生物化学章16RNA的生物合成 (试讲课件1)

1、第十六章第十六章RNA的生物合成的生物合成RNA Biosynthesis ( Transcription )（1 1）掌握转录的概念和特点。）掌握转录的概念和特点。（2 2）掌握原核生物）掌握原核生物RNARNA聚合酶组成及功能、转录过程。聚合酶组成及功能、转录过程。（3 3）熟悉真核生物）熟悉真核生物RNARNA聚合酶功能，了解真核生物转录聚合酶功能，了解真核生物转录过程。过程。（4 4）了解真核生物的转录后加工和修饰过程。）了解真核生物的转录后加工和修饰过程。大纲要求大纲要求本章内容 原核生物RNA的合成的反应体系原核生物RNA的合成过程 真核生物RNA的合成过程转录后加工及其机制概述n

2、在生物界，在生物界，RNARNA合成有两种方式合成有两种方式 一是一是DNA指导的指导的RNA合成，也叫转录，此为生物合成，也叫转录，此为生物体内的主要合成方式，也是体内的主要合成方式，也是本章介绍的主要内容本章介绍的主要内容。另一种是另一种是RNA指导的指导的RNA合成，也叫合成，也叫RNA复制复制(RNAreplication),由由RNA依赖的依赖的RNA聚合酶催化，聚合酶催化，常见于病毒，是逆转录病毒以外的常见于病毒，是逆转录病毒以外的RNA病毒在宿主病毒在宿主细胞以病毒的单链细胞以病毒的单链RNA为模板合成为模板合成RNA的方式。的方式。中心法则中心法则(TheCentralDogm

3、a)转转录录翻翻 译译逆转录逆转录复复 制制转录转录 (transcription)是是生物体以生物体以DNA为为模板合成模板合成RNA的过程。的过程。 转录的知识是理解许多生物学现象和医学问题所转录的知识是理解许多生物学现象和医学问题所必需的。必需的。对于对于RNA生物过程的调节可以导致蛋白质合成速生物过程的调节可以导致蛋白质合成速率的改变率的改变，以及由此而引发的一系列代谢变化，以及由此而引发的一系列代谢变化，因此，了解因此，了解RNA代谢的基本原理就甚为重要。这代谢的基本原理就甚为重要。这些原理既关系到所有生物是如何适应环境变化的，些原理既关系到所有生物是如何适应环境变化的，也关系到细胞

4、结构和功能的分化机制。也关系到细胞结构和功能的分化机制。复制和转录的区别复制和转录的区别A-U，T-A，G-CA-T，G-C配对配对mRNA，tRNA，rRNA子代双链子代双链DNA（半保留复制）半保留复制）产物产物RNA聚合酶（聚合酶（RNA-pol）DNA聚合酶聚合酶酶酶NTPdNTP原料原料模板链转录（不对称转录）模板链转录（不对称转录）两股链均复制两股链均复制模板模板转录转录复制复制A-U，T-A，G-CA-T，G-C配对配对mRNA，tRNA，rRNA子代双链子代双链DNA（半保留复制）半保留复制）产物产物RNA聚合酶（聚合酶（RNA-pol）DNA聚合酶聚合酶酶酶NTPdNTP原料

5、原料模板链转录（不对称转录）模板链转录（不对称转录）两股链均复制两股链均复制模板模板转录转录复制复制引物引物 需要需要 不需要不需要特点特点 双向复制（半保留）双向复制（半保留） 单向转录单向转录（无校对功能）（无校对功能）复制和转录的共同点复制和转录的共同点:DNA 模板模板依赖依赖DNA的聚合酶的聚合酶碱基配对规律碱基配对规律生成磷酸二酯键生成磷酸二酯键链延长方向链延长方向5353原核生物转录的模板和酶原核生物转录的模板和酶Templates & Enzymes in prokaryotic transcription第一节第一节n参与转录的物质：参与转录的物质：原料原料: : NTP(A

6、TP,UTP,GTP,CTP)模板模板: : DNA酶酶 : : RNA聚合酶聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子及其他蛋白质因子及MgMg2+2+和和MnMn2+2+等等合成方向合成方向5 3 ，核苷酸间的连接方式为核苷酸间的连接方式为3 ，5 -磷酸二酯键。磷酸二酯键。一、原核生物转录的模板一、原核生物转录的模板 DNA分子上转录出分子上转录出RNA的区段，称为的区段，称为结构基因结构基因(structuralgene)。 转录的这种选择性称为转录的这种选择性称为不对称转录不对称转录(asymmetrictranscription)，它有两方面含义：在，它有两

7、方面含义：在DNA分子分子双链上，一股链用作模板指引转录，另一股链不双链上，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录；其二是模板链并非总是在同一单链上。转录；其二是模板链并非总是在同一单链上。5GCAGTACATGTC3编码链编码链3CGTCATGTACAG5模板链模板链5GCAGUACAUGUC3mRNANAlaValHisValC蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译 DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链，称为的一股单链，称为模板链模板链(templatestrand)。相对。相对的另一股单链是的另一股单链是编码链编码链(codingstrand)

8、。5 5 3 3 3 3 5 5 模板链模板链编码链编码链编码链编码链模板链模板链结构基因结构基因转录方向转录方向转录方向转录方向n不对称转录不对称转录转录的特点转录的特点1.转录的不对称性转录的不对称性2.转录方向的单向性转录方向的单向性3.转录过程有特定起始和终止点转录过程有特定起始和终止点二、二、RNA聚合酶催化聚合酶催化RNA合成合成（一）（一）RNA聚合酶能从头启动聚合酶能从头启动RNA链的合成链的合成 DNA依赖的依赖的RNA聚合酶催化合成聚合酶催化合成RNA； RNA合成的化学机制与合成的化学机制与DNA依赖的依赖的DNA聚合酶聚合酶催化催化DNA合成相似。合成相似。(NMP)n

9、+NTP(NMP)n+1+PPiRNA延长的延长的RNA DNA聚合酶在启动聚合酶在启动DNA链延长时需要引物存链延长时需要引物存在，而在，而RNA聚合酶聚合酶不需要引物不需要引物就能直接启动就能直接启动RNA链的延长。链的延长。 RNA聚合酶和聚合酶和DNA的特殊序列的特殊序列启动子启动子(promoter)结合后，就能启动结合后，就能启动RNA合成。合成。（二）（二）RNA聚合酶由多个亚基组成聚合酶由多个亚基组成 36512决定哪些基因被转录决定哪些基因被转录 150618催化功能催化功能 155613结合结合DNA模板模板 70263辨认起始点辨认起始点亚亚 基基分分 子子 量量功功 能

10、能不详（不做要求）、解链、解链、结、结合合核心酶核心酶(coreenzyme)全酶全酶(holoenzyme) 转录起始阶段转录起始阶段转录延长阶段转录延长阶段nRNA聚合酶全酶在转录起始区的结合聚合酶全酶在转录起始区的结合利福平利福平能与细菌的能与细菌的RNARNA聚合酶聚合酶亚基结合亚基结合，从，从而阻断转录的启动而阻断转录的启动 因子有多种：因子有多种：I结合阻遏物RNA酶结合产生阻遏蛋白操纵基因启动子阻遏物基因结构基因AYZOP原核生物一个转录区段可视为一个转录单位，原核生物一个转录区段可视为一个转录单位，称为称为操纵子操纵子(operon(operon) )，包括若干个，包括若干个结

11、构基因结构基因及其上及其上游游(upstream)(upstream)的的调控序列。调控序列。 三、三、RNA聚合酶结合到聚合酶结合到DNA的启动子的启动子上起动转录上起动转录转录是不连续、分区段进行的。转录是不连续、分区段进行的。调控序列中的调控序列中的启动子启动子是是RNA聚合酶结合模板聚合酶结合模板DNA的部位，也是控制转录的关键部位。原核生物以的部位，也是控制转录的关键部位。原核生物以RNA聚合酶全酶结合到聚合酶全酶结合到DNA的启动子上而起动转的启动子上而起动转录，其中录，其中由由亚基辨认启动子亚基辨认启动子，其他亚基相互配合。，其他亚基相互配合。启动子：启动子：是是DNA分子上能够

12、被分子上能够被RNA聚合酶识别、结合聚合酶识别、结合并起动转录的并起动转录的DNADNA序列。序列。对启动子的研究，常采用一种巧妙的方法即对启动子的研究，常采用一种巧妙的方法即RNA聚聚合酶保护法合酶保护法。根据对根据对100100多个基因碱基序列的分析，大肠杆菌的多个基因碱基序列的分析，大肠杆菌的启启动子至少两处共同顺序动子至少两处共同顺序：约约12bp12bp的的RNARNA聚合酶全酶识别部位（聚合酶全酶识别部位（-35-35顺序顺序），），和和约含约含7bp7bp的的RNARNA聚合酶全酶紧密结合部位（聚合酶全酶紧密结合部位（-10-10顺顺序序，又称为，又称为TATATATA框框或或P

13、rinow boxPrinow box）.-10.-10序列处的碱序列处的碱基富含基富含ATAT，有助于，有助于DNADNA双螺旋的局部解链。双螺旋的局部解链。 开始转录开始转录TTGACAAACTGT-35区区(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10区区1-30-5010-10-40-205 3 3 5 RNA-pol辨认位点辨认位点(recognitionsite)5 5 RNA聚合酶保护区聚合酶保护区结构基因结构基因3 3 nRNA聚合酶保护法研究转录起始区聚合酶保护法研究转录起始区启动子的结构（碱基序列）是启动子的结构（碱基序列）是不对称的，它决不对称的，它决定着

14、转录的方向定着转录的方向。大肠杆菌转录启动子的一个。大肠杆菌转录启动子的一个理想序列如下：理想序列如下： 15-19原核生物的转录过程原核生物的转录过程The Process of Transcription in Prokaryote第二节第二节原核生物的转录过程可分为转录起始、原核生物的转录过程可分为转录起始、转录延长和转录终止三个阶段。转录延长和转录终止三个阶段。 RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。起始区域。 DNA双链解开，使其中的一条链作为转录双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。的模板。一、转录起始需要一、转录起始需要RNA聚合酶全酶

15、聚合酶全酶n转录起始需解决两个问题：转录起始需解决两个问题：2 . D N A 双 链 打 开 ， 形 成双 链 打 开 ， 形 成 开 放 转 录 复 合 体开 放 转 录 复 合 体 ( o p e ntranscriptioncomplex)；DNA分子接近分子接近-10区域的部分区域的部分双螺旋解开后转录开始。双螺旋解开后转录开始。 DNA双链解开的范围只在双链解开的范围只在17bp左右左右。1.RNA聚合酶全酶聚合酶全酶( 2)识别并结合启动子，形成识别并结合启动子，形成闭合闭合转录复合体（转录复合体（closedtranscriptioncomple）；3.在在RNA聚合酶作用下发

16、生第一次聚合反应，形成第一聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成第一个磷酸二酯键：个磷酸二酯键：RNApol( 2)-DNA-pppGpN-OH3 转录起始复合物转录起始复合物: :5 -pppG-OH+NTP5 -pppGpN-OH3 +ppin转录起始过程：转录起始过程：nE.coli的转录起始和延长的转录起始和延长第一个进处的核苷酸一般是嘌呤核苷酸，以GTP最常见。第一个磷酸二酯键生成后第一个磷酸二酯键生成后，转录复合体的构转录复合体的构象发生改变，象发生改变， 亚基即从转录起始复合物上脱亚基即从转录起始复合物上脱落落，核心酶连同四磷酸二核苷酸，继续结合，核心酶连同四磷酸二核苷酸，继续结合

17、于于DNA模板上，酶沿模板上，酶沿DNA链前移，链前移，进入延长进入延长阶段。阶段。在转录起始复合物形成的过程中，第一个进在转录起始复合物形成的过程中，第一个进 处的核苷酸一般是处的核苷酸一般是嘌呤核苷酸，以嘌呤核苷酸，以GTP最常见。最常见。对 亚基脱落的不同说法亚基脱落的不同说法-北大朱玉贤编现代分子生物学第4版教材P76当当RNA聚合酶合成新的RNA链达到910核苷酸时，亚基才被释放，转录起始复合物才通过上游启动子区并生成由核心酶、DNA和新生成的RNA所组成的转录延伸复合物。新进展新进展二、二、RNApol核心酶独立延长核心酶独立延长RNA链链1. 亚基脱落，亚基脱落，RNApol聚合

18、酶核心酶变构，聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；模板前移；2.在在核心酶核心酶作用下，作用下，NTP不断聚合，不断聚合，RNA链链不断延长。不断延长。(NMP)n +NTP(NMP)n+1 + PPi大肠杆菌的转录泡局部结构示意大肠杆菌的转录泡局部结构示意转录空泡转录空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol（核心酶）（核心酶）DNARNA转录延长以下特点转录延长以下特点 核心酶负责核心酶负责RNA链延长反应；链延长反应； RNA链从链从5 -端向端向3 -端延长，新的核苷酸都是加到端延长，新的核苷酸都是加到3 -OH上；上；对对DN

19、A模板链的阅读方向是模板链的阅读方向是3 -端向端向5 -端，合成的端，合成的RNA链链与之呈反向互补，即酶是沿着模板链的与之呈反向互补，即酶是沿着模板链的3 向向5 方向或沿着方向或沿着编码链的编码链的5 向向3 方向前进的；方向前进的； 合成区域存在着动态变化的合成区域存在着动态变化的8 bp 的的RNA-DNA杂合双链；杂合双链； 模板模板DNA的双螺旋结构随着核心酶的移动发生解链和再的双螺旋结构随着核心酶的移动发生解链和再复合的动态变化。复合的动态变化。 转录过程中转录过程中DNA的超螺旋结构变化的超螺旋结构变化转录过程中DNA的超螺旋结构变化三、原核生物转录延长与蛋白质的翻译同三、原

20、核生物转录延长与蛋白质的翻译同时进行时进行5 3 DNA核糖体核糖体RNARNA聚合酶聚合酶在同一在同一DNA模板上，有多个转录同时在进行；模板上，有多个转录同时在进行；转录尚未完成，翻译已在进行。转录尚未完成，翻译已在进行。依赖依赖 因子的转录终止因子的转录终止非依赖非依赖 因子的转录终止因子的转录终止四、原核生物转录终止分为依赖四、原核生物转录终止分为依赖 因子与因子与非依赖非依赖 因子两大类因子两大类n依据是否需要蛋白质因子的参与，原核生物依据是否需要蛋白质因子的参与，原核生物转录终止分为：转录终止分为： 因子是由相同亚基组成的六聚体蛋白质，亚因子是由相同亚基组成的六聚体蛋白质，亚基分子

21、量基分子量46kD。 因子能结合因子能结合RNA，又以，又以对对polyC的结合力最的结合力最强强，但对，但对polydC/dG组成的组成的DNA的结合能力就的结合能力就低得多。低得多。 因子还因子还有有ATP酶活性酶活性和和解螺旋酶解螺旋酶(helicase)的的活性。活性。（一）依赖（一）依赖 因子的转录终止因子的转录终止n 因子：因子：n 因子的作用原理（热追踪假说）：因子的作用原理（热追踪假说）：课外有趣的思考：课外有趣的思考：1、原核生物中转录和翻译同时进行，链上有核糖体， 因子怎么追过去？因子怎么追过去？2 2、 因子追上因子追上（二）（二） 非依赖非依赖 因子的转录终止因子的转录

22、终止DNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列，转录出列，转录出RNA后，后，RNA产物形成特殊的结构来产物形成特殊的结构来终止转录。终止转录。n茎环结构使转录终止的机制茎环结构使转录终止的机制 使使RNA聚合酶变构，转录停顿；聚合酶变构，转录停顿； 局部局部RNA/DNA杂化短链的碱基配对是最不稳定的。杂化短链的碱基配对是最不稳定的。RNA链上的多聚链上的多聚U也是促使也是促使RNA链从模板上脱落的重链从模板上脱落的重要因素。要因素。真核生物真核生物RNA的生物合成的生物合成TheBiosynthesisofEukaryoteRNA第三节第三节真核生物的转录

23、过程比原核复杂。二者的转录真核生物的转录过程比原核复杂。二者的转录起始过程有较大区别，转录终止也不相同。起始过程有较大区别，转录终止也不相同。一、一、真核生物有三种真核生物有三种DNA依赖的依赖的RNA聚合酶聚合酶n 真核生物具有真核生物具有3种不同的种不同的RNA聚合酶聚合酶: RNA聚合酶聚合酶（RNAPol） RNA聚合酶聚合酶（RNAPol） RNA聚合酶聚合酶（RNAPol）真核生物的真核生物的RNA聚合酶聚合酶真核生物真核生物RNA聚合酶的特点聚合酶的特点 真核生物真核生物RNA聚合酶的结构比原核生物复杂，所有真核聚合酶的结构比原核生物复杂，所有真核生物的生物的RNA聚合酶聚合酶都

24、有两个不同的大亚基都有两个不同的大亚基和和十几个小亚十几个小亚基基.大亚基功能各不相同。大亚基功能各不相同。 RNApol在核内转录生成核不均一在核内转录生成核不均一RNA（hnRNA），），然后加工成然后加工成mRNA。mRNA是各种是各种RNA中寿命最短、最中寿命最短、最不稳定的，需经常重新合成。不稳定的，需经常重新合成。二、转录因子在真核生物转录起始中具二、转录因子在真核生物转录起始中具有重要作用有重要作用 真核生物的基因转录过程，同样可以分为真核生物的基因转录过程，同样可以分为3个个阶段：起始阶段：起始阶段（阶段（RNApol和通用转录因子形成转录起始复合体）、和通用转录因子形成转录起

25、始复合体）、延长阶段和转录终止。延长阶段和转录终止。 与原核生物的显著不同是，起始和延长过程都需要众多与原核生物的显著不同是，起始和延长过程都需要众多相关的蛋白质因子参与，这些因子被称为相关的蛋白质因子参与，这些因子被称为转录因子转录因子（transcriptionalfactors,TF）或）或反式作用因子反式作用因子（trans-actingfactors）。）。（一）转录前起始复合体的形成（一）转录前起始复合体的形成不同物种、不同细胞或不同的基因，转录起始不同物种、不同细胞或不同的基因，转录起始点上游都有不同的特异点上游都有不同的特异DNA序列，包括启动子、序列，包括启动子、增强子等，统

26、称为增强子等，统称为顺式作用元件顺式作用元件(cis-actingelement)。转录起始点转录起始点TATA盒盒CAAT盒盒GC盒盒增强子增强子n顺式作用元件顺式作用元件(cis-actingelement)AATAAA切离加尾切离加尾转录终止点转录终止点修饰点修饰点外显子外显子翻译起始点翻译起始点内内含含子子 OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚体八聚体转录起始时，真核生物的转录起始时，真核生物的RNApol不直接识别不直接识别和结合模板的起始区，而是依靠转录因子识别和结合模板的起始区，而是依靠转录因子识别并结合起始序列，故其起始复合体的装配过程并结合起始序列，故其起始复合体的装配

27、过程比原核生物复杂的多。比原核生物复杂的多。能直接、间接辨认和结合转录上游区段能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的的蛋白质，现已发现数百种，统称为蛋白质，现已发现数百种，统称为反式作用因反式作用因子子(trans-actingfactors)。反式作用因子中，直接或间接结合反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶聚合酶的 ， 则 称 为 通 用 转 录 因 子 （的 ， 则 称 为 通 用 转 录 因 子 （ g e n e r a ltranscriptionfactor）或基本转录因子（）或基本转录因子（basaltranscriptionfactor） 三三、真核生物转录延长过程

28、中没有、真核生物转录延长过程中没有转录与翻译同步的现象转录与翻译同步的现象真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。RNA-pol前移处处都遇上核小体。前移处处都遇上核小体。转录延长过程中可以观察到核小体移位和解聚转录延长过程中可以观察到核小体移位和解聚现象。现象。RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小体核小体转转录录延延长长中中的的核核小小体体移移位位转录方向转录方向四、真核生物的转录终止和加尾修饰四、真核生物的转录终止和加尾修饰同时进行同时进行真核生物的转录终止

29、，是和转录后修饰密切相真核生物的转录终止，是和转录后修饰密切相关的。关的。真核生物真核生物mRNA有聚腺苷酸有聚腺苷酸(polyA)尾巴结构，尾巴结构，是转录后才加进去的。是转录后才加进去的。转录不是在转录不是在polyA的位置上终止，而是超出数的位置上终止，而是超出数百个乃至上千个核苷酸后才停顿。已发现，在百个乃至上千个核苷酸后才停顿。已发现，在读码框架的下游，常有一组共同序列读码框架的下游，常有一组共同序列AATAAA，再下游还有相当多的再下游还有相当多的GT序列。这些序列称为序列。这些序列称为转录终止的修饰点转录终止的修饰点。5 -AAUAAA-5 -AAUAAA-核酸酶核酸酶-GUGU

30、GUGRNA-polAATAAAGTGTGTG转录终止的修饰点转录终止的修饰点5 5 3 3 3 3 加尾加尾AAAAAAA3 mRNA转录终止转录终止 和转录后修饰密切相关。和转录后修饰密切相关。真核与原核转录的区别（了解）真核与原核转录的区别（了解）RNA聚合酶：一种和三种。聚合酶：一种和三种。转录产物：单顺反子和多顺反子。转录产物：单顺反子和多顺反子。转录产物是否需要加工：原核不需要，真核需要。转录产物是否需要加工：原核不需要，真核需要。转录与翻译是否同步：原核同步。转录与翻译是否同步：原核同步。转录中是否有核糖体解聚和移位现象？转录中是否有核糖体解聚和移位现象？真核生物真核生物RNA的

31、加工和降解的加工和降解 The Processing and Degradation of Eukaryotic RNA第四节第四节真核生物转录生成的真核生物转录生成的RNA分子是初级分子是初级RNA转转录物录物(primaryRNAtranscript)，几乎所有的初，几乎所有的初级级RNA转录物都要经过加工，才能成为具有功转录物都要经过加工，才能成为具有功能的成熟的能的成熟的RNA。加工主要在细胞核中进行。加工主要在细胞核中进行。n几种主要的修饰方式：几种主要的修饰方式：1.剪接剪接(splicing)2.剪切剪切(cleavage)3. 修饰修饰(modification)4. 添加添加

32、(addition)5. RNA RNA编辑编辑(RNAediting)一、核不均一一、核不均一RNA经首、尾修饰经首、尾修饰和剪接后成为和剪接后成为mRNA 真核生物真核生物mRNA转录后，需要进行转录后，需要进行5 -端和端和3 -端（首、尾部）的端（首、尾部）的修饰修饰以及对以及对hnRNA进行进行剪剪接接（splicing），才能成为成熟的），才能成为成熟的mRNA，被，被转运到核糖体，指导蛋白质翻译。转运到核糖体，指导蛋白质翻译。（一）前体（一）前体mRNA在在5 -末端加入末端加入“帽帽”结构结构大多数真核大多数真核mRNA的的5 -末端有末端有7-甲基鸟嘌呤的甲基鸟嘌呤的帽结构。

33、帽结构。这个真核这个真核mRNA加工过程的起始步骤由两种加工过程的起始步骤由两种酶，酶，加帽酶加帽酶(cappingenzyme)和和甲基转移酶甲基转移酶(methyltransferase)催化完成。催化完成。 n帽结构帽结构n帽结构的生成过程帽结构的生成过程n帽结构的意义：帽结构的意义：可以使可以使mRNA免遭核酸酶的攻击；免遭核酸酶的攻击；也能与帽结合蛋白质复合体也能与帽结合蛋白质复合体(cap-bindingcomplexofprotein)结合，并参与结合，并参与mRNA和核和核糖体的结合，启动蛋白质的生物合成。糖体的结合，启动蛋白质的生物合成。（二）前体（二）前体mRNA在在3端端

34、特异位点断裂并加特异位点断裂并加上多聚腺苷酸尾上多聚腺苷酸尾 尾部修饰是和转录终止同尾部修饰是和转录终止同时进行的过程。时进行的过程。 poly Apoly A的有无与长短，是的有无与长短，是维持维持mRNAmRNA作为翻译模板作为翻译模板的活性，以及增加的活性，以及增加mRNAmRNA本身稳定性的因素。本身稳定性的因素。 一般真核生物在胞浆内出一般真核生物在胞浆内出现的现的mRNAmRNA，其，其poly Apoly A长长度为度为100100至至200200个核苷酸之个核苷酸之间，也有少数例外。间，也有少数例外。（三）前体（三）前体mRNA的剪接主要是去除内含子的剪接主要是去除内含子去除初

35、级转录物上的内含子，把外显子连接为成熟去除初级转录物上的内含子，把外显子连接为成熟RNA的过程称为的过程称为mRNA剪接（剪接（mRNAsplicing）。真核生物结构基因，由若干个编码区和非真核生物结构基因，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。的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。 断裂基因断裂基因(splitegene)CABD编码区编码区A、B、C、D非编码区非编码区外显子外显子(exon)和内含子和内含子(int

36、ron) 外显子：外显子：在断裂基因及其初级转录产物上出在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟现，并表达为成熟RNA的核酸序列。的核酸序列。 内含子：内含子：隔断基因的线性表达而在剪接过程隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。中被除去的核酸序列。鸡卵清蛋白鸡卵清蛋白基因基因hnRNA首、尾修饰首、尾修饰hnRNA剪接剪接成熟的成熟的mRNA鸡鸡卵卵清清蛋蛋白白基基因因及及其其转转录、录、转转录录后后修修饰饰1.内含子形成套索内含子形成套索RNA被剪除被剪除 2.内含子在剪接接口处剪除内含子在剪接接口处剪除 大多数内含子都以大多数内含子都以GU为为5 端的起始，而其末端则为端

37、的起始，而其末端则为AG-OH-3 。 5 GUAG-OH-3 称为剪接接口（称为剪接接口（splicingjunction）或）或边界序列。边界序列。 剪接后，剪接后，GU或或AG不一定被剪除。不一定被剪除。 3.剪接过程需两次转酯反应剪接过程需两次转酯反应 4.剪接体是内含子剪接场所剪接体是内含子剪接场所5.前体前体mRNA分子有剪切和剪接两种模式分子有剪切和剪接两种模式 前体前体mRNA分子的加工除上述剪接外，还有一分子的加工除上述剪接外，还有一种剪切（种剪切（cleavage）模式。）模式。 剪切剪切指的是剪去某些内含子后，在上游的外显指的是剪去某些内含子后，在上游的外显子子3 -端直

38、接进行多聚腺苷酸化，不进行相邻外端直接进行多聚腺苷酸化，不进行相邻外显子之间的连接反应。显子之间的连接反应。 剪接剪接是指剪切后又将相邻的外显子片段连接起是指剪切后又将相邻的外显子片段连接起来，然后进行多聚腺苷酸化。来，然后进行多聚腺苷酸化。6.前体前体mRNA分子可发生可变剪接分子可发生可变剪接 许多前体许多前体mRNA分子经过加工只产生一种成分子经过加工只产生一种成熟的熟的mRNA，翻译成相应的一种多肽；有些则可，翻译成相应的一种多肽；有些则可剪切或（和）剪接加工成结构有所不同的剪切或（和）剪接加工成结构有所不同的mRNA，这一现象称为这一现象称为可变剪接可变剪接（alternatives

39、plicing），），又称又称选择性剪接选择性剪接。真核细胞基因的前体真核细胞基因的前体mRNA交替加工的两种机制交替加工的两种机制大鼠降钙素基因转录本的可变剪接大鼠降钙素基因转录本的可变剪接 有些基因的蛋白质产物的氨基酸序列与基因的有些基因的蛋白质产物的氨基酸序列与基因的初级转录物序列并不完全对应，初级转录物序列并不完全对应，mRNA上的一上的一些序列在转录后发生了改变，称为些序列在转录后发生了改变，称为RNA编辑编辑（RNAediting）。）。 RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，是可有多用途分化的，因此也称为后加工，是可有多用途分化的，

40、因此也称为分分化加工化加工(differentialRNAprocessing)。（四）（四）mRNA编辑是对基因的编码序列进行编辑是对基因的编码序列进行转录后加工转录后加工APOB基因的基因的mRNA在肝和肠黏膜编码不同多肽链在肝和肠黏膜编码不同多肽链二、真核二、真核rRNA前体经过剪接形成不同前体经过剪接形成不同类别的类别的rRNA转录转录45S-rRNA剪切剪切18S-rRNA5.8S和和28S-rRNArDNA内含子内含子内含子内含子28S5.8S18S三、真核生物前体三、真核生物前体tRNA的加工包括核的加工包括核苷酸的碱基修饰苷酸的碱基修饰tRNA前体前体RNA pol TGGCN

41、NAGTGCGGTTCGANNCCDNARNAaseP、内切酶内切酶tRNA核苷核苷酸转移酶酸转移酶、连接酶、连接酶ATPADP碱基修饰碱基修饰（2）还原反应）还原反应如：如：UDHU（3）核苷内的转位反应）核苷内的转位反应如：如：U（4）脱氨反应）脱氨反应如：如：AI如：如：AAm（1）甲基化）甲基化（1 1）（1 1）（3 3）（2 2）（4 4）四、四、RNA催化一些真核和原核基因内催化一些真核和原核基因内含子的自剪接含子的自剪接 1982年美国科学家年美国科学家T.Cech和他的同事发现四膜虫和他的同事发现四膜虫（tetrahymenathermophilic）编码）编码rRNA前体的

42、前体的DNA序列序列含有间隔内含子序列，并且在没有任何来自四膜虫的蛋白含有间隔内含子序列，并且在没有任何来自四膜虫的蛋白质情况下，质情况下，rRNA前体能准确地剪接去除内含子。这种由前体能准确地剪接去除内含子。这种由RNA分子催化自身内含子剪接的反应称为分子催化自身内含子剪接的反应称为自剪接（自剪接（self-splicing）。一些噬菌体的一些噬菌体的mRNA前体及细菌前体及细菌tRNA前体也发现有这前体也发现有这类自身剪接的内含子，并被称之为类自身剪接的内含子，并被称之为I型内含子型内含子（groupIintron）。）。I型内含子以游离的鸟嘌呤核苷或鸟嘌呤核苷酸作型内含子以游离的鸟嘌呤核苷或鸟嘌呤核苷酸作为辅因子完成剪接。鸟嘌呤核苷或鸟嘌呤核苷酸的为辅因子完成剪接。鸟嘌呤核苷或鸟嘌呤核苷酸的3-OH与与内含