生物化学合工大RNA的生物合成

1、反应体系：反应体系：DNADNA模板模板,NTP,NTP,酶，酶，Mg2+,Mn2+Mg2+,Mn2+，合成方向，合成方向 5353。 连接方式连接方式- 3 , 5- 3 , 5磷酸二酯键。磷酸二酯键。 转录特点：转录特点：不对称转录不对称转录-DNA-DNA片段转录时，双链片段转录时，双链DNADNA中只有一条中只有一条 链作为转录的模板，这种转录方式称作链作为转录的模板，这种转录方式称作不对称转录。不对称转录。 模板链模板链(template strand)及反意义链及反意义链(antisense strand):指导指导RNARNA 合成的合成的DNADNA链为模板链，又称反意义链。链

2、为模板链，又称反意义链。 编码链编码链(coding strand)及有意义链及有意义链(sense strand)：不作为转录不作为转录 的另一条的另一条DNADNA链为编码链，又称有意义链。由于基因分布于不链为编码链，又称有意义链。由于基因分布于不 同的同的DNADNA单链中，即某条单链中，即某条DNADNA单链对某个基因是模板链，而对另单链对某个基因是模板链，而对另 一个基因则是编码链。一个基因则是编码链。 原料：原料：四种磷酸核苷四种磷酸核苷NTP,DNANTP,DNA中的中的T T在在RNARNA合成中变为合成中变为U U 合成过程合成过程:连续，连续， 方向：方向：5 533从头合

3、成从头合成,5,5 末端的起始核苷酸常为末端的起始核苷酸常为GTPGTP或或ATPATP 调节基因调节基因 启动子启动子 操纵操纵 基因基因lacZ lacY lacA CAP cAMP CAP-cAMPCAP-cAMP 复合物复合物 mRNAmRNA+ -半乳糖苷酶 -半乳糖苷透过酶 -半乳糖苷乙酰 基转移酶酶 3 5 +1 转录起始点转录起始点 AACTGT ATATTA TTGACA TATAAT 5 3 35序列序列 Sextama 框框 10序列序列 Pribnow框框 加入的第一个核苷三磷酸常是加入的第一个核苷三磷酸常是GTPGTP或或ATPATP。所形成的。所形成的启动启动 子、

4、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合物子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合物，第一，第一 个核苷三磷酸一旦掺入到转录起始点，个核苷三磷酸一旦掺入到转录起始点， 亚基就会被释亚基就会被释 放脱离核心酶。放脱离核心酶。 -35 -10 pppG或pppA 5 5 5 5 3 3 3 3 模板链模板链 E 3.3.链的延伸链的延伸 以以NTPNTP为原料和能量为原料和能量,DNA,DNA模板链为模板，模板链为模板，靠核心酶的催靠核心酶的催 化，化，核苷酸间通过核苷酸间通过3 3 ,5,5 - -磷酸二酯键成核糖核酸链磷酸二酯键成核糖核酸链(RNA)(RNA) 1.1.真核真核RNARNA聚合

5、酶聚合酶 2. 2. 转录转录 真核真核RNARNA转录基本过程与原核类似，但其产生的转录基本过程与原核类似，但其产生的mRNAmRNA为为 “单顺反子单顺反子”，只编码一条肽链。，只编码一条肽链。 放线菌素放线菌素D D利福平利福平鹅膏蕈碱鹅膏蕈碱 原核原核抑制抑制抑制抑制不抑制不抑制 真核真核抑制抑制不抑制不抑制抑制抑制RNARNA聚合酶聚合酶 在细胞内，由在细胞内，由RNARNA聚合酶合成的原初转录物（聚合酶合成的原初转录物（primary primary transcripttranscript）往往需要一系列的变化，包括链的裂解、）往往需要一系列的变化，包括链的裂解、5 5 和和3

6、3 末端的切除和特殊结构的形成、核苷的修饰、以及拼末端的切除和特殊结构的形成、核苷的修饰、以及拼 接和编辑等过程，才转变为成熟的接和编辑等过程，才转变为成熟的RNARNA分子。此过程总称分子。此过程总称 为为RNARNA的成熟的成熟或称为或称为RNARNA的转录后加工。的转录后加工。 原核生物原核生物的的mRNAmRNA转录后一般不需要加工，转录的同时转录后一般不需要加工，转录的同时 即进行翻译（半寿期短）。即进行翻译（半寿期短）。 rRNA前体的转录后加工前体的转录后加工 tRNA前体的加工前体的加工 真核真核mRNA前体的加工前体的加工 rRNArRNA基因之间以纵向串联的方式重复排列。基

7、因之间以纵向串联的方式重复排列。 加工过程：加工过程： 1 1、剪切作用：需核酸酶参与。、剪切作用：需核酸酶参与。 2 2、甲基化修饰：修饰在碱基上。、甲基化修饰：修饰在碱基上。 3 3、自我剪接：一种核酶的作用。、自我剪接：一种核酶的作用。 原核原核rRNArRNA加工：加工：rRNArRNA含非转录的间隔区，其产物中含含非转录的间隔区，其产物中含tRNAtRNA 真核真核rRNArRNA加工：加工： 1.5S1.5S自成体系加工少无修饰和剪接。自成体系加工少无修饰和剪接。 2.45S2.45S加工中含剪切和甲基化修饰，需核酸酶。加工中含剪切和甲基化修饰，需核酸酶。 大肠杆菌大肠杆菌rRNA

8、rRNA前体加工前体加工 真核生物真核生物rRNArRNA前体加工前体加工 v噬菌体噬菌体QQ的的RNARNA复制两阶段复制两阶段 （1 1）其单链）其单链RNARNA可充当可充当mRNAmRNA，利用寄主中的核糖体合成，利用寄主中的核糖体合成外壳蛋外壳蛋 白白和和RNARNA复制酶的复制酶的亚基。亚基。 （2 2）复制酶的）复制酶的亚基可与来自寄主细胞的亚基亚基可与来自寄主细胞的亚基 自动装配自动装配 成成RNARNA复制酶复制酶，可进行，可进行RNARNA的复制，以分子中单链的复制，以分子中单链RNARNA为模板为模板 （正链），复制出一条新的（正链），复制出一条新的RNARNA链（负链）

9、，再复制出链（负链），再复制出正链正链， 与外壳蛋白组装成新的噬菌体颗粒。与外壳蛋白组装成新的噬菌体颗粒。 v某些某些RNARNA病毒可以以自身病毒可以以自身RNARNA为模板进行复制。为模板进行复制。 v不同的不同的RNARNA病毒复制方式不同病毒复制方式不同 5 RNA- 5 3 3 RNA+ 释放释放释放释放 35 3 3 5 5 RNA+RNA+ RNA- vRNA-及及 RNA+的合成方向均为的合成方向均为5 3 3 5 +1 转录起始点转录起始点 AACTGT ATATTA TTGACA TATAAT 5 3 35序列序列 Sextama 框框 10序列序列 Pribnow框框 加

10、入的第一个核苷三磷酸常是加入的第一个核苷三磷酸常是GTPGTP或或ATPATP。所形成的。所形成的启动启动 子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合物子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合物，第一，第一 个核苷三磷酸一旦掺入到转录起始点，个核苷三磷酸一旦掺入到转录起始点， 亚基就会被释亚基就会被释 放脱离核心酶。放脱离核心酶。 大肠杆菌大肠杆菌rRNArRNA前体加工前体加工 真核生物真核生物rRNArRNA前体加工前体加工 v噬菌体噬菌体QQ的的RNARNA复制两阶段复制两阶段 （1 1）其单链）其单链RNARNA可充当可充当mRNAmRNA，利用寄主中的核糖体合成，利用寄主中的核糖体合成外壳蛋外壳蛋 白白和和RNARNA复制酶的复制酶的亚基。亚基。 （2 2）复制酶的）复制酶的亚基可与来自寄主细胞的亚基亚基可与来自寄主细胞的亚基 自动装配自动装配 成成RNARNA复制酶复制酶，可进行，可进行RNARNA的复制，以分子中单链的复制，以分子中单链RNARNA为模板为模板 （正链），复制出一条新的（正链），复制出一条新的RNARNA链（负链），再复制出链（负链），再复制出正链正链， 与外壳蛋白组装成新的噬菌体颗粒。与外壳蛋白组装成