RNA的加工PPT课件

1、一、RNA的加工： 将各种前体RNA分子加工成成熟的、有活性的RNA的过程二、场所： 主要是在细胞核内进行第一节 概述第1页/共47页三、RNA加工的类型：1、剪切：就是剪去部分序列；2、剪接：是指剪切后又将某些片段连接起来。3、末端添加核苷酸：如 tRNA的3-末端添加-CCA。4、修饰：在碱基及核糖分子进行化学修饰。5、RNA编辑：某些RNA，特别是mRNA自DNA模板上所获得的遗传信息，在转录作用后又发生了变化。 第2页/共47页一、原核生物rRNA的加工 第二节 rRNA 的加工16S rRNA23S rRNA5S rRNAtRNAtRNA大肠杆菌最初的转录物（30S ）第3页/共47

2、页1、核糖核蛋白复合体（RNP） 形成 初生转录物形成一些茎环结构，随后与一些蛋白结合形成核糖核蛋白复合体（RNP）茎环结构RNP第4页/共47页原核生物rRNA的加工（RNA酶）第5页/共47页2、甲基化修饰：（通常是A） 甲基供体- S-腺苷甲硫氨酸3、剪切：（1）Rnase剪切释放出5S，16S，23S前体分子；（2）随后RNA酶M5, M 16, M 23分别在每一前体分子的5端和3端进行剪切。第6页/共47页二、真核细胞rRNA的加工（一）概述 1、rRNA基因： RNA聚合酶转录转录物需要加工 2、5s rRNA 基因： RNA聚合酶转录-转录物不需加工第7页/共47页Mammal

3、s18S rRNA5.8S rRNA28S rRNA47S pre-rRNA(13500nt)100 site 2-O-methlsnoRNPMature rRNAsETS1ITS1ITS2ETS245S pre-rRNA41S pre-rRNA20S+32S pre-rRNA5.8S - 28S Base pair（二）真核细胞rRNA前体的加工过程18S rRNA5.8S rRNA28S rRNA第8页/共47页（1）广泛地进行甲基化修饰，主要是在28S及18S中。（2）除掉外部转录间隔区(ETS)1和2，再切去内部转录间隔区（ITS），释放出32S和20S的两个前RNA。 （3）随后45

4、 S rRNA前体经核酸酶顺序剪切下生成18S、5.8S、28S rRNA。真核细胞rRNA前体的加工过程第9页/共47页第三节 tRNA的加工一、原核tRNA的加工1 1、“斩头”，形成55末端；（RNaseP）2 2、“去尾”，切除3多余的核苷酸直至CCA， 形成3-OH3-OH末端（RNaseD）；3 3、修饰：甲基化等第10页/共47页二、真核tRNA的加工和原核的区别1、真核tRNA前体中无二聚体和多聚体；2、增加了剪接内含子的过程；3、真核生物CCA多由tRNA核苷酸转移酶添加，而原核多由tRNA基因编码。第11页/共47页第四节 前体mRNA的加工第12页/共47页原核原核真核真

5、核geneOperon intronmRNAPolycistronic monocistronicPre-mRNAmRNA processing 5-cap, poly(A) tail Longer-livedTransport to cytoplasm 一、原核生物与真核生物基因表达的差异第13页/共47页二、核内不均一RNA（hnRNA）-RNApol的产物 1、hnRNP： hnRNA+蛋白 前mRNA snRNA 2、snRNP：snRNA+蛋白 功能：参与前mRNA的剪接hnRNAhnRNA第14页/共47页三、真核生物前mRNA加工过程第15页/共47页前mRNA加工过程5端加帽（

6、5-capping）3端加尾剪接（splicing）甲基化修饰（methylation）第16页/共47页（一）5端加帽（5-capping）（P83）第17页/共47页1 1、三种5 5帽结构形式帽0 m7GpppNpN帽1 m7GpppNmpN帽2 m7GpppNmpNm第18页/共47页2、 5帽的作用：（1）防止被5外切核酸酶降解（2）翻译时可被起始因子和核糖体识别（3）有助于mRNA越过核膜，进入胞质第19页/共47页3、5-capping: m7G ( 5-5, mRNA guanyltransferase鸟苷转移酶) Base 1: 2-OH 甲基化；A (N6-甲基化) Bas

7、e 2: 2-OH 甲基化第20页/共47页5 pppNp5 GpppNppppG ppi鸟苷酸转移酶5 m7GpppNp甲基转移酶SAM5 ppNp磷酸酶 Pi真核生物mRNA转录后加工-“加帽”第21页/共47页（1）mRNA5末端pppNp在磷酸酶作用下脱Pi，形成ppNp-。（2）在鸟苷酸转移酶作用下，与Gppp反应形成GpppNp-,连接方式为5-5三磷酸桥。（3）在甲基转移酶作用下，由腺苷蛋氨酸(SAM)提供甲基，在鸟嘌呤的N-7上甲基化（4）在连接于鸟苷酸的第一个（或第二个）核苷酸2OH上又进行甲基化，最后形成m7GpppNmp。第22页/共47页（二）3端加尾1、3端: pol

8、yA p o l y ( A ) 聚 合 酶 - - P o l y ( A ) polymerase(PAP); poly(A) ：大部分真核mRNA有poly(A)尾巴 poly(A) ：无poly(A)尾巴，如组蛋白的mRNA2、作用：稳定mRNA （2）有助于mRNA从核到细胞质转运（1）第23页/共47页3、3末端多聚A尾的生成（1 1）识别因子识别AAUAAA（2 2）剪切因子(CF)(CF)在加尾位点AAUAAA下游1111 3030ntnt处剪切RNA；（3 3）poly(A)poly(A)聚合酶合成poly(A)poly(A)尾巴；AAUAAA(20bp)CA5UUGUGUG

9、UUG3Polyadenylation signalCleavage sitepolyA addition siteGC-rich region第24页/共47页第五节 内含子的剪接一、核酶(Ribozyme) 是指本质为RNA或以RNA为主含有蛋白质辅基的一类具有催化功能的物质。1、发现 1981年T.Cech和S.Atman 四膜虫 rRNA2 2、类型： 剪切型 ：相当于内切核酸酶 剪接型 ：相当于内切核酸酶及连接酶 其他类型：如核苷酸转移，脱磷酸作用第25页/共47页3、核酶与传统酶的区别：（1）一般的酶是纯的蛋白质，而核酶是RNA或 带蛋白的RNA；（2）有的核酶既是催化剂又是底物。

10、而酶仅催化反应第26页/共47页4、意义： 突破了酶的概念； 揭示了内含子自我剪接的奥秘； 促进了RNARNA的研究 为生命的起源和分子进化提供了新的依据。第27页/共47页二、前mRNA的剪接（splicing）（一）前mRNA的内含子 GU-AG类（主要） AU-AC类（次要） G100U100A62A68G84T63 12Py N C65A100G100A64G73N内含子外显子外显子左位点(5/ 供体)右位点(3/ 受体)分支点共同序列 Py80 N Py80 Py87 Pu75 A Py95第28页/共47页GU-AG类内含子剪接位点的特征：（1）5剪切点（供体位点）为GU（2）3剪

11、切点（受体位点）为AG GT-AG rule (GT-AG 规则规则)：指在：指在核核基因内基因内含子含子开开始始和结和结束束出现的出现的两两个个固定的定的脱脱氧氧核苷核苷酸酸:5端为GT, 3端为 AG，与前体RNA内含子剪接有关（3）分支部位： 多聚嘧啶序列：Py80 N Py80 Py87 Pu75 A Py95，第29页/共47页（ 二）剪接体的形成 1、剪接体（spliceosome） 是由几种非特异的小核糖核蛋白(UsnRNP)与mRNA前体结合而成2 2、剪接因子（1 1）UsnRNPs ：U1、U2、U5、U4/U6（2）化学组成：U-RNA+proteins U-RNAs(u

12、racil rich RNA)： snRNAs（3）特点：snRNP中的RNA成分与5端和3端剪接点及分支点的多种保守碱基配对第30页/共47页U1U1U2U4/6U5U1U2U4/6U5U1U2OHOHUACUAACGUAGOHUACUAACUGAG3、剪接体的形成第31页/共47页3、剪接体的形成：（1）U1snRNP识别外显子的5末端剪接序列， 并与其互补而结合（2）U2snRNP识别并结合于分支部位（3）U5snRNP，识别并结合于内含子3末端剪 接位点（4）U4，U6也参加到剪接体中，起配合作用（5）mRNA与snRNP形成复合体-剪接体第32页/共47页GUAGAU GAGAGUA

13、GA套索结构套索的形成及剪接1212第33页/共47页（三）前mRNA的内含子的剪接1、分支点A的2-OH攻击5端交界处的磷酸二酯键，形成套索（lariat）结构2、切下的外显子1的3-OH攻击内含子3端的交界处磷酸二酯键，同时释放出套索状的内含子。第34页/共47页三、I 型内含子的剪接（一）结构特点 无GT-AG结构 边界序列为5 U.3G; 第35页/共47页（二）I 型内含子剪接的机制1、自由鸟苷酸的3-OH作为亲核基团攻击内含子5端的磷酸二酯键，从上游切开RNA链2、上游外显子的3-OH作为亲核基团攻击内含子3位核苷酸上的磷酸二酯键，使内含子被完全切开3、上下游外显子通过新的磷酸二酯

14、键相连UpAGpUpGOHUOHGpUpGAUpUrRNApGpGUpAUpU第36页/共47页（三）I 型内含子剪接的特点1、内含子自我催化断裂和连接（ribozymes）2、需要带有3-OH的鸟苷参与3、转酯反应(transesterification)第37页/共47页四、II 型内含子介于GT-AG和 I 型内含子之间的类型（一）结构特点（1） 边界序列为5GUGCGYnAG；（2）分支点顺序（branch-point seguence） 保守序列 Py Pu Py Py T A Py（3）分子内配对： 分支点顺序的中间和两侧各有3-5bp的序列与上游序列互补（A除外）第38页/共47

15、页第39页/共47页（二） II 型内含子剪接机制1、分支点A的2-OH对5端交界处的磷酸二酯键发动亲核进攻，产生了套索（lariat）结构2、切下的外显子1其3-OH继续对内含子3端的交界序列进行亲核进攻，同时释放出套索状的内含子。第40页/共47页第六节 RNA的编辑一、RNA的编辑（RNA editing）的概念 是指转录后的RNA在编码区发生碱基的加入， 丢失或转换等现象二、编辑的生物学意义： 1 1、校正作用； 2 2、扩充遗传信息 第41页/共47页机制：脱氨基作用的结果（胞苷和腺苷脱氨酶催化） 进行编辑的脱氨酶能特异性识别靶位点三、编辑的机制 （一）碱基转换CAAUAA肝脏肠哺乳类载脂蛋白apo-B转录物的编辑第42页/共47页（二）碱基插入GGGGAAAGAUAUUGAUGAAAGGAGUGGUGAAUUUAUUGUUUAUAUUGAUUGUAUUAUAGGUUAAAAUUUAUGUUGUCUUUUAACUUUAAAUAUAAUAGAAAAUUGAAA A G G C UUUAACUUUAAAUAUAAUAGAAAAUUG编辑前RNA指导RNA指导RNA的作用模式利什曼原虫细胞色素b mRNA的编辑第43页/共47页1、指导RNA的作用模式（1 1）指导RNARNA（guide RNA）：）： 提供mRNAmRNA的编辑信息，并作为模板； （2 2）非常规