基因转录、转录后加工及逆转录.ppt

第十三章基因的转录、转录后加工及逆转录,转录,翻译,复制,基因的遗传:DNA基因的表达:DNARNAProtein,复制,转录,翻译,转录(transcription)以单链DNA为模板，NTP为原料，在DNA依赖的RNA聚合酶催化下合成RNA的过程。,相关概念模板链（templatestrand）反意义链（antisensestrand）负链（minusstrand）Watson（W）链,编码链（codingstrand）有意义链（sensestrand）正链（plusstrand）Crick（C）链,不对称转录（asymmetrictranscription）不同基因的模板链,并不固定在DNA双链上的某一链,但转录方向总是53，因此不同基因的转录方向不同。,第一节参与转录的酶类,一、原核生物的RNA聚合酶（RNApol）,核心酶,全酶,催化35磷酸二酯键,因子,亚基转录起始因子以分子量命名e.g.70（分子量70kDa）,rpoH基因,32,热激状态,启动子,hsp基因,5,3,Hsp（heatshockproteins）,5,5,3,3,54参与氮源利用基因的转录,E参与细菌鞭毛生成基因的转录,二、真核生物的RNA聚合酶（RNApol）,第二节转录过程,转录起始转录延长转录终止,一、转录起始1、原核生物转录起始原核生物启动子特征：-10bp：Pribnow盒5-TATAAT-3-35bp：5-TTGACA-3,启动子的方向性,封闭型转录起始复合物开放型转录起始复合物,35bp,10bp,2、真核生物转录起始蛋白辅助因子转录因子TF-IRNApolITF-IIRNApolIITF-IIIRNApolIII转录因子（transcriptionfactor,TF）：能直接或间接与结构基因上游的调控序列（DNA序列）或RNApol结合，影响转录的蛋白质因子。,1）RNApolII催化的转录起始真核生物启动子特征：-90bp：GC盒(顺式作用元件）5-GGGCGG-3-70bp：CAAT盒5-GGC(T)CAATCT-3-30bp：TATA盒(Hogness盒)5-TATAA(T)AAT-3转录因子：TF-AJ（反式作用因子）,TF-IIH,TATA,TF-IID,TF-IIA,TF-IIB,RNApolII,TF-IIF,TF-IIE,TF-IIJ,解开DNA双螺旋,蛋白激酶,ATPtase,真核生物RNA-polII不直接与DNA分子结合，需依靠众多的转录因子。,各转录因子TF-II功能,TF-IID：与启动子的TATA盒结合TF-IIA：形成TF-IIAD复合物，防止抑制因子结合TF-IIB：作为其他因子结合的桥梁TF-IIF：与RNApolII结合TF-IIE：ATP酶活性，为转录起始处的局部解链提供能量。TF-IIJ：TF-IIH：解开DNA双链蛋白激酶活性，使RNApolII的C端多个丝氨酸残基磷酸化,2）RNApolI催化的转录起始,3）RNApolIII催化的转录起始,二、转录延长1、局部单链形成：RNA聚合酶向下游移动时，使DNA双链解开(1020bp)2、向下游滑动：因子（原核生物）TFIIH（真核生物）NTP中焦磷酸（、）水解（原核、真核生物）3、解除局部张力：拓扑异构酶,转录泡：RNA聚合酶-DNA模板-RNA转录产物结合在一起形成的复合物,A:UA:T,三、转录终止原核生物转录终止1）因子依赖的转录终止转录终止信号RNA上一段富含C的序列因子六聚体，具ATP酶活性水解ATP供能解链酶解开DNA/RNA杂合链，RNA链释放,2）因子非依赖的转录终止GC丰富区茎-环结构改变RNA聚合酶构象，停止转录连续T序列A=U配对区，不稳定RNA链释放,四、转录抑制剂1、作用于DNA模板的转录抑制剂放线菌素D：插入双链DNA的dG.dC之间阻止RNA转录延长(低浓度)抑制RNA转录起始(高浓度)2、作用于RNA聚合酶的转录抑制剂利福平(利福霉素)：与原核生物RNA聚合酶亚基结合抑制RNA转录起始治疗结核杆菌鹅膏蕈碱：真核生物RNA聚合酶II,第三节转录后的加工,几种主要的加工方式,一、原核生物转录后加工（自学）,二、真核生物转录后加工1、rRNA转录后加工:剪切、甲基化修饰、与蛋白质结合,核酶(ribozyme)具有催化活性的RNA称为核酶，意为可切割特异性RNA序列的RNA分子。异体催化或自身催化。,核酶二级结构槌头状茎环结构(hammerheadstructure),e.g.四膜虫26SrRNA前体，自身剪接，去除414核苷酸片段。同一分子上包括有催化部位和底物部位催化部位和底物部位组成槌头结构,酶核酶,种类多少,反应广泛局限（核酸）,2、tRNA转录后加工：剪切、剪接、碱基修饰,3、mRNA转录后加工,1)5端加帽(m7GpppGpN),帽子结构,1,7,G,5m7GpppGpN,5m7GpppGmpNm,5m7GpppGmpN,1.保护mRNA不被核酸外切酶水解,2.与帽结合蛋白结合，识别核糖体,意义,2)3端加尾(polyA),AAAAAAAAATTTTTTTTTT,5,5,3,3,?,意义,增加mRNA稳定性,3)mRNA的剪接,断裂基因(splitegene),真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。,DNA,mRNA,5,3,外显子(exon)和内含子(intron),外显子在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核苷酸序列。编码区内含子断裂基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核苷酸序列。非编码区,5GU-UACUAAC-AG3,5和3剪接点：GU-AG规则,分支点,剪接体snRNP（snRNA+蛋白质）,剪接体,4）mRNA编辑(mRNAediting),在前体分子中插入、剔除或置换一些核苷酸。,RNA编辑意义：基因的编码序列经过转录后编辑加工，可以分化成多用途的编码序列，在不增加基因组DNA遗传信息容量的前提下，大大增加了mRNA信息容量。人类基因组计划：预测：5至10万个基因实际：35000个基因,印证了RNA编辑的存在,遗传信息在水平发生改变,一种结构基因产生不止一种蛋白质,第四节逆转录、逆转录病毒及癌基因,一、转录与逆转录,二、逆转录酶与逆转录病毒逆转录酶：RNA依赖的DNA聚合酶逆转录病毒：RNA病毒,逆转录酶的活性：,RNA依赖的DNA聚合功能,RNA水解,DNA依赖的DNA聚合功能,RNA,RNA,DNA(-),DNA(-),DNA(+),DNA(-),三、逆转录病毒的生活周期,逆转录病毒的基因组：两个完全相同的单链RNA分子。,RNA病毒,DNA前病毒,子代RNA病