第二节-真核生物转录.ppt

第二节真核生物转录,邱郑qiuzheng754,一真核生物转录酶及相关因子,（一）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.,(二)RNA聚合酶的启动子,核心启动子（corepromoter）上游启动子元件（upstreampromoterelement，UPE）,1、核心启动子,定义：指保证RNA聚合酶转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区,作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始,TATA常在-25bp左右，相当于原核的-10序列T85A97T93A85A63A83A50,2、上游启动子元件,包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等,作用：控制转录起始频率。,CAAT：-70-80bpGGGCGG：-80-110bp,EukaryoticPromoters,“IwouldliketohaveTATAboxandInitiatorasmypromoter.Whatwouldyoulike?”,“Well,IpreferBREandDPE.”,TATA区：使转录精确地起始。CAAT区和GC区又称为上游启动子元件(upstreampromoterelement，UPE)或称上游激活序列(upstreamactivatingsequence，UAS)主要控制转录起始频率，基本上不参与起始位点的确定。尽管这3种启动子区序列都有着重要功能，但并不是每个基因的启动子区都包含这3种序列。有些基因，如组蛋白H2B，不含GC区，但有两个CAAT区，一个TATA区。,SV40早期启动子组蛋白H2B,TATA,CAAT,GC,增强子及其功能,增强子的发现从SV40开始，在SV40的转录单元上发现它的转录起始位点上游约200bp处有两段72bp长的重复序列，它们不是启动子的一部分，但能增强或促进转录的起始，除去这两段序列会大大降低这些基因的转录水平。能强化转录起始的序列为增强子或强化子(enhancer)。后来在许多基因的启动区中陆续发现了增强子的存在。,增强子的性质,1增强效应十分明显:10-200倍,甚至上千倍2增强效应与其位置和取向无关3大多为重复序列,其内部常有一个核心序列TGGAAA4其增强效应有严密的组织性和细胞特异性,只有特定的转录因子参与才能发挥其功能5没有基因专一性,与不同的基因组合均表现增强效应6许多增强子还受外部金属离子等调控,Transcriptionisactivated,Enhancer,Transcriptionisrepressed,Silencer,Repressor,Activator,转录起始点,TATA盒,CAAT盒,GC盒,增强子,顺式作用元件(cis-actingelement),转录起始前的上游区段,AATAAA,切离加尾,转录终止点,修饰点,外显子,翻译起始点,内含子,OCT-1,OCT-1：ATTTGCAT八聚体,DNA分子上具有的可影响转录的各种组分,GeneralTranscriptionFactorsandInitiation,ProkaryoticRNApolymerase,pre-initiationcomplex,EukaryoticRNApolymeraseII:“Ineedhelpfromotherproteins.”,三.转录因子,能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，统称为反式作用因子(trans-actingfactors)。,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)。,参与RNA-pol转录的TF,CTD:RNA聚合酶亚基羧基末端的结构域,TAFIIs:TBP-AssociatedFactorsII,TBP:TATA-BindingProtein,转录起始转录延伸转录终止,二、真核生物转录的基本过程,（一）转录起始,真核生物和原核生物的RNA-pol种类不同，结合模板的特性不一样。转录起始时，原核生物RNA-pol可直接结合模板，而真核生物的RNA聚合酶需与多种蛋白因子的相互作用才能结合模板。,转录起始：转录因子和RNApol按照一定的次序，通过招募的方式形成预转录起始复合物（pre-initiationcomplex）的过程。、H,参与RNA-pol转录的TF,CTD:RNA聚合酶亚基羧基末端的结构域,转录因子转录复合体TBPTAFsTFIIATFIIBTFIIFPolIITFIIERNApol的转录起始,真核生物转录起始复合物,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,(二)转录的延伸RNA聚合酶离开启动子，沿DNA链移动并使新生RNA链不断伸长的过程。转录起始后直到形成9个核苷酸短链是通过启动子阶段，此时RNA聚合酶一直处于启动子区，新生的RNA链与DNA模板链的结合不够牢固，很容易从DNA链上掉下来并导致转录重新开始。一旦RNA聚合酶成功地合成9个以上核苷酸并离开启动子区，转录就进入正常的延伸阶段。,RNA-Pol,RNA-Pol,RNA-Pol,核小体,转录延长中的核小体移位和解聚,转录方向,转录延长,真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。,RNA-pol前移处处都遇上核小体。,RNA链的延伸图解,5-AAUAAA-,5-AAUAAA-,核酸酶,-GUGUGUG,RNA-pol,AATAAAGTGTGTG,转录终止的修饰点,5,5,3,3,3加尾,AAAAAAA3mRNA,（三）真核生物转录终止,和转录后修饰密切相关。,真核生物和原核生物转录的差别,DNA,核,核糖体,新生蛋白质,真核生物,原核生物,mRNA前体,转运,加工,mRNA,mRNA,RNA聚合酶不相同启动子不同转录后RNA加工修饰不同是否需要转录因子,三真核生物RNA的成熟,（一）、mRNA的的成熟（二）、tRNA的成熟（三）、rRNA的成熟（四）、RNA编辑,真核细胞mRNA的加工,5“帽子”,PolyA3,AAAAAAA-OH,5端接上一个“帽子”(CAP)结构3端添加PolyA“尾巴”,由RNA末端核苷酸转移酶催化剪接：剪去内含子(intron)，拼接外显子(extron),1首、尾的修饰,5端形成帽子结构(m7GpppGp)3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail),5pppGp,帽子结构的生成,帽子结构,帽子0:m7GpppX,N7甲基鸟嘌呤核苷酸帽子1:m7GpppXm,帽子0后第一个核苷酸2位氧甲基化,这是除单细胞真核生物外其它真核生物的主要帽子形式帽子2:m7GpppXmpYm,帽子0后第二个核苷酸2位氧甲基化帽子结构中甲基供体为S-腺苷甲硫氨酸(SAM),帽子结构的生理功能,1帽子结构为核糖体识别mRNA提供了信号,帽子0结构是核糖体识别mRNA所必须的.2帽子结构增加mRNA的稳定性,保护mRNA免受5外切核酸酶的降解.3帽子结构还能有助于成熟的mRNA的转运.,5-AAUAAA-,5-AAUAAA-,核酸酶,-GUGUGUG,RNA-pol,AATAAAGTGTGTG,转录终止的修饰点,5,5,3,3,3加尾,AAAAAAA3mRNA,真核生物转录后加尾修饰,和转录终止密切相关。,3端加尾,多聚腺苷酸尾巴,AAUAAA：准确切割加poly（A）,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的核酸序列。,内含子隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。,2mRNA的剪接,核内的初级mRNA称为核不均一RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA),Fig.14.1,剪接信号哺乳动物5-/GUAAGU-INTRON-YNCURAC-YnNAG/G-3酵母5-/GUAUGU-INTRON-UACUAAC-YAG/G-3,分支点序列,小分子核内RNA(snRNA),真核细胞核内一组小分子RNA,含70300碱基,序列中尿嘧啶含量较高,因此又用U命名.既非任何RNA的前体,也非某种RNA代谢的中间产物,而是具有独特功能且独立存在的实体,参与mRNA的加工。常与多种特异的蛋白质结合在一起，形成小核糖体核蛋白（smallnuclearribonucleoproteinparticle，snRNP）,snRNP与hnRNA结合成为剪接体,snRNP与hnRNA结合成为剪接体U1,U2，U4，U5，U6,剪接体,内含子的其它剪接方式及功能,内含子的分类第一类内含子需要鸟苷或鸟苷酸为辅助因子，实行自我催化第二类内含子无需辅助因子，可自我拼接第三类内含子套索状剪接SnRNA和SnRNP完成第四类内含子tRNA基因及其初级转录产物的内含子，需要多种蛋白质的催化,类内含子的自我剪接,类内含子的自我剪接,（二）tRNA的转录后加工,tRNA前体,目录,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,tRNA的转录后加工,（三）真核rRNA的转录后加工,四RNA的编辑,编辑（editing）是指在mRNA水平，通过核苷酸的缺失，插入或替换而改变遗传信息的过程。,RNA的拼接、编辑和再编码,大多数的真核基因都是断裂基因，断裂基因的转录产物需要通过拼接，去除插入部分（即内含子，intron），使编码区（即外含子，Exon）成为连续序列，这是基因表达的一个重要环节。RNA编码序列的改变称为编辑（editing），RNA编码和读码方式的改变称为再编码（recoding）。由于存在选择性的拼接、编辑和再编码，一个基因可以产生多种蛋白质。,1、RNA的拼接2、RNA的编辑3、RNA的再编码,RNA编辑的不同类型和分布,编辑类型机制存在,U