生物化学(合工大)第六章RNA的生物合成

第六章RNA的生物合成,DNA携带的遗传信息（基因）传递给RNA分子的过程称转录（transcription）。在生物界，RNA合成有两种方式：一是DNA指导的RNA合成，此为生物体内的主要合成方式。另一种是RNA指导的RNA合成，此种方式常见于病毒。转录产生的初级转录本是RNA前体（RNAprecursor），需经加工过程（processing）方具有生物学活性。,反应体系：DNA模板,NTP,酶，Mg2+,Mn2+，合成方向53。连接方式-3,5磷酸二酯键。转录特点：不对称转录-DNA片段转录时，双链DNA中只有一条链作为转录的模板，这种转录方式称作不对称转录。模板链(templatestrand)及反意义链(antisensestrand):指导RNA合成的DNA链为模板链，又称反意义链。编码链(codingstrand)及有意义链(sensestrand)：不作为转录的另一条DNA链为编码链，又称有意义链。由于基因分布于不同的DNA单链中，即某条DNA单链对某个基因是模板链，而对另一个基因则是编码链。原料：四种磷酸核苷NTP,DNA中的T在RNA合成中变为U合成过程:连续，方向：53从头合成,5末端的起始核苷酸常为GTP或ATP,一、转录基本特点,不对称转录“转录单位”（transcriptionunit）以操纵子（operon）为转录的功能单位,结构上包括四个功能区：多顺反子（结构基因区）、启动子、操作子、终止子和调节基因。原核RNA聚合酶转录过程,二、原核细胞RNA转录合成特点,大肠杆菌的RNA聚合酶全酶由5种亚基2组成，因子与其它部分的结合不是十分紧密，它易于与2分离，没有、亚基的酶称为核心酶只催化链的延长，对起始无作用。五种亚基的功能分别为：亚基：与启动子结合功能。亚基：含催化部位，起催化作用，催化形成磷酸二酯键。亚基：在全酶中存在，功能不清楚。亚基：与DNA模板结合功能。亚基：识别起始位点。,识别解链起始延伸终止,1.起始位点的识别识别正确的启动位点，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。,2.转录起始加入的第一个核苷三磷酸常是GTP或ATP。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。,3.链的延伸以NTP为原料和能量,DNA模板链为模板，靠核心酶的催化，核苷酸间通过3,5-磷酸二酯键成核糖核酸链(RNA),4.转录终止转录终止信号有两种情况弱终止子：依赖因子（终止因子，terminators）的终止NusA蛋白识别DNA链上的终止信号，在因子帮助终止。强终止子：（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）。,三、真核生物的转录作用,1.真核RNA聚合酶,2.转录真核RNA转录基本过程与原核类似，但其产生的mRNA为“单顺反子”，只编码一条肽链。,四、转录过程的选择性抑制剂,五、转录产物的“加工”（成熟过程）,在细胞内，由RNA聚合酶合成的原初转录物（primarytranscript）往往需要一系列的变化，包括链的裂解、5和3末端的切除和特殊结构的形成、核苷的修饰、以及拼接和编辑等过程，才转变为成熟的RNA分子。此过程总称为RNA的成熟或称为RNA的转录后加工。原核生物的mRNA转录后一般不需要加工，转录的同时即进行翻译（半寿期短）。,rRNA前体的转录后加工tRNA前体的加工真核mRNA前体的加工,rRNA前体的加工rRNA基因之间以纵向串联的方式重复排列。加工过程：1、剪切作用：需核酸酶参与。2、甲基化修饰：修饰在碱基上。3、自我剪接：一种核酶的作用。原核rRNA加工：rRNA含非转录的间隔区，其产物中含tRNA真核rRNA加工：1.5S自成体系加工少无修饰和剪接。2.45S加工中含剪切和甲基化修饰，需核酸酶。,大肠杆菌rRNA前体加工,真核生物rRNA前体加工,tRNA前体的加工tRNA前体在tRNA剪切酶的作用下，切成一定在小的tRNA分子3末端加上CCA碱基的修饰：甲基化、脱氨和还原作用,真核mRNA前体的加工,剪接（Splicing）去除内含子，连接外显子5帽端结构的生成（如图）3端多聚A（polyA）的附加,六、RNA的复制合成（RNA指导的RNA合成）,噬菌体Q的RNA复制两阶段（1）其单链RNA可充当mRNA，利用寄主中的核糖体合成外壳蛋白和RNA复制酶的亚基。（2）复制酶的亚基可与来自寄主细胞的亚基自动装配成RNA复制酶，可进行RNA的复制，以分子中单链RNA为模板（正链