原核终止子读书笔记

原核生物转录的终止终止子摘要：转录是基因表达调控的重要环节，终止子是DNA上的一类终止信号，当RNA Pol遇到DNA上的特殊终止信号，转录就会停顿，通过各种特殊方式从DNA上脱落，转录终止。终止子不受环境的影响，转录一旦起始，就一定走到底才发生终止作用。已知原核生物转录终止有两种模式：一种是依赖（Rho）因子的，一种是不依赖（Rho）的。非依赖因子的转录终止：为强终止子，DNA上含有终止序列的特殊位点，即模板链上有富含GC的回文结构，由于GC之间是3个氢键，较稳定，因而当RNA聚合酶经过时不会拆开DNA形成的茎环结构，前行受到阻止。模板链上随后有多个连续的A，在RNA上转录成多个U，AU配对氢键弱，因而RNA易雨DNA分离，重新形成DNA双螺旋，RNA脱离。依赖因子的转录终止：为弱终止子，不能形成茎环结构，当RNA Pol遇到若终止子后，RNA Pol停顿，转录停止，翻译开始，翻译完毕，核糖体脱落。Rho因子有ATP酶和解旋酶的活性，与RNA产物结合，使得RNA聚合酶与Rho蛋白都发生构象变化，DNARNA双链拆离，利于产物从转录复合物中释放。关键词：原核mRNA；转录终止；强终止子；弱终止子在转录过程中, R N Pas e 一旦开始转录, 酶沿着D N A 模板继续前进, 不断延长R N A链, 一直它遇到终止信号才停止。在终止点酶停止向生长的R N A 链上添加核普酸, 释放完成的产物, 而且酶从D N A 模板上脱落。终止作用要破坏R N A 一D N A 杂交体的全部氢键,成后D N A 双链再合拢。 提供转录停止信号的D N A 顺序, 称为终止子(t e r m 讯at or , 缩写为O ,在某些终止子中, 终止事件可以被专一性的辅助因子阻止, 辅助因子可以与R N Pa s e相互作用。终止事件不是产生R N A 分子3 一末端的简单机制, 而是控制基因表达的一个机会。当酶与D N A 接合时(起始作用) 或从D N A 上脱落时(终止作用) 是接受特异调控的好时机。这种调控系统在起始与终止中有同等重要性。二者均需破坏氢键(在起始时D N A 的解链, 在终止时R N A 一D N A 的分离) , 而且二者都需要辅助蛋白与核心酶相互作用。实际上是通过改变酶的形式来完成, 这时酶从一种形式改变为另一种形式。1. 终止子(t e r m in a to r )目前已知转录的终止过程与D N A 模板上的特异顺序有关。D N A 分子上终止转录的特殊信号, 称为终止子。目前在大肠杆菌中已经发现了二种不同类型的终止子, 根据R N Pa s e的终止作用是否需要附加因子来区别。核心酶在体外缺乏任何其他因子时, 在D N A 上的某些部位可以终止转录, 这些部位称为不依赖p (r h o) 的终止子或简单终止子, 也有人称为强终止子(, tr o n g te r m in a to r )。另外一些需要p 因子帮助才能终止的部位, 称为依赖p 的终止子。也称为弱终止子(W e a k t e 1m in a to r ) 。 所有原核终止子都含有一段回文顺序, 恰好在终止点的前边。在每一种情况下, 回文结构由颠倒重复顺序组成, 被一个短的顺序隔开。R N A 内的颠倒重复顺序之间的碱基配对可以形成发夹结构。见图1 6 。 发夹结构对转录的作用是什么? 在R N A 产物中形成的发夹结构, 都引起聚合醇的速度减慢或终止R N A 的合成。在一个典型终止子中, 聚合酶的终止约60 秒(假如连续转录, 酶一分钟内大约移动2 , o oo b p )2.原核生物转录终止研究概述1969年Roberts发现傅转录终止的蛋白质Rho(p)因子，此后将原核生物转录终止分为依赣与非依赖Rho因子两类型转录产物碱基序列表明，非依赖Rh0因子转录出的RNA，3 一端都有一串寡聚U (4lO个)前方是富于GC碱基的反向对称(dyadsymmetry)区域 相对应的DNA区域就是终止位点。但转录终止信号在RNA丽不是DNA 反向对称医是茎环(stem-loop)二级结构 常出现于RNA分子中功能十分广泛。就转录终止而言，茎环可使RNA聚合酶暂停 寡聚U和相应反意义链形成ru_dA的RNA-DNA杂化双链rUdA配对不稳定而利于转录产物从模板上分离”】茎长至少6对碱基寡聚U至少4个；茎和寡聚u越长终止效率越高对Rho因子的研究兴趣集中在其ATP酶话性、与RNA相互结合及础 蛋白质的结构功能关系3方面。Rho因子含419个氨基酸，亚基分子量46094以六聚俸存在“ 分子中N一端31kDa是结合RNA的功能区。C端能结合4种NTP并将其水解，但以ATP酶活性最强，但又不与激酶系统相偶联早期曾认为Rho因子与阻遏物或辨认起始的Sigma(6)因子相似，但无法证明Rho与RNA聚合酶或DNA艋特异性地结合Rho因子能结合RNA链 虽至今未找到结合的RNA 有无共同特征性的碱基序列但结合肯定不是随意的。Richardson证明“l】，poly(1c)对Rho亲和力最高， 结合后的RhoATP酶活力最强poly(dC)结合Rho但不激发ATP酶活性。一个六聚体结合RNA跨度为7080核苷酸。依赖Rho终止的转录产物3 端往往含较多C 可能就是转录终止的辨认位点“”。曾有假说认为，Rho结合RNA并催化ATP释放能量，用于使IEao加速前进，以 追赶” 也在模扳上前进中的RNA聚合酶，直至赶上而终止转录。此说无实验直接证明，也未见进一步研究资料。若Rho辨认位点已接近转录产物3，_末端， 追赶 似乎是不符合实际了。研究较透彻的依赖Rho转录终止有trp操纵子“”，ktR l、hisG等 。trp操纵子的非依赖8ho终止子trp t终止敬率仅为2 骺，其下游250 bp才是更强的依赖Rho终止子trpt“ 】。碱基序列分析表明： 这些片段富于C； 片段内很有规律约隔12碱基出现一个CBear等称这段富含C 的结构为RAT(Rho attachment site) “某些依赖Rho终止的转录产物3 端同样有茎环结构，但没有寡聚u。若茎环为RN卓聚合酶停顿处，RAT又起什么作用呢?Bear筹用果蝇卫星DNA (TCTTC)76片段装配在强启动子 下游， 中间以非翻译序列相隔，发现终止效率为99嘶不管中间插入序列长短，终止总发生于TC区8013O个核苷酿区域。这说明RATJfi茎环来得重要，因TC是不成茎环的Rho结合RNA 后发生明显变构现象”。，“ ；Rho还使RNA-DNA杂化短链(1O12bp)变性。据此推测Rho起RNA-DNA解旋酶作用面利于转录产物从转录三联体(DNA模板一 A聚合酶一转录产物)中释放综上所述，近年提出Rho因子致转录终止的模型如图1。这使转录终止研究纳入了近年热门昀【核酸一蛋自质生物高分子相互辨认)范 在转录三联体中分子如何相互辨认叉可延伸下去 至一定区段才彼此拆离。在这一深度上人们对转录延长的知识又显出局限性了 终止机理和延长机理是否应该，可能同步解决呢?图一研究转录终止困难之一是提纯足量Rho蛋白不易。近年，位于Ecoli 84位点的Rho基因已经克隆“” 并获得高产株 “ ，对深入研究Rho因子提供极有利条件。3、原核生物转录终止的2 种机制终止子包括强终止子和弱终止子，于基因或操纵子末端。原核生物转录终止已较清楚，有两种模式：即依赖Rho因子（强终止子）的转录终止和不依赖Rho因子（弱终止子）的内在型转录终止1。Rho具有RNA-DNA杂合链的解螺旋酶，可引发转录复合物与模板解离而转录终止；不依赖Rho因子的终止是在转录出的RNA中有富含GC的茎-环结构和紧接着连续U的特定序列(即终止子)，促使转录复合物与模板解离而转录终止1,2。 31依赖因子的终止子：强终止子分a，b，c 3个区，a区富含A/T碱基对，b，c富含G/C碱基对，b，c区转录形成茎环结构，阻止RNA Pol前进，a区转录产物含一串U，与模板链形成DNARNA杂合链，其不稳定，易于引起产物脱落，最后RNA Pol脱落。PolyU越长，转录终止效应越强。依赖因子的终止子必须在因子的存在下才能终止核心酶的转录作用。具有使DNA-RNA杂交体解链的作用。它追赶上RNA聚合酶后使DNA-RNA解链，释放RNA聚合酶，使转录终止。3.2不依赖因子的终止子：只有核心酶和终止子就足以使转录终止，不依赖其他其他辅助因子的作用。RNA Pol遇到若终止子后，RNA Pol停顿，转录停止，翻译开始，翻译完毕，核糖体脱落，（Rho）蛋白沿mRNA 5 向3 移动（分解ATP）,最后与RNA Pol结合形成复合物，构象改变，DNARNA杂合链相互分离，复合物脱落。不依赖因子的终止子在结构上有两个特征，一个是转录生成的RNA形成发夹结构，二是发夹结构末端紧跟着6个连续的U串。RNA聚合酶在发夹结构处被终止，6个连续的U串可能为RNA聚合酶与模板的解离提供了信号。参考文献1纸上23 Platt T： Cell 1981； 24：104Christie GE et a1；proc Natl Acad Sci USA 1981；78：4l805 Pinkham JL， Platt T：Nucleic Acids Res 1983： 1l：3531【6 Richardson JP Macy MR：Biochemistry 1981； 20：11337 Bear DGPeabody DS：TIBS 1988；1 3（9)：3438W u AM et al：Proe Natl Acad Sci USA 1981；78：291 39Ciampi MS et al： proc Natl Acad sci USA 1982： 78：501610Bear DGPeabody DS；TIBS 1988；1 3（9)：34311 Engel DRichardson JP：Nucleic Acids Res 1984；1 2：738912Bear DG et al：proe Natl Aead Sei USA 1 985： 82：l91113Calhoun DH et al：Mol Gen Genet 1984； 193