第五章+RNA生物合成与加工

1、 第五章 RNA生物合成与加工 RNA合成的两种方式：1、 DNA指导的 RNA合成。2、 RNA指导的 RNA合成。第一节 转录作用一、转录作用及特点l 由DNA指导的RNA合成， DNA以碱基互补原则，决定合成RNA的全部碱基成分及排列顺序，将DNA模板上的遗传信息传递到RNA分子的过程为转录作用。 1、反应体系： DNA模板，NTP，酶，Mg2+，Mn2+，连接方式- 3 , 5磷酸二酯键。2、转录特点：不对称转录（asymmetric transcription）DNA片段转录时，双链DNA中只有一条链作为转录的模板，这种转录方式称作不对称转录。l 模板链及反意义链：（template

2、 strand）指导RNA合成的DNA模板链。 l 编码链及有意义链：（coding strand）不作为转录的另一条DNA链。由于基因分布于不同的DNA单链中，即某条DNA单链对某个基因是模板链，而对另一个基因则是编码链。原料：四种磷酸核苷NTP，DNA中的A在RNA中变为U合成过程是连续的，方向： 53合成部位：细胞核内二、原核RNA聚合酶组成：5个亚基，a2bbs为全酶， a2bb为核心酶。作用：1. a 酶装配，与上游元件的活化因子结合2. s 识别DNA分子中转录的起始部位。 3. bb 促进与模板链结合，并使DNA双链打开17bp。 4. bb催化NTP的聚合，完成一条RNA链的聚

3、合反应。 特点： 1. 聚合速率慢，3085NTP/秒。2. 校对作用十分有限，错误率10-6。3. 不同的s识别不同的启动子。例：s32识别热休克启动子。4. 可被药物抑制（利福平）。人的RNA聚合酶对利福平不敏感。利用此特点可研制杀菌药物。 s因子的作用只是起始转录，一旦转录开始，它就脱离了起始复合物，而由核心酶负责RNA链的延伸。 因此，全酶的作用是启动子的选择和转录的起始，核心酶的作用是链的延伸。三、真核RNA聚合酶真核较原核的酶复杂，已清楚的有,及Mt 4 型。均由多亚基构成四、启动子及终止子（promoter，terminator） （一）启动子概念启动子是指RNA聚合酶识别、结合

4、和开始转录的一段DNA序列。 1、原核启动子：结构约55bp，分为起始点（+1）、结合部位（-10bp）、识别部位（-35bp）。功能 . 起始点：转录起始部位以+1表示；. 结合部位：约6bp组成，是高度保守区,共有序列为5-TATAAT-3 ，位于起始点上游-10。因Tm低，DNA易解开双链，为RNA聚合酶提供场所。. 识别部位：约6bp组成，在-35处，为高度保守区，序列5-TTGACA-3, s因子识别此部位。2、真核启动子结构（以RNA pol为例） .于-25处含AT富集区, 共有序列TATAA（TATA box）-70处含共有序列CAAT ,还含许多其它box ,例如 GC bo

5、x，E-box等。.含增强子enhancer和沉默子silencer.RNA pol和 RNA pol与聚合酶所识别的启动子差异较大。二）终止子：概念：提供转录停止信号的DNA序列称为终止子。不依赖rho（）因子的终止子 特点：终止部位含GC富集区与A富集区,它们分别形成发卡结构和连续的U区，以终止转录。依赖rho（）因子的终止子五、转录过程 （以原核为例）（一）起始 RNA聚合酶-识别起始位点 核心酶与DNA结合 DNA构象改变 局部双链打开 NTP形成3,5二酯键形式 s 以核心酶沿DNA滑动(二）延长形成转录泡-由DNA双链,RNA聚合酶与新合成的RNA局部形成的结构，贯穿于延长过程的始

6、终。 （三）终止合成移到终止信号时，酶不滑动，聚合停止，转录完成。r参与的终止：r与RNA产物中富含C的部位结合，并诱使RNA聚合酶构象改变停止滑动；r因子的解螺旋酶活性，利于RNA产物的释放。其它终止方式：GC区形成发卡结构，聚U区使配对不稳定，RNA产物的释放。真核细胞与原核细胞在模板识别上的差别：真核生物RNA聚合酶不能直接识别基因的启动子区，需要转录调控因子的辅助蛋白质的作用，使RNA聚合酶与启动子结合形成复杂的前起始复合物（PIC）。 第二节 RNA的转录后加工一、戴帽与加尾1戴帽(adding cap)：n 真核细胞mRNA转录后会在5-端加上m7GTP结构。戴帽的过程发生在细胞核

7、内。n 帽子结构的意义 ：（1） 对翻译起识别作用-为核糖体识别RNA提供信号（2） 增加mRNA 的稳定性，使5端免遭外切核酸酶的攻击2加尾(adding tail)：n 真核细胞mRNA转录终止后，首先由核酸外切酶切去3-端一些过剩的核苷酸，然后再加入polyA。n 加尾的意义：（1）polyA结构与mRNA的半寿期有关。（2）可能与核质转运有关 二、RNA的剪接1. 断裂基因(splite gene)n 真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔，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。外显子结构基因中多肽链的编码序列内含子结构基因中的非

8、编码序列，在mRNA成熟过程中被切除。RNA剪接去除原始转录产物hnRNA中的内含子，将外显子拼接成成熟mRNA的过程。 RNA剪接方式的多样性 RNA剪接方式主要可分为三类： 机制一：由拼接装置完成（核mRNA内含子） 可供识别的特异序列 拼接装置由多种蛋白质和核蛋白组成 机制二：自我拼接（两类内含子 、 ） 形成特定的二级结构 RNA具有催化拼接的能力 机制三：需要蛋白质酶参与的拼接（tRNA内含子）三、RNA的编辑(RNA editing) n RNA编辑（editing）是指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现象。n RNA 编辑现象的发现：1986 R.Benne在研究锥虫线粒体mRNA转录加工时发现mRNA的多个编码位置上加入或丢失尿苷酸，1990年在高等动物和病毒中也发现了编辑现象。n RNA编辑的分子机制：通过gRNA（guide RNA）的指导作用。gRNA可和被辑的前体RNA分子的编辑区序列互补结合。在互补区中gRNA的“A”的相应位置留下了空缺，通过转酯反应，插入“U”。n RNA编辑与RNA剪接异同相同点：都是转录后的加工形式，增加了遗传信息，都通过转酯反应完成。不同点：RNA剪接的方式由自身序列决定，RNA编辑的方式