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真核生物转录后修饰Post-transcriptionalModificationinEukaryote第1页1#Pre-RNAprocessinginEukaryotes转录后加工第2页2pre-RNAcappingtailingsplicingmethylationeditingmatureRNA第3页3

1．加帽（addingcap）：即在mRNA5'-端加上m7GTP结构。此过程发生在细胞核内，即HnRNA即可进行加帽。加工过程首先是在磷酸酶作用下，将5'-端磷酸基水解，然后再加上鸟苷三磷酸，形成GpppN结构，再对G进行甲基化。

真核生物mRNA转录后加工1.首、尾修饰第4页4pre-RNAcappingandtailing第5页5GAAGuanine-7-methyl-transferase2`-O-methyl-transferaseCap010~15%100%第6页6#pre-RNAcappingCap-0m7GpppXpYp-------(共有)Cap-1m7GpppXmpYp-------Cap-2m7GpppXmpYmp-------第7页7Cap位点第一个和第二个核苷酸单位中2’-OH也可能被甲基化，所以帽子结构有三种类型：Cap0：hasno2’-O-methylatednucleotidesandisfoundonlyincertainviralRNAs.只有m7G。其符号为m7GpppXCap1：hasone2’-O-methylatednucleotideandisfoundinbothcellularandviralRNAs.在多数动物和植物帽子结构中，m7G后面第一个核苷酸单位核糖2’-OH也被甲基化。其符号为m7GpppXmCap2：hasanother2’-O-methylatednucleotideandisfoundonlyineukaryoticcells.脊椎动物转录产物帽子结构中，Cap位点第二个核苷酸单位核糖2’-OH又被甲基化。m7GpppXmpYm第8页8#帽子结构功效第9页9真核mRNA分子5’端帽子结构主要功效：HelptherecognitionbetweenribosomeandmRNA在蛋白质合成起始中作用类似于原核生物mRNASD序列，供核糖体小亚基识别与结合。2.ProtectthemRNAfrombeingdegraded保护合成中转录产物免受核酸外切酶降解。3.PromotethematuremRNAbeingtransportedtocytoplasm在成熟转录产物从核内输送到胞质过程中含有主要作用。4.Promotepropersplicingoftheprecursors增强mRNA剪接效率第10页10#pre-RNAtailing●概念Apoly(A)tail(50-200±)beaddedat-20Nt±tailingsignal(AAUAAA)from3’-endofPre-RNARabbitα-globinmRNA5’-------CUUUGAAUAAA-----------poly(A)3’-20Rabbitβ-globinmRNA5’-------UGGCUAAUAAA-----------poly(A)3’-20Manα-globinmRNA5’-------CUUUGAAUAAA------------poly(A)3’-20第11页11The3`endsofmRNAsaregeneratedbycleavageandpolyadenylation；ThesequenceAAUAAAisnecessaryforcleavagetogeneratea3`endforpoly­adenylation.第12页12Cleavageandpolyadenylationspecificityfactor,CPSF（切割和聚腺苷酸化特异因子）Cleavagestimulationfactors,CstF（切割刺激因子）Poly-Apolymerase,PAP（polyA聚合酶）3’端多聚腺苷酸化过程：第13页13#加尾功效第14页142.pre-RNAsplicing（RNA剪接）第15页15RNAsplicing剪接1.Ineukaryotes,mostproteinencodinggenesaresplittinggenes.真核生物中，大多数编码蛋白质基因是断裂基因。

Atypicaleukaryoticgenes经典真核基因第16页16断裂基因（splitegene）CABD编码区A、B、C、D非编码区真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区相互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完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。第17页17核内带有外显子和内含子编码序列初级RNA转录产物称为不均一核RNA（hetero-nuclearRNA,hnRNA）。hnRNA经剪接加工除去内含子编码序列并将外显子编码序列连接起来才能形成成熟mRNA。hnRNA第18页18与没有内含子原核基因一样，真核割裂基因也整个地转录为单一一条RNA链－pre-mRNA（hnRNA）。在翻译成蛋白质之前，pre-mRNA中内含子必须先被除去形成成熟mRNA。l

pre-mRNAX≈7kb±;Max.≈20kb;4-10xmatureRNA第19页19外显子(exon)和内含子(intron)外显子——在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表示为成熟RNA核酸序列（结构基因中能够指导多肽链合成编码次序）。内含子——隔断基因线性表示而在剪接过程中被除去核酸序列（不能指导多肽链合成非编码次序）。第20页20

#Intron

内含子人类许多主要疾病病因junctionseq.mut.→异常剪接→病症例；地中海贫血症1/4Junctionseq.mut.ofGlobingene→干扰mRNA成熟---junctionsequenceofintronwithexon高度保守，成为剪接过程主要识别序列第21页21卵清蛋白mRNA与DNA杂交结果第22页22Howtodistinguishtheintronandexon?怎样区分内含子和外显子并进行剪接？Thenucleotidesequenceatintron-exonboundaries内含子与外显子交界处核苷酸序列TheRNAsequencedecidedwheretobespliced.RNA序列决定了在哪里进行剪接第23页235’splicesite（5’剪接位点）：最保守序列为GUTherequiredRNAsequenceforsplicing剪接所须RNA序列：3’splicesite（3’剪接位点）：最保守序列为AGBranchpointsite（分支点）：最保守序列为APytract（多嘧啶区）：靠近内含子3’端。第24页24Thechemistryofsplicingisachievedbytwosuccessivetransesterification.剪接化学反应：(先后经过两次转酯反应)第一次转酯反应：

分支点A2’-OH攻击5’剪接位点，5’外显子与内含子之间磷酸二酯键断裂，分支点A2’-OH与内含子5’端核苷酸间形成新磷酸二酯键；第25页25第二次转酯反应：

第一次转酯反应产生上游外显子3’-OH攻击3’剪接位点，使内含子与3’外显子间磷酸二酯键断裂,上游外显子3’-OH与下游外显子5’磷酸基团间形成新磷酸二酯键第26页26

转酯反应（transesterification）：实现剪接—酯键由一个位置转移到另一个位置。不一样类型RNA剪接共性规律内含子合理有效折叠，拉近外显子激活剪接酶活性，完成磷酸二酯键转移羧酸分子和醇或者酚缩合而形成化学键第27页27（1）TheSpliceosomeMachinery剪接进行机器－剪接体：Thiscomplexcomprisesabout150proteinsand5RNAsandissimilarinsizetoaribosome.RNA剪接是剪接体执行。这个复合体包含约150种蛋白质和5种RNA，大小与核糖体差不多。ThefiveRNAs(U1,U2,U4,U5,U6)arecollectivelycalledsmallnuclearRNA,snRNA.剪接体中5种RNA统称为核内小RNA。EachoftheseRNAsisbetween100and300nucleotideslongandiscomplexedwithseveralproteins.Theseproteincomplexesarecalledsmallnuclearribonuclearprotein，snRNP(snurps).每种snRNA长100-300nt，与几个蛋白质形成复合物。这些RNA-蛋白质复合物称为小核内核糖蛋白第28页28snRNA与其它蛋白质结合形成剪接体（spliceosome）

snRNA功效：经过与靶位点RNA之间碱基配对来执行内含子折叠，从而促进完成剪接功效。第29页291.早期（E）复合体。2.A复合体。3.B复合体。4.C复合体。第30页30GroupIintronsI类自剪接内含子GroupIIintronsII类自剪接内含子3.Self-splicingintrons自剪接内含子剪接（罕见）：Self-splicingintron（自剪接内含子）：TheintronsitselffoldsintoaspecificconformationwithintheprecursorRNAandcatalyzesthechemistryofitsownrelease.不需要剪接体，经过本身折叠成一个特殊构象就能够把本身从pre-mRNA上切下来内含子。自剪接内含子类型→一些细胞器基因或rRNA剪接第31页31自剪接内含子特点：自剪接内含子为何会发生自我剪接呢？Atypicalself-splicingintronisbetween400t01000nucleotideslong,经典自剪接内含子长400-1000nt，Muchofthesequenceofaself-splicingintroniscriticalforthesplicingreaction.Thissequencerequirementholdsbecausetheintronmustfoldintoaprecisestructuretoperformthereactionchemistry.

其大部分序列对于剪接反应至关主要。自剪接内含子必须折叠成准确立体结构才能完成对应反应。第32页32RNAauto-splicingasRibozyme：自我剪接Oneofthemoststunningdiscoveredinmolecularbiology核酶(ribozyme)泛指含有催化活性RNA分子。第33页33Alternativesplicing（可变剪接）：

有些pre-mRNA存在不止一个剪接方式，能够除去不一样组合内含子，从而产生不一样mRNA，这称为可变剪接Trans-splicing（反式剪接）：TwoexonscarriedondifferentRNAmoleculescanbesplicedtogether.不一样RNA分子上2个外显子被连接在一起，这种剪接方式称为反式剪接。极少见，但在锥虫中很常见。第34页34基因可变剪接第35页35---Complementaryintronsbybasepairing(recombination-like)Basepairingexon1exon2exon3exon4exon1exon4exon3exon2cis-splicingtrans-splicing反式剪接第36页36RNA剪接意义可为一些基因转录产物构建或删除起始密码子或终止密码子,以控制基因翻译能以增减核甘酸方式扩充遗传信息可纠正一些基因移码突变,是有机体应付有害突变一个伎俩第37页373.mRNA编辑和修饰RNA编辑(RNAediting):

一些RNA，尤其是mRNA一个加工方式，它造成了DNA所编码遗传信息改变（如单碱基突变）RNA修饰（RNAmodification）：

有些RNA，尤其是前体rRNA和tRNA可能有特异性化学修饰。第38页38RNA编辑

:mRNA编辑是在mRNA水平上信息发生改变(碱基取代、插入或缺失)过程。在哺乳动物细胞中，mRNA中有时会发生单个碱基替换，造成它所编码蛋白质序列发生改变。在锥虫线粒体中，当碱基有条理地增加或缺失时，在一些基因转录物中会发生更大范围改变。mRNA编辑机理：非剪切作用改变mRNA。第39页39#Pre-RNAprocessinginEukaryotes转录后加工第40页40RNA生物功效多样性1、RNA在遗传信息翻译中起着决定作用。2、RNA含有主要催化功效和其它持家功效。3、RNA转录后加工和修饰依赖于各类小RNA和其它蛋白质复合物。4、RNA对基因表示和细胞功效含有主要调整作用。5、RNA在生物进化中起主要作用。第41页41RNA降解RNA降解是包括到基因表示一个主要步骤，rRNA和tRNA是稳定RNA，其更新率低；

mRNA是不稳定RNA，其更新率非常高。因为mRNA于其编码基因表示活性直接相关，不一样RNA需要以不一样速度进行降解。脊椎动物细胞mRNA平均半衰期约为3h,细胞每一世代中各类mRNA约周转10次。细菌mRNA半衰期大约只有1.5min，以适应快速生长和对环境作出快速反应要求。全部细胞中都存在各种核糖核酸酶，能够降解RNA。真核生物mRNA降解主要路径首先是poly(A)尾巴缩短，去腺苷酸化能诱发脱去5端帽子结构，然后由5-3方向和3-5

方向降解mRNA。第42页42蛋白质翻译ProteinTranslation第43页43

蛋白质翻译是基本表示第二步。#概念了解：

翻译过程是读取“密码codon”过程

读取密码工具：tRNA

合成多肽工具：核糖体每一个类tRNA只运载一个氨基酸第44页44pre-RNAcappingtailingsplicingmethylationeditingmatureRNA

1,mRNA#主要元件

第45页45

mRNA上存在遗传密码作为指导蛋白质生物合成模板,mRNA中每三个相邻核苷酸残基组成三联体，代表一个氨基酸信息，此三联体就称为密码子(coden)。共有64种不一样密码。

第46页46遗传密码表第47页47遗传密码含有以下特点：①连续性；②简并性；③通用性；（但在线粒体或叶绿体中特殊）④摆动性；⑤方向性，即解读方向为5′→3′；⑥起始密码：AUG；终止密码：UAA、UAG、UGA。

遗传密码特点第48页48ORF从mRNA5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一条多肽链，称为开放阅读框架(openreadingframe,ORF)。①.连续性（commaless）编码蛋白质氨基酸序列各个三联体密码连续阅读，密码间既无间隔也无重合。第49页49基因损伤引发mRNA阅读框架内碱基发生插入或缺失，可能造成框移突变(frameshiftmutation)。第50页50②.简并性（degeneracy）遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有2~4个或多至6个密码子为之编码。同一个氨基酸有两个或更多密码子现象，叫做简并性。同义密码子：对应于同一个氨基酸不一样密码子。第51页51遗传密码简并性第52页52③.通用性（universal）蛋白质生物合成整套密码，从原核生物到人类都通用。有少数例外，如动物细胞线粒体、植物细胞叶绿体。密码通用性深入证实各种生物进化自同一祖先。

第53页53④.摆动性（wobble）

tRNA上反密码子第1位碱基与mRNA密码子第3位碱基配对时，能够在一定范围内变动，即并不严格遵照碱基配对规律，这一现象称为摆动性。第54页542,tRNAminiRNA,4s,70-80NttRNAphe,77Nt三叶草结构

(1964HollyR.)5armsand4loopsNtmoremodifiedbymethylation第55页55反密码环氨基酸臂

tRNA在翻译过程中起接合体（adaptor）作用，又是氨基酸运载体。在氨酰tRNA合成酶催化下，特定tRNA可与对应氨基酸结合，生成氨酰tRNA，从而携带氨基酸参加蛋白质生物合成。第56页56tRNA与酶结合模型tRNA氨基酰-tRNA合成酶ATP第57页57密码子、反密码子配对摆动现象tRNA反密码子第1位碱基I（次黄嘌呤核苷）UGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUG腺嘌呤第58页58

3,rRNA

即是最多一类RNA，占RNA总量82%，也是3类RNA（tRNA,mRNA,rRNA)中相对分子质量最大一类RNA.其功效是作为mRNA支架，使mRNA分子在其上展开，实现蛋白质合成。rRNA单独存在时不执行其功效，它与各种蛋白质结合成核糖体(ribosome)，从而发挥多肽合成功效。假如把rRNA从核糖体上除掉，核糖体结构就会发生塌陷

原核生物rRNA分三类：5SrRNA、16SrRNA和23SrRNA。

真核生物rRNA分四类：5SrRNA、5.8SrRNA、18SrRNA和28SrRNAS为沉降系数（sedimentationcoefficient），当用超速离心测定一个粒子沉淀速度时，此速度与粒子大小直径成百分比.第59页59●Prokaryote23s,16s,5s/Eukaryote28s-5.8s,18s,5s第60页60第61页61

核蛋白体大、小亚基分别有不一样功效：

1．小亚基：可与mRNA、GTP和起动tRNA结合。2．大亚基：（1）含有两个不一样tRNA结合点。A位（右）——

受位或氨酰基部位，可与新进入氨酰tRNA结合；P位（左）——给位或肽酰基部位，可与延伸中肽酰基tRNA结合。E位：排出位（Exitsite）

（2）含有转肽酶活性：将给位上肽酰基转移给受位上氨酰tRNA，形成肽键。（3）含有GTPase活性，水解GTP，取得能量。（4）含有起动因子、延长因子及释放因子结合部位。

第62页62#peptidesynthesizeAnimation第63页63原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:A位：氨基酰位(aminoacylsite)P位：肽酰位(peptidylsite)E位：排出位(exitsite)第64页64翻译起始(initiation)翻译延长(elongation)翻译终止(termination)整个翻译过程可分为：翻译过程从阅读框架5´-AUG开始，按mRNA模板三联体密码次序延长肽链，直至终止密码出现。第65页65一、肽链合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物(translationalinitiationcomplex)。第66页66（一）原核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；mRNA在小亚基定位结合；起始氨基酰-tRNA结合；核蛋白体大亚基结合。第67页67真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：fMet-tRNAifMet起始肽链合成氨基酰-tRNA第68页68

能够识别mRNA中5‘端起动密码AUGtRNA是一个特殊tRNA，称为起动tRNA。在原核生物中，起动tRNA是一个携带甲酰甲硫氨酸tRNA，即tRNAifmet；而在真核生物中，起动tRNA是一个携带甲硫氨酸tRNA，即tRNAimet。在原核生物和真核生物中，均存在另一个携带甲硫氨酸tRNA，识别非起动部位甲硫氨酸密码AUG。

第69页69IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离目录第70页70AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合目录第71页71IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基AUG5'3'目录第72页72IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白体大亚基结合，起始复合物形成AUG5'3'目录第73页73IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi目录第74页74（二）真核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；起始氨基酰-tRNA结合；mRNA在核蛋白体小亚基就位；核蛋白体大亚基结合。第75页75met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

eIF-6①elF-2②GDP+Pi各种elF释放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③MetMet-tRNAiMet-elF-2

-GTP真核生物翻译起始复合物形成过程第76页76

真核生物翻译起始特点核蛋白体是80S；起始因子种类多；起始tRNAMet不需甲酰化；mRNA5’帽子和3’polyA尾结构与mRNA在核蛋白体