RNA指导下的RNA和DNA的合成 一 RNA的复制 以RNA为模板合成RNA 是病毒RNA的特殊繁殖方式 有实验指出 当病毒RNA侵入寄主细胞后 这些病毒在RNA复制酶催化下即可自行复制产生新的病毒RNA 复制酶不存在于正常大肠杆菌细胞中 只有受感染时 寄主细胞才产生复制酶 RNA复制酶需要专一性的RNA模板 例如Q 噬菌体的RNA复制酶只能用Q 病毒RNA为模板 它不用寄主的RNA为模板 Chapter36RNA的生物合成与加工 四 在RNA指导下的RNA和DNA的合成 二 RNA的逆转录 1 什么是逆转录 以RNA为模板 按RN