生物化学第十三章-RNA的生物合成PPT课件

转录(transcription)：生物体以DNA为模板合成RNA的过程。,RNA的生物合成：转录、RNA复制,复制和转录的区别,第一节RNA转录体系,参与转录的物质,原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子,一、转录模板,DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因(structuralgene)。DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链，称为模板链(templatestrand)，也称作有意义链或Watson链。相对的另一股单链是编码链(codingstrand)，也称为反义链或Crick链。,5GCAGTACATGTC3,3cgtgatgtacag5,5GCAGUACAUGUC3,NAlaValHisValC,编码链,模板链,mRNA,蛋白质,转录,翻译,53,35,模板链,编码链,编码链,模板链,结构基因,不对称转录(asymmetrictranscription),在DNA分子双链上某一区段，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录；模板链并非永远在同一条单链上。,二、RNA聚合酶,原核生物的RNA聚合酶,核心酶(coreenzyme),全酶(holoenzyme),RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合,真核生物的RNA聚合酶,三、模板上酶的辨认、结合,原核生物一个转录区段可视为一个转录单位，称为操纵子(operon)，包括若干个结构基因及其上游(upstream)的调控序列。,RNA聚合酶结合模板DNA的部位，称为启动子(promoter)。,RNA聚合酶保护法,开始转录,TTGACAAACTGT,-35区,(Pribnowbox),TATAATPuATATTAPy,-10区,原核生物启动子保守序列,RNA-pol辨认位点(recognitionsite),结构基因,-GCGC-CAAT-TATA,真核生物启动子保守序列,转录体系：模板（DNA）、原料（4种NTP）、RNA聚合酶及其他蛋白因子1、转录模板不对称转录：基因DNA双链中只有其中之一可作为转录模板，称为模板链编码链（Crick链）：非模板链，其序列与mRNA类似（只有T与U的差别）。编码链又称为有义链反编码链（Watson链）：指导合成与其互补的RNA，又称模板链或反义链,小结,2、RNA聚合酶(RNApol或DDRP)：识别起始部位、解链、聚合、识别终止部位2.1原核生物RNA聚合酶：2,2.2真核生物的RNA聚合酶：、，等转录rRNA（5.8S、18S、28SrRNA）转录mRNA前体，等转录小分子RNA（tRNA、5SrRNA等）,第二节转录过程TheProcessofTranscription,一、转录起始,转录起始需解决两个问题：RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。DNA双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。,2.DNA双链解开,1.RNA聚合酶全酶(2)与模板结合,3.在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物,RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3,转录起始复合物:,5-pppG-OH+NTP5-pppGpN-OH3+ppi,转录起始过程,二、转录延长,1.亚基脱落，RNApol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；,2.在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。,(NMP)n+NTP(NMP)n+1+PPi,转录空泡(transcriptionbubble)：,RNA-pol（核心酶）DNARNA,5,3,DNA,原核生物转录过程中的羽毛状现象,核糖体,RNA,RNA聚合酶,依赖Rho()因子的转录终止非依赖Rho因子的转录终止,三、转录终止,指RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。,分类,ATP,1.依赖Rho因子的转录终止,2.非依赖Rho因子的转录终止,DNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列，转录出RNA后，RNA产物形成特殊的结构来终止转录。,5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3,5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3,RNA,5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT.3,DNA,5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3,茎环(stem-loop)/发夹(hairpin)结构,茎环结构使转录终止的机理,使RNA聚合酶变构，转录停顿；使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。,小结,二、转录过程1、起始：RNA聚合酶的因子（原核）启动子：RNA聚合酶识别、结合、起始转录的特异DNA序列，如TATA盒真核生物为单顺反子，原核生物为多顺反子转录,2、链延长：核心酶链延长方向：5端3端3、终止：因子终止信号（终止子）：回文结构的GC富集区AT富集区,第三节真核生物的转录后修饰Post-transcriptionalModification,几种主要的修饰方式,1.剪接(splicing),2.剪切(cleavage),3.修饰(modification),4.添加(addition),一、真核生物mRNA的转录后加工,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),帽子结构,5pppGp,帽子结构的生成,2、mRNA的剪接,（1）hnRNA和snRNA,核内的初级mRNA称为杂化核RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)snRNA(smallnuclearRNA),真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，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。,断裂基因(splitegene),编码区A、B、C、D,（2）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。,鸡卵清蛋白基因,hnRNA,首、尾修饰,hnRNA剪接,成熟的mRNA,鸡卵清蛋白基因及其转录、转录后修饰,鸡卵清蛋白成熟mRNA与DNA杂交电镜图,DNA,mRNA,（3）mRNA的剪接,除去hnRNA中的内含子，将外显子连接。,snRNP与hnRNA结合成为并接体,RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工(differentialRNAprocessing)。,（4）mRNA的编辑(mRNAediting),1、“戴帽”：5端添加mGpppNm结构2、剪接：去除“内含子”、连接“外显子”内含子(intron)：DNA分子中的非编码序列，通常只被转录但不被翻译。外显子（exon）：DNA分子中的编码序列，通常既被转录也被翻译,3、化学修饰：甲基化4、“加尾”：3端添加polyA结构加尾信号：AAUAA5