第三章%2B生物信息的传递-从DNA到RNA

第三章生物信息的传递从DNA到RNA,分子生物学,MolecularBiology,第一节RNA的转录第二节启动子与转录其始第三节原核生物与真核生物mRNA的特征比较第四节终止与抗终止第五节内含子的剪接、编辑及化学修饰,第三章生物信息的传递从DNA到RNA,第一节RNA的转录,是基因表达的第一步，也是最关键的一步。以DoubleStrandDNA中的一条单链作为转录模板,一、转录(transcription):是指以DNA为模板，在依赖于DNA的RNA聚和酶催化下，以4中NTP（ATP、CTP、GTP和UTP）为原料，合成RNA的过程。,有义链又称编码链codingstrand:指不作模板的DNA单链,反义链又称模板链templatesrand:指作为模板进行RNA转录的链,在依赖DNA的RNA聚合酶作用下进行转录AU、CG合成RNA分子转录合成RNA链的方向为53，模板单链DNA的极性方向为35，而非模板单链的极性方向与RNA链相同，均为53。（书写）基因转录方式为不对称转录(一条单链DNA为模板,RNA聚合酶的结合)RNA转录与DNA复制比较有何异同？,转录的特点,二、转录的基本过程：模板识别、转录起始、延伸、终止从启动子(promoter)到终止子(terminator)称为转录单位(transcriptionunit)(转录起始点)启动子(promoter)DNA模板上专一地与RNA聚合酶结合并决定转录从何处起始的部位，也决定基因的转录效率。转录起点即转录原点记为1，其5上游记为负值，下游记为正值,转录的起点是指与新生RNA链第一个核苷酸相对应的DNA链上的碱基，研究表明通常为一个嘌呤（A或）。,1)模板识别RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相互相结合的过程(封闭型启动子复合物/开放型启动子复合物),转录泡：RNApol结合和转录的DNA模板区域，有17bp左右DNA形成解链区,2)转录起始就是RNA链上第一个核苷酸键的产生。,RNA聚合酶离开启动子，沿着DNA链移动并使新生RNA链不断延长的过程。始终保持三元复合物的结构RNA聚合酶与产物RNA不解离底物NTP不断加到RNA链的3-OH端，RNA链不断延伸形成一个磷酸二酯键后，核心酶向前滑动4)转录终止：当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二脂键，RNA-DNA杂合物分离，转录泡瓦解，RNA链释放下来。,3)延伸过程,RNA链的延伸图解,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,RNA,启动子,终止子,识别,（-dependentterminator）；,三、RNA聚合酶它催化RNA主链中核苷酸间的3,5磷酸二酯键的形成，RNA的合成必须有DNA模板存在，并且要非常精确。转录作用并没有校正（proofreading）机制。,1.原核生物的RNA聚合酶,全酶(HoloEnzyme)和核心酶(CoreEnzyme)(1)全酶（HoloEnzyme）用于转录的依靠空间结构与DNA模板结合(与核心酶结合后引起的构象变化)模板的识别阶段包括RNA聚合酶全酶对启动子的识别，聚合酶与启动子可逆性结合形成封闭复合物。专一性地与DNA序列(启动子)结合半衰期：数小时转录效率低，速度缓慢（的结合）,全酶(HoloEnzyme)和核心酶(CoreEnzyme),用于转录的起始，专一性地与DNA序列(启动子)结合,作用于转录的延伸过程（终止）,E.coliRNApolymerase,用于起始和延伸,只用于起始,36.5KD,36.5KD,151KD,155KD,11KD,70KD,使RNA聚合酶全酶识别启动子的SextamaBox(35区),Editing功能,有义DNA链结合位点,促使RNApol与DNA模板链结合,（1）核心酶（CoreEnzyme）,作用于转录的延伸过程（终止）依靠静电引力与DNA模板结合（蛋白质中碱性基团与DNA的磷酸根之间）非专一性的结合（与DNA的序列无关）半衰期：60秒E.ColiRNApol的亚基组成coreenzyme（3）全酶的组装过程此外，新发现的一种亚基的功能尚不清楚。,（2）因子,因子可重复使用修饰RNApol构型使HoloEnzyme识别启动子的SextamaBox(35区),并通过与模板链结合E.coli中不同的因子可识别不同的启动子,（2）因子,核心酶的组建因子促使RNApol与DNA模板链结合前端因子使模板DNA双链解链为单链尾端因子使解链的单链DNA重新聚合为双链,（3）因子,完成NMP之间的磷酸酯键的连接;Editing功能(排斥与模板链不互补的碱基);与Rho（）因子竞争RNA3end;构成Holoenzyme后,因子含有两个位点;Isite(initiationsite.Rifs):该位点专一性地结合;ATP或者GTP(需要高浓度的ATP或GTP);Esite(elongationsiteRifR):对NTP非专一性地结合（催化作用和Editing功能）.,参与RNA非模板链（sensestrand）的结合（充当SSB）有义DNA链结合位点（亚基提供）DNA/RNA杂交链结合位点（亚基提供）双链DNA解链位点（前端亚基提供）单链DNA重旋位点（后端亚基提供）因子作用位点原核生物RNApol(Core)的结构与功能RNApol执行多种功能(1)识别DNA双链上的启动子；(2)使DNA变性在启动子处解旋成单链；(3)通过阅读启动子序列，RNApol确定它自己的转录方向和模板链；(4)最后当它达到终止子时，通过识别停止转录。,（4）因子,RNA链的延伸是在因子释放之后，在RNA聚合酶四聚体核心酶的催化下进行。因RNA聚合酶同时具有解开DNA双链，并使其重新闭合的功能。随着RNA的延伸，RNA聚合酶使DNA双链不断解开和重新闭合。,真核生物中已发现有三种RNA聚合酶，分别称RNA聚合酶、。RNA聚合酶转录生成hnRNA和mRNA，是真核生物中最活跃的RNA聚合酶。RNA聚合酶转录的产物都是小分子量的RNA，tRNA的，5SrRNA的和snRNA。RNA聚合酶转录产物是45SrRNA，生成除5SrRNA外的各种rRNA。,2.真核生物的RNA聚合酶,第一节RNA的转录第二节启动子与转录起始第三节原核生物与真核生物mRNA的特征比较第四节终止与抗终止第五节内含子的剪接、编辑及化学修饰,第三章生物信息的传递从DNA到RNA,一、启动子（promoter）的结构与功能启动子(promoter)：是指DNA分子上被RNA聚合酶识别并结合形成起始转录复合物的区域，它还包括一些调节蛋白因子的结合位点.启动子是由一些短的保守序列组成的。位于转录起点附近。启动子可位于上游，也可在下游（个别）。转录起点即转录原点记为1，其上游5记为负值，下游记为正值,1.原核生物的启动子（1）Sextama框（SextamaBox）-35序列，RNA聚合酶的松弛（初始）结合位点，RNA聚合酶依靠其亚基识别该位点大多数启动子中共有序列为T82T84G78A65C54A45重要性:很大程度上决定了启动子的强度（2）Pribonow框（PribonowBox-10序列，RNA聚合酶的牢固结合位点一致序列：T80A95T45A60A50T96（TATPUAT）因此又称TATABox,(下标表示该碱基出现的频率百分数）,（3）起始位点（initiationsite）：1位点RNA聚合酶的转录起始位点起始NTP多为ATP或GTP,起始过程：a.全酶与启动子结合的封闭型启动子复合物的形成（R位点被因子发现并结合）,b、开放型启动子复合物的形成RNApol的一个适合位点到达10序列区域，诱导富含AT的Pribnow框的“熔解”，形成1217bp的泡状物，同时酶分子向10序列转移并与之牢固结合开放型启动子复合物使RNApol聚合酶定向两种复合物均为二元复合物（全酶和DNA）,1217bp,c.在开放型的启动子复合物中，RNApol的I位点和E位点的核苷酸前体间形成第一个磷酸二酯键（亚基）三元复合物形成+1位多为CAT模式,位于离开保守T69个核苷酸处,4.因子解离核心酶与DNA的亲和力下降起始过程结束核心酶移动进入延伸过程,核心酶,1217bp,（4）启动子各位点与转录效率的关系A:35序列与10序列与转录效率的关系标准启动子35TTGACA10TATAATB:35序列与10序列的间隔区与转录效率的关系碱基序列并不重要间距非常重要，17bp的间距转录效率最高间距上的突变种类：间距趋向于17bp上升突变间距远离17bp下降突变,则不同的启动子a.与标准启动子序列同源性越高启动强度越大,b.与标准启动子同源性越低启动强度越小c.与标准启动子差异很大时由另一种因子启动,原因:,35序列通过被因子识别的容易决定启动子强度10序列影响开放型启动子复合物形成的速度决定启动子强度,E.Coli各识别的启动子的序列,原核生物的转录与翻译同时进行,实际上在原核生物中，RNA的转录、蛋白质的合成以及mRNA的降解通常是同时进行的。因为在原核生物中不存在核膜包裹的细胞核。另外，RNA的转录和多肽链的合成都是从5向3方向进行，只要mRNA的5端合成后，即可以开始蛋白质的翻译过程。在原核生物中mRNA的寿命一般只有几分钟。因此，往往在3端mRNA的转录还没有最后结束，5端mRNA在完成多肽链的合成后，已经开始降解。,原核生物转录的过程,原核生物转录的过程,1.聚合酶全酶上的p因子能识别启动子，并识别有义链，从而使全酶定位到启动子部位。2.由全酶在启动子附近将DNA局部解链，约解开17个碱基对。（酶与启动子结合的部位是AT富集区，有利于解链）3.第一个核苷三磷酸(常常是GTP或ATP)结合到全酶上，形成“启动子-全酶-核苷三磷酸”三元起始复合物。,原核生物转录的过程,4.第二个核苷酸参入，连结到第一个核苷酸的3羟基上，形成了第一个磷酸二酯键。5.p因子从全酶上掉下，又去结合其它的核心酶6.当s因子从核心酶上脱落后，核心酶与DNA链的结合变得疏松(依靠其蛋白质的碱性与酸性核酸之间的非特异性的静电引力)，可以在模板链上滑动，方向为DNA模板链的35，同时将核苷酸逐个加到RNA链的3-OH端，使RNA链以53方向延伸。7.DNA分子上有终止转录的特殊信号，也是特定的核苷酸序列，称为终止子。,二、真核生物的启动子三种RNApol三种转录方式三种启动子三类基因，类类类,一个真核基因按功能可分为两部分，即调节区和结构基因。结构基因的DNA序列指导RNA转录；如果该DNA序列转录产物为mRNA，则最终翻译为蛋白质。调节区由两类元件组成，一类元件决定基因的基础表达，又称为启动子；另一类元件决定组织特异性表达或对外环境及刺激应答；两者共同调节表达。,RNApol的启动子结构最复杂位于转录起始点的上游,有多个短序列元件组成通用型启动子（无组织特异性）,（一）RNApol的启动子结构,1.核心元件：（1）TATA框（Hogness框或Goldberg-Hogness框）位于-25处一致序列为T82A97T93A85A63（T37）A83A50（T37）相当于原核的-10序列。但-10是不可缺少的，而真核启动中也有的缺乏TATA框。其作用是：A：选择正确的转录起始位点，保证精确起始，故也称为选择子（selector），当有的基因缺少TATA框时，可能由Inr来替代它的这一作用，如鼠的脱氨核苷转移酶（Tdt）基因就没有TATA框，但有17bp的Inr；B:影响转录的速率。,2.上游启动子元件（UPE）,上游元件包括CAATbox、GCbox、等，它们的保守序列和结合的蛋白质因子也各不相同。（1）CAATbox的保守序列是GGCTCAATCT，一般位于上游-75bp左右紧靠-80，其功能是控制转录起始活性。能和CTF（识别CATT的转录因子）相结合。增强启动子的效率、频率，不影响启动子的特异性（距转录起始点的距离，正反方向）（2）GCbox的保守序列是GTGGGCGGGGCAAT，常以多拷贝形式存在-90处。在真生物和病毒的一些启动子中常存在GC框，它的作用也是控制转录效率。还有其它的一些UPE，如八聚体（Octamer），KB，ATF等,而CAAT区或GC区是决定转录产物产率高低的,CAAT区和GC区主要控制转录起始频率，基本不参与起始位点的确定。,（1）增强子（enhancer）增强子：增强子是长约100-200bp的序列，它们与启动子不同，可以位于转录起始位点的上游，也可位于其下游。有些增强子和静息子在DNA序列中的方向是严格由5到3方向排列，而另外一些则是自3向5方向排列。增强子和静息于与其他调节元件的DNA序列是互相重叠的。,3远端调控区,增强子的特点：,具有远距离效应。常在上游-200bp处，但可增强远处启动子的转录，即使相距十几Kb也能发挥其作用；无方向性。无论在靶基因的上游，下游或内部都可发挥增强转录的作用；顺式调节。只调节位于同一染色体体上的靶基因，而对其它染色体上的基因无作用；无物种和基因的特异性，可以接到异源基因上发挥作用，如将SV40的增强子接到兔-珠蛋白基因前，引入Lela细胞，此珠蛋白基因转录增强200倍。具有组织的特异性。增强子的效应需特定的蛋白质因子参与。有相位性。其作用和DNA的构象有关。有的增强子可以对外部信号产生反应。如热体克基因在高温下才表达。编码重金属蛋白的金属硫蛋白基因在镉和锌存在下才表达。某些增强子可以被固醇类激素所激活。,e.g.SV40Enhancer(-179-250),远距离控制，无方向性,+1,（2）减弱子（dehancer）,在某些基因的上游远端或下游远端具有负调节序列，其作用不受距离和方向的影响，叫做减弱子。如C-mos基因上游0.8或1.8Kb处有一序列，使C-mos不易被反转录病毒的长末端重复序列（LTR）所激活。在C-myc基因的3端也存在着减弱子。,(3)上游激活序列（UASs）,UASs是酵母中远上游序列类似于增强子。它仅影响转录程度，对位点选择不起作用。和增强子不同的是它有方向性，不能在启动子的下游起作用。它结合的转录因子是GCN4和GAL4，识别位点为ATGACTCAT。,真核细胞中存在着大量特异性或组成型表达的、能够与不同基因启动子区UPE相结合的转录调控因子。基因转录实际上是RNA聚合酶、转录调控因子和启动子区各种调控元件相互作用的结果。,（二）RNApol启动子结构（1）分为三类，每种识别方式不同a、下游启动子（内部启动子）位于转录起始点的下游5SRNA和tRNA基因可分为两类b、上游启动子snRNA,（2）内部启动子的发现最早发现于非洲爪蟾的5SrRNA基因试验设置：非洲爪蟾的卵母细胞提取液作为体外转录体系，进行缺失试验以不同长度的5SrRNA基因为模板进行转录结果：缺失55以前和缺失80以后的序列都能正常转录缺失55到80序列不能转录,结论：5SrRNA基因的启动子位于基因内部该启动子可使RNApol在其上游的55bp处起始转录,（3）内部启动子分为两类均含两个短序列元件，中间由其他序列隔开第一类：含A框和C框（5SrRNA基因）第二类：含A框和B框（tRNA基因、VARNA基因）间隔序列长短差异很大其中内部启动子起被RNApol识别的作用,小结：不同启动子中每种元件与转录起始点的距离不同不同启动子中的相应元件互相交换,形成的杂交启动子功能没有变化各种元件将相应的蛋白因子结合到启动子上，组成起始复合物，蛋白因子间的相互作用决定了转录的起始,三、真核生物转录的起始,三种RNApol均没有对启动子特异序列的识别能力,转录起始过程需要很多的辅助因子(转录因子)参与,并且按一定顺序与DNA形成复合物,协助RNApol定位于转录起始点,转录因子和转录起始复合物的形成,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。,在真核细胞中RNA聚合酶通常不能单独发挥转录作用，而需要与其他转录因子共同协作(蛋白质蛋白质相互作用)。重点：真核生物转录起始一般首先是转录因子之间相互结合激活，然后转录因子与RNA聚合酶结合并激活，最后它们再与DNA分子结合。,反式作用因子,概念：主要存在于真核生物的细胞核内的一类蛋白质，通过它们之间以及与顺式作用元件和RNA聚合酶的相互作用而调节转录活性。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(transcriptionalfactors,TF)。反式作用因子少数也是DNA结合蛋白。有些基因可以合成调控自身的蛋白质分子。,为蛋白质编码的基因的准确转录受多种转录因子的调控。RNA聚合酶必须在特定的转录因子的参与下才能起始转录。至今有20种以上蛋白因子参与转录起始，可分为二类：1、通用(基础)转录因子(basaltranscriptionalactivity)：包括TFIIA、TFIIB、TFIID、TFIIE、TFIIF、TFIIH、TFIIJ等。这些蛋白因子对于准确转录起始是必需的。,2.启动子特异性转录激活蛋白,它们通过与启动了附近或远离启动子的DNA分子上调控区(增强子)相结合，作用于转录起始复合体组装过程，具有DNA结合域和激活转录所需要的激活结构域。举例：酵母双杂交,典型真核基因转录调控示意图,通用转录因与RNA聚合酶II在启动处组装成转录起始复合体;,不同的基因调控蛋白结合到各自的基因调控序列上;,转录起始速率是由调控蛋白与通用转录起始复合体相互作用而得以调整.,基因调控序列启动子调控蛋白的spatial关系,A.结合于增强子处的调控蛋白NtrC与细菌RNA聚合酶的相互作用,B.为A的电镜图谱,真核基因转录的综合调控,一般情况，细胞中通用转录因子的种类同基因转录的调控蛋白因子(包括转录激活蛋白、辅助激活蛋白、负调控蛋白因子等)相比，种类较少，但在细胞中的含量是丰富的；这些通用转录因子在启动子区同RNA聚合酶一起组装成转录起始复合物;,特异性调控蛋白因子种类繁多，但含量即非常之少，它们通过其DNA结合域识别特定的DNA序列，这种特性决定了特异性开或关。,参与RNA-pol转录的TF,转录起始复合物:一个真核生物基因的转录需要3至5个转录因子。转录因子之间互相结合，生成有活性，有专一性的聚合物，再与RNA聚合酶搭配而有针对性地结合相应基因形成转录起始复合物。,TFF,A,B,由RNA-Pol催化转录的PIC,H,E,TBP,TAF,TFD-A-B-DNA复合物,TATA,A,B,TBP,TAF,TATA,H,E,PIC组装完成，TFH使CTD磷酸化,第一节RNA的转录第二节启动子与转录其始第三节原核生物与真核生物mRNA的特征比较第四节终止与抗终止第五节内含子的剪接、编辑及化学修饰,第三章生物信息的传递从DNA到RNA,一、原核生物mRNA的特征,原核生物mRNA的半衰期短大多以多顺反子的形式存在3.原核生物mRNA的5-端无帽子结构,原核生物和真核生物mRNA结构的比较,二、真核生物mRNA的特征,1.大多数的真核mRNA转录后在5-端加一个7-甲基鸟苷,同时第一个核苷酸的C2也是甲基化的,这种m7GpppNm结构被称为帽子结构(capsequence)。帽子结构具有促进核蛋白体与mRNA的结合、加速翻译起始速度的作用,同时可以增强mRNA的稳定性。,HNCH3,m7G,帽子0,帽子1（Cap-1）m7GpppXmpYp-第一个核苷酸的2-O位上产生甲基化（AN6位甲基化）,帽子2（Cap-2）m7GpppXmpYmp第二个核苷酸的2-O位上产生甲基化（A、G、C、U）,二、mRNA的转录后修饰-帽子1、帽子的种类帽子0（Cap-0）m7GpppXpYp-（共有）m7GN7甲基鸟苷帽子1（Cap-1）m7GpppXmpYp-第一个核苷酸的2-O位上产生甲基化（AN6位甲基化）帽子2（Cap-2）m7GpppXmpYmp第二个核苷酸的2-O位上产生甲基化（A、G、C、U）,其中:,单细胞真核生物只有Cap0,Cap1是其余真核生物的主要帽子形式,Cap2存在于某些真核生物中,2、帽子结构的生成,甲基供体都为S腺苷甲硫氨酸（SAM）,RNA鸟苷酸转移酶-戴帽酶（cappingenzyme）,3、帽子结构的功能,（1）对翻译起识别作用-为核糖体识别RNA提供信号Cap0的全部都是识别的重要信号Cap1,2的甲基化能增进识别,（2）增加mRNA的稳定性，使5端免遭外切核酸酶的攻击,（3）与某些RNA病毒的正链合成有关（Cap1、Cap2）,除帽子结构外的Euk.mRNA内部甲基化m6A形式,三、mRNA的转录后修饰二-多聚（A）尾巴,1、3端-约长200bp(大多数Euk.的mRNA)（poly(A)+poly(A)-）大多数mRNA的3末端有一段由几十个到百余个腺苷酸聚合而成的多聚腺苷酸结构，称为多聚腺苷酸尾(polyAtail),2、poly(A)的生成,a、RNA末端腺苷酸转移酶（poly(A)聚合酶）催化前体ATP,与polyA结合蛋白(poly(A)-bindingprotein,PABP)相结合而存在。,反应如下：多聚核糖核酸+nATP,Mg+或Mn+,多聚核糖核酸(A)n+nPPib、添加位点内切酶(360KDa)切除一段序列,由poly(A)聚合酶催化添加poly(A),内切酶的识别位点（有其它因子参与）,切点上游1320bp处的AAUAAA切点下游的GUGUGUG（单细胞Euk.除外）,3、poly(A)的功能,c、对含poly(A)的mRNA失去poly(A)可减弱其翻译,（1）可能与核质转运有关,（2）与mRNA的寿命有关,（3）与翻译有关,a、缺失可抑制体外翻译的起始,b、胚胎发育中，poly(A)对其mRNA的翻译有影响（非poly(A)化的为储藏形式）,（4）poly(A)在分子生物学实验中有很大应用价值,a、也可将oligo(dT)与载体相连，从总体RNA中分离纯化mRNA,b、用寡聚dT（oligo(dT)）为引物，反转录合成cDNA,Race举例纯化mRNA举例,四、真核生物mRNA的特征,多聚尾巴是在转录后，由内切酶切开mRNA3端的特定部位，然后由polyA聚合酶催化多聚腺苷酸反应。PolyA是mRNA进入胞质必需的形式，增强稳定性。,3.mRNA刚进入进入胞质时，polyA尾巴较长，随时间推移将变短直至消失，随后mRNA将降解。,真核生物mRNA的特征,4.5端加帽反应在转录早期即已完成。帽子结构有三种不同甲基化形式。5.帽子的作用可能使mRNA免遭核酸酶的破坏。6.甲基化的帽子也可能是蛋白质合成起始信号的一部分。,真核生物mRNA的特征,7.单顺反子8.5端存在帽子结构。9.3端具poly(A)尾巴（除组蛋白基因外）10.起始密码子仅为AUG,五、原核生物mRNA的特征,原核生物mRNA半衰期短许多原核生物mRNA可能已多顺反子的形式存在5端无帽子结构，3端没有或只有较短的poly(A)结构起始密码子常为AUG，有时也为GUG，甚至UUG,许多原核生物mRNA可能已多顺反子的形式存在,原核生物起始密码子AUG上游有一被称为RibosomeBindingSite(RBS)或SD序列（ShineDalgarnosequence）的保守区，因为该序列与16S-rRNA3端反向互补，所以被认为在核糖体-mRNA的结合过程中起作用。,原核生物mRNA的特征,存在SD序列(Shine-Dalgarnosequence)。原核生物起始密码子AUG上游7-12个核苷酸处的一段保守序列，与16SrRNA端3端反向互补，被认为在核糖体-mRNA的结合过程中起作用。,第一节RNA的转录第二节启动子与转录其始第三节原核生物与真核生物mRNA的特征比较第四节终止与抗终止第五节内含子的剪接、编辑及化学修饰,第三章生物信息的传递从DNA到RNA,第四节转录的终止与抗终止,分子生物学,MolecularBiology,概述终止子意义终止过程终止子是什么？,1、终止子的种类（1）内在终止子（不依赖因子的终止子）体外实验中，只有核心酶和终止子就足以使转录终止,内在终止子的特点：终止位点上游一般存在一段富含GC碱基的二重对称区，其转录生成的mRNA容易互补形成的发卡式结构。终止位点上游一般有4-8个A组成的序列，转录生成的mRNA的3末端中相应的有一连串U序列。,1、不依赖因子的终止子,一、原核生物的终止子,新生RNA中出现发卡结构可导致RNA聚合酶暂停，破坏RNA-DNA杂合链5端正常结构，寡聚U是杂合链3端部分出现不稳定rUdA区域。新生RNA链将解离出来。终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短有关。,不依赖终止子结构,茎部富含GC,终止原理,终止子DNA分子中终止转录的核苷酸序列。而终止密码子是作为转录终止的信号，在右图中，DNA分子下面一条被从左到右转录，从画线DNA转录来的RNA片段形成发夹环，因为两框中核苷酸含有互补碱基顺序，这就迫使DNA/RNA杂交区域裂开，因为随后包括氢链结合较弱的多聚腺苷酸和尿嘧啶mRNA分子就从这个位置脱离下来。,2、依赖因子的终止子终止转录（1）通读（readthrough）：在依赖因子的转录终止过程中，RNApol转录了IR序列之后，虽发生一定时间的延宕，但如果没有因子存在，则RNApol会继续转录（2）因子：六聚体蛋白、水解各种核甘三磷酸促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录促进转录终止的活性，NTPase活性,无连续U串,G/C含量较少,b、RNA长度大于50bp时，依赖RNA的NTPase活性最大说明：因子识别和结合的是RNA（3）因子对终止子的作用a、因子与RNA结合（终止子上游的某一处，RNA的5端）,b、因子沿RNA从53移动（NTP水解供能）（终止子处的较长时间的延宕给因子追赶的机会）,c、因子与RNApol相互作用而造成转录的终止,RNA合成起始以后，因子即附着在新生的RNA链上，靠ATP水解产生的能量，沿着53方向朝RNA聚合酶移动，到达RNA的3-OH端后取代了暂停在终止位点上的RNA聚合酶，使之从模板DNA上释放出来，同时释放mRNA，完成转录过程.,结合上来追赶RNApol,追赶上来（暂停）,与RNApol相互作用使杂交链解链,三、抗终止及抗终止因子,*抗终止的机制破坏终止位点RNA的茎环结构依赖于噬菌体本身的依赖因子的转录抗终止依赖因子的终止子上游有抗终止信号抗终止蛋白和nut位点的结合，等待RNApol经过时修饰RNApol的构象，拮抗寄主编码的终止蛋白的活性,使之通过那些依赖的终止子,3.抗终止两种类型：破坏终止位点RNA的茎-环结构当介质中某一氨基酸的浓度较低时，缺乏相应氨酰-tRNA，将致使核糖体滞留在串联密码子上，mRNA不能形成特定的二级结构，末端茎-环结构被破坏，因此转录仍将继续进行，出现抗终止现象。,依赖于蛋白质因子的转录抗终止蛋白复合物形成后，将会改变聚合酶的构象，使之对终止信号不敏感，从而抗终止。,上节课内容回顾:,1、转录的终止,不依赖因子的终止子终止转录依赖因子的终止子终止转录,2、抗终止,第一节RNA的转录第二节启动子与转录其始第三节原核生物与真核生物mRNA的特征比较第四节终止与抗终止第五节内含子的剪接、编辑及化学修饰,第三章生物信息的传递从DNA到RNA,第五节内含子的剪接、编辑及化学修饰1.RNA中的内含子2.RNA的剪接原核生物转录后加工真核生物转录后加工3RNA的编辑和化学修饰,转录产生的RNA要经过剪接、编辑、再编码及化学修饰等加工过程才能变成有活性的RNA分子。,转录作用产生出的mRNA、tRNA及rRNA的初级转录本全是前体RNA或核不均一RNA(hnRNA,hetero-geneousnuclearRNA)，而不是成熟的RNA，它们没有生物学活性，还要在酶的作用下，进行加工才能变为成熟的、有活性的RNA。RNA的加工过程主要是在细胞核内进行，也有少数反应是在胞质中进行。,一、概述,1、概念,割裂基因（splitgene）：指编码某一RNA的基因中有些序列并不出现在成熟的RNA序列中，成熟RNA的序列在基因中被其他的序列隔开,内元（intron）：原初转录物中通过RNA拼接反应而被去除的RNA序列或基因中与这些RNA序列相应的DNA序列。真核基因平均含8-10个内含子，前体分子一般比成熟mRNA大4-10倍。,外元（excon）：,2、内元的分类,1982Davies等人,中部核心结构（centralcorestructure）:在有些内元中，含有4个重复的保守序列，长度为10-20bp，4个保守序列构成一种二级结构，在拼接中起重要作用,由于并非所有的内元都有中部核心结构，所以有了内元的分类,类内元（group）:含有中部核心结构的细胞器基因核基因,类内元（group）:不含有中部核心结构细胞器线粒体基因内核基因,类内元（group）:具有GUAG特征的边界序列核基因mRNA前体,tRNA基因的内元均位于tRNA的反密码环上,四种内元的边界序列各有一定共同的特征,2.mRNA的剪接许多相对分子质量较小的核内RNA（如U1，U2，U3，U4，U5和U6）以及与这些RNA相结合的核蛋白参与RNA的剪接。,mRNA剪接,转录产生的核内mRNA前体分子与蛋白质结合，形成RNA和蛋白质组成的snRNP复合物（ribonucleo-proteinprotein）。随着RNA链的延伸，每个内含子5和3两端的复合物成对联结，产生60S的颗粒剪接体（spliceosome），进行RNA前体分子的剪接。,细胞核中的小分子RNA称为细胞核小RNA（smallnuclearRNA,snRNA);位于细胞质中的称为细胞质小RNA(smallcytoplasmicRNA,scRNA)。在自然状态下，它们以核糖核蛋白颗粒（SnRNP和scRNP）的形式存在，俗称snurps和scyrps。在核仁中也存在着一类小的RNA，称为核仁小RNA(smallnucleolarRNA,snoRNA),它们在rRNA的加工中起作用。snRNA参与剪接过程，并与其它蛋白一起构成一个大的颗粒复合体,称为剪接体(splicesome)。,Spliceosome(剪接体),Catalyzespre-mRNAsplicinginnucleus.Thespliceosomecomprisesabout150proteins(splicingfactorsetc.)andfivesnRNAs(U1,U2,U4,U5andU6),andthepre-mRNAbeingassembled.,ThecomplexesofsnRNAandproteinsarecalledsmallnuclearribonuclearproteins(snRNP,pronounces“snurps”).,1.Recognizingthe5splicesiteandthebranchsite.2.Bringingthosesitestogether.3.Catalyzing(orhelpingtocatalyze)theRNAcleavage.RNA-RNA,RNA-proteinandprotein-proteininteractionsareallimportantduringsplicing.,ThreerolesofsnRNPsinsplicing,由U1snRNA以碱基互补的方式识别mRNA前体5剪接点，由结合在3剪接点上游富嘧啶区的U2AF（U2auxiliaryfactor）识别3剪接点并引导U2snRNP与分支点相结合，形成剪接前体（pre-spli