第十三部分RNA的生物合成教学 ppt课件

1、l 在在RNA聚合酶的催化下，以一段聚合酶的催化下，以一段DNA链为模链为模板合成板合成RNA，从而将，从而将DNA所携带的遗传信息所携带的遗传信息传送给传送给RNA的过程称为转录。的过程称为转录。l 经转录生成的经转录生成的RNA有多种，主要的是有多种，主要的是rRNA，tRNA，mRNA，snRNA和和HnRNA。一、转录的不对称性一、转录的不对称性转录转录(transcription)(transcription)的不对称性就是指以的不对称性就是指以双链双链DNADNA中的一条链作为模板进展转录，中的一条链作为模板进展转录，从而将遗传信息由从而将遗传信息由DNADNA传送给传送给RNAR

2、NA。l 对于不同的基因来说，其转录信息可以存在于对于不同的基因来说，其转录信息可以存在于两条不同的两条不同的DNADNA链上。可以转录链上。可以转录RNARNA的那条的那条DNADNA链称为有意义链链称为有意义链( (模板链，而与之互补的另模板链，而与之互补的另一条一条DNADNA链称为反意义链编码链。链称为反意义链编码链。有意义链有意义链反意义链反意义链553355二、转录的延续性二、转录的延续性RNARNA转录合成时，以转录合成时，以DNADNA作为模板，在作为模板，在RNARNA聚聚合酶的催化下，延续合成一段合酶的催化下，延续合成一段RNARNA链，各链，各条条RNARNA链之间无需再

3、进展衔接。链之间无需再进展衔接。合成的合成的RNARNA中，如只含一个基因的遗传信息，中，如只含一个基因的遗传信息，称为单顺反子；如含有几个基因的遗传称为单顺反子；如含有几个基因的遗传信息，那么称为多顺反子。信息，那么称为多顺反子。 三、转录的单向性三、转录的单向性RNARNA转录合成时，只能向一个方向进展聚合，转录合成时，只能向一个方向进展聚合，所依赖的模板所依赖的模板DNADNA链的方向为链的方向为3535，而，而RNARNA链的合成方向为链的合成方向为5353。 四、有特定的起始和终止位点四、有特定的起始和终止位点RNARNA转录合成时，只能以转录合成时，只能以DNADNA分子中的某一分

4、子中的某一段作为模板，故存在特定的起始位点和段作为模板，故存在特定的起始位点和特定的终止位点，特定起始点和特定终特定的终止位点，特定起始点和特定终止点之间的止点之间的DNADNA链构成一个转录单位，通链构成一个转录单位，通常由转录区和有关的调理顺序构成。常由转录区和有关的调理顺序构成。 一、底物一、底物四种核糖核苷酸，即四种核糖核苷酸，即ATPATP，GTPGTP，CTPCTP，UTPUTP。 二、模板二、模板以一段单链以一段单链DNADNA作为模板。作为模板。 三、三、RNA聚合酶聚合酶DDRP这是一种不同于引物酶的依赖这是一种不同于引物酶的依赖DNA的的RNA聚合酶。该酶在单链聚合酶。该酶

5、在单链DNA模板以及四种模板以及四种核糖核苷酸存在的条件下，不需求引物，核糖核苷酸存在的条件下，不需求引物，即可从即可从53聚合聚合RNA。 l 原核生物中的原核生物中的RNARNA聚合酶全酶由五个亚基构成，聚合酶全酶由五个亚基构成，即即22。l 亚基与转录起始点的识别有关，而在转录合亚基与转录起始点的识别有关，而在转录合成开场后被释放，余下的部分成开场后被释放，余下的部分22被被称为中心酶，与称为中心酶，与RNARNA链的聚合有关。链的聚合有关。 亚基亚基 功能功能 与模板与模板 DNA 结合结合 起始和催化合成起始和催化合成 识别起始点，稳定全酶识别起始点，稳定全酶 转录的特异性转录的特异

6、性 大肠杆菌大肠杆菌RNA聚合酶全酶聚合酶全酶l真核生物中的真核生物中的RNARNA聚合酶可按其对聚合酶可按其对-鹅鹅膏蕈碱敏感性而分为三种，它们均由膏蕈碱敏感性而分为三种，它们均由10101212个大小不同的亚基所组成，构造个大小不同的亚基所组成，构造非常复杂，其功能也不同。非常复杂，其功能也不同。 种类种类 亚细胞定位亚细胞定位 对对-鹅膏蕈碱敏感性鹅膏蕈碱敏感性 功能功能 RNA pol 核仁核仁 不敏感不敏感 合成合成 rRNA 前体前体 RNA pol 核基质核基质 极敏感极敏感 合成合成 HnRNA RNA pol 核基质核基质 敏感敏感 合成合成 tRNA 前体前体 snRNA

7、及及 5S rRNA 四、终止因子四、终止因子 1 1蛋白：这是一种六聚体的蛋白质，蛋白：这是一种六聚体的蛋白质，亚基的分子量为亚基的分子量为50kd50kd。该蛋白因子能识。该蛋白因子能识别终止信号，并能与别终止信号，并能与RNARNA严密结合，导致严密结合，导致RNARNA的释放。的释放。 2 2nusAnusA蛋白：为一分子量蛋白：为一分子量69kd69kd的酸性的酸性蛋白，它能与蛋白，它能与RNARNA及及RNARNA聚合酶相结合，聚合酶相结合，在终止部位使两者被释放。在终止部位使两者被释放。 五、激活因子五、激活因子目前知激活因子为降解产物基因激活蛋白目前知激活因子为降解产物基因激活

8、蛋白CAPCAP，又称为，又称为cAMPcAMP受体蛋白受体蛋白CRPCRP。是一种二聚体蛋白质，亚基分子量为是一种二聚体蛋白质，亚基分子量为23kd23kd。该蛋白与。该蛋白与cAMPcAMP结合后，刺激结合后，刺激RNARNA聚聚合酶与起始部位结合，从而起始转录过合酶与起始部位结合，从而起始转录过程。程。 一、识别一、识别原核生物原核生物RNARNA聚合酶中的聚合酶中的因子识别转录起因子识别转录起始点，并促使中心酶结合构成全酶复合始点，并促使中心酶结合构成全酶复合物。物。被识别的区段就是位于转录起始点被识别的区段就是位于转录起始点-35-35区的区的TTGACATTGACA序列。序列。酶与

9、该区结合后，即滑动至酶与该区结合后，即滑动至-10-10区的区的TATAATTATAAT序列序列PribnowPribnow盒盒 ，并启动转录。，并启动转录。 l位于基因上游，与位于基因上游，与RNARNA聚合酶识别、结合聚合酶识别、结合并起始转录有关的一些并起始转录有关的一些DNADNA顺序称为启动顺序称为启动子子promoter)promoter)。 l真核生物的转录起始区上游也存在一段真核生物的转录起始区上游也存在一段富含富含TATA的顺序，被称为的顺序，被称为HognessHogness盒或盒或TATATATA盒。盒。 l除此之外，在真核生物中还可见到其他除此之外，在真核生物中还可见到

10、其他带共性的序列，如带共性的序列，如CAATCAAT盒及盒及GCGC盒等。盒等。l 真核生物的转录起真核生物的转录起始较为复杂。目前始较为复杂。目前知知RNA聚合酶聚合酶至至少有六种不同的蛋少有六种不同的蛋白因子参与转录复白因子参与转录复合体的构成。这些合体的构成。这些蛋白因子被称为转蛋白因子被称为转录 因 子 录 因 子 t r a n s -criptional factor, TF)。包括。包括 TFA，TFB，TFD，TFE，TFF，TF-I。 转录因子转录因子 功功 能能TFA 稳定稳定TFD结合结合TFB 促进促进pol 结合结合TFD 识别识别TATA盒盒TFE ATPase T

11、FF 解旋酶解旋酶真核生物真核生物RNA聚合酶聚合酶转录因子及其功能转录因子及其功能二、起始二、起始RNARNA聚合酶全酶促使部分双链解开，并催化聚合酶全酶促使部分双链解开，并催化ATPATP或或GTPGTP与另外一个三磷酸核苷聚合，与另外一个三磷酸核苷聚合，构成第一个构成第一个3,5-3,5-磷酸二酯键。磷酸二酯键。 三、延伸三、延伸因子从全酶上脱离，余下的中心酶继续因子从全酶上脱离，余下的中心酶继续沿沿DNADNA链挪动，按照碱基互补原那么，不链挪动，按照碱基互补原那么，不断聚合断聚合RNARNA。 四、终止四、终止RNA转录合成的终止机制有两种：转录合成的终止机制有两种： 1自动终止：模

12、板自动终止：模板DNA链在接近转录链在接近转录终止点处存在相连的富含终止点处存在相连的富含GC和和AT的区的区域，使域，使RNA转录产物构成寡聚转录产物构成寡聚U及发夹及发夹形的二级构造，引起形的二级构造，引起RNA聚合酶变构及聚合酶变构及挪动停顿，导致挪动停顿，导致RNA转录的终止。转录的终止。 2依赖辅助因子的终止：由终止因子依赖辅助因子的终止：由终止因子(因子因子)识别特异的终止信号，并促使识别特异的终止信号，并促使RNA的释放。的释放。 一、一、mRNA的转录后加工的转录后加工 1加帽加帽(adding cap)：即在即在mRNA的的5-端加上端加上m7GTP的构造。的构造。mRNA在

13、真核生物中的初级产物称为在真核生物中的初级产物称为HnRNA。此过程发生在细胞核内，即此过程发生在细胞核内，即HnRNA即可进展加即可进展加帽。帽。加工过程首先是在磷酸酶的作用下，将加工过程首先是在磷酸酶的作用下，将5-端的磷端的磷酸基水解，然后再加上鸟苷三磷酸，构成酸基水解，然后再加上鸟苷三磷酸，构成GpppN的构造，再对的构造，再对G进展甲基化。进展甲基化。 2加尾加尾(adding tail)：这一过程也是细胞核内完成，首先由核酸这一过程也是细胞核内完成，首先由核酸外切酶切去外切酶切去3-端一些过剩的核苷酸，然端一些过剩的核苷酸，然后再参与后再参与polyA。polyA构造与构造与mRNA的半寿期有关。的半寿期有关。 3剪接剪接splicing)：真核生物中的构造基因根本上都是断裂基真核生物中的构造基因根本上都是断裂基因。构造基因中可以指点多肽链合成的因。构造基因中可以指点多肽链合成的编码顺序被称为外显子，而不能指点多编码顺序被称为外显子，而不能指点多肽链合成的非编码顺序就被称为内含子。肽链合成的非编码顺序就被称为内含子。真核生物真核生物HnRNA的剪接普通需的剪接普通需snRNA参与参