第7章rRNA与tRNA的加工.ppt

RNAProcessing,VeryfewRNAmoleculesaretranscribeddirectlyintothefinalmatureRNA.MostnewlytranscribedRNAmolecules(primarytranscripts)undergovariousalterationstoyieldthematureproductRNAprocessing是对初生转录物进行加工修饰的总称。,primarytranscript,matureRNA.,RNAprocessing,Romovalofnucleotides,additionofnucleotidestothe5-or3-ends,modificationofcertainnucleotides,(1)外切、内切核酸酶对碱基的切割,endonucleasestocutatspecificsiteswithinaprecursorRNAexonucleasestotrimtheendsofaprecursorRNA在原核和真核生物的RNA处理过程中都很普遍,(2)向初生转录物的3端和5端添加核苷酸,Addacapandapoly(A)tailtopre-mRNA,AAAAAA,(3)对某些特殊的核苷酸或糖苷进行修饰,Addamethylgroupto2-OHofriboseinmRNA(A)andrRNAExtensivechangesofbasesintRNA,RNPs,Ribonucleoproteins=RNAproteincomplexes,TheRNAmoleculesincellsusuallyexistcomplexedwithproteinsspecificproteinsattachtospecificRNAsRibosomesarethelargestandmostcomplexRNPs,3-Dstructure,tRNAPROCESSING,RNasePANDRIBOZYMES,tRNAprocessinginprokaryotestRNAprocessingineukaryotesRNasePRibozymes,1.tRNAprocessinginprokaryotes,MaturetRNAsaregeneratedbyprocessinglongerpre-tRNAtranscripts,whichinvolvesspecificexo-andendo-nucleolyticcleavagebyRNasesD,E,FandP(general)followedbybasemodificationswhichareuniquetoeachparticulartRNAtype.,大肠杆菌tRNA操纵子中包含tRNA的编码区域；还包括多至7种tRNA基因的操纵子,转录物前体折叠形成特殊的茎环结构后，内切核酸酶（RNaseE，F）在3端切割一个侧翼序列，在前体的3端留下额外的9核苷酸；外切酶RNaseD依次切去3端7个核苷酸；RNaseP内切产生成熟的5端；RNaseD切去剩余的2个核苷酸，产生成熟的3端。,原核生物tRNA的加工过程,大肠杆菌中前tRNA的加工过程,2.tRNAprocessingineukaryotes,Thepre-tRNAissynthesizedwitha16nt5-leader,a14ntintronandtwoextra3-nucleotides.,leader,intron,twoextra,真核生物前tRNA的结构与加工过程示意图,Primarytranscriptsformssecondarystructuresrecognizedbyendonucleases5leaderand3extranucleotideremovaltRNAnucleotidyltransferase(核酸转移酶)adds5-CCA-3tothe3-endtogeneratethemature3-endIntronremoval,真核生物前tRNA的加工过程,原核真核tRNA加工过程的不同点,真核生物前tRNA中含有内含子；真核生物的3端CCA是由核苷酸转移酶添加上的。,3.RNaseP,RibonucleaseP(RNaseP)isanenzymeinvolvedintRNAprocessingthatremovesthe5leadersequencesfromtRNAprecursors,RNaseP(1),RNaseP由一RNA分子和蛋白质分子组成的内切酶，是一类比较简单的RNP；作用：使前tRNA分子产生成熟的5端；分布：真核原核都有发现EU：位于核内，是核内小分子RNP，snRNPPro:377nt+13.7KD的蛋白质,RNaseP(2),RNAcomponentcancatalyzepre-tRNAinvitrointheabsenceofprotein.ThusRNasePRNAisacatalyticRNA,orribozyme.,4.Ribozyme,核酶是一类能够催化特定的生化反应的RNA分子。是核糖核酸和酶的2个词的缩写RNasePRNAisaribozyme.RNasePRNAfrombacteriaismorecatalyticallyactiveinvitrothanthosefromeukaryoticandarchaebacterial（古细菌）cells.AllRNasePRNAssharecommonsequencesandstructures.,核酶的锤头结构,该酶包括三个茎环区，其间有一个11-13个保守核苷酸构成的催化中心。N代表该位置上可以为任意碱基，箭头代表切割部位，H代表除了G以外的核苷酸。在类病毒中，茎III的顶部并没有被环连接起来,Ribozyme,Self-splicingintrons:theinterveningRNAthatcatalyzethesplicingofthemselvesfromtheirprecursorRNA,andthejoiningoftheexonsequencesGroupIintrons,suchasTetrahymena（四膜虫）intronGroupIIintrons.,Ribozyme的用处,可以人工合成核酶，作诊断治疗：correctingmutantmRNAinhumancellsinhibitingunwantedgeneexpressionKillcancercellsPreventvirusreplication,核酶的生物学意义,核酶的发现使我们对RNA的重要功能又有了新的认识。核酶是继逆转录现象之后对中心法则的又一个重要修正，说明RNA既是遗传物质又是酶。核酶的发现为生命起源的研究提供了新思路。,SplicingofGroupIandIIintrons,Intronsinfungalmitochondria,plastids,Tetrahymena(四膜虫)pre-rRNAGroupISelf-splicingInitiatesplicingwithaGnucleotideGroupIIself-splicingInitiatesplicingwithaninternalA,GroupIandIIintrons,tRNAPROCESSING,rRNAprocessinginprokaryotesrRNAprocessingineukaryotes,rRNAprocessinginprokaryotes,在大肠杆菌中，rRNA合成由七种分散在基因组中的RNA操纵子完成；每一个操纵子都包括5SrRNA,16SrRNA和23SrRNA各一个，及1-4个tRNA的编码序列；初生转录物沉降系数为30S，加工形成成熟的rRNA和tRNA；对酶缺陷型的研究表明大肠杆菌的M5,M16,M23,RNA酶III都参与了rRNA的加工过程,大肠杆菌前rRNA加工过程,转录物通过碱基配对形成茎环结构；RNA酶III剪切并释放5S，16S，23S的前体分子；RNA酶M5，M16，M23分别在每一前体分子的5和3端进一步剪切，在第二部剪切后释放出成熟的全长rRNA,大肠杆菌前rRNA加工过程,rRNAprocessingineukaryotes,真核生物的rRNA由RNAPI转录合成；rRNA基因串联重复排列，不同生物的rRNA大小不一；酵母7000nt，哺乳动物：13500nt前体包括5.8S，18