第十一章原核细胞的基因转录

第十一章原核细胞基因的转录第一节

转录的基本原理转录(transcription)是以DNA为模板进行的RNA合成过程，是基因表达的第一步，最终导致编码蛋白的合成转录由RNA聚合酶催化，以核苷酸前体（ATP、GTP、CTP和UTP）为原料转录以固定方向（5→3）进行，通常情况下双链DNA仅一条链发生转录，该链称为有义链（sensechain），另一链称为反义链（antisensechain）或模板链一、概述转录单元：从启动子开始到终止子结束的一段DNA序列启动子：RNA聚合酶与双链DNA结合的部位，位于基因编码区上游。转录启动从RNA聚合酶与启动子结合开始解链：在转录开始之前，双螺旋DNA必须在启动子的RNA聚合酶结合部位解链转录起始部位：又称为+1位转录复合物：装配在DNA模板上的RNA聚合酶及共因子启动子终止子转录区有义链反义链+1二、转录的启动三、转录的延伸延伸（elongation）：RNA聚合酶以5′→3′方向和共价键结合方式，将核苷酸加在RNA链3'-端的过程，在此过程中，RNA聚合酶本身以3'→5'方向沿着模板链移动随着聚合酶的移动，局部双链DNA随之解链以便进行碱基配对，而在聚合酶之后双螺旋结构又重新形成在37℃时，大肠杆菌RNA聚合酶的转录效率约为40个核苷酸/秒。四、转录终止定义：指转录复合物的解离和RNA合成的结束终止子（terminator）：通常含自身互补序列，导致合成的RNA链形成发夹结构，使RNA聚合酶移动和转录停止终止反应：RNA-DNA杂合分子发生分离，以便DNA重新形成双链及RNA聚合酶和RNA链的释放具有典型发夹结构的终止子不需其他因子参与即能终止转录，否则需ρ蛋白等辅助因子才能终止转录五、反转录以RNA链为模板，由逆转录酶（依赖于RNA的DNA聚合酶）催化合成DNA链的过程，叫做反（逆）转录反转录机制首先在RNA肿瘤病毒中发现，哺乳动物的胚胎细胞和正在分裂的淋巴细胞中也有反转录酶反转录合成一条与RNA模板互补的DNA单链，叫做互补DNA(complementaryDNA,cDNA）第二节

大肠杆菌的RNA聚合酶全酶（holoenzyme）：包括2个α亚单位和1个β、β'、ω、σ亚单位，为转录启动所必需核心酶（coreenzyme）：不包括σ因子的聚合酶，负责转录延伸和转录复合物的释放T3和T7噬菌体RNA聚合酶：单一多肽链，能识别其自身特定DNA的结合序列和快速合成RNA一、RNA聚合酶二、结构亚单位亚单位:rpoA基因编码，核心酶装配所需，可能参与启动子的识别亚单位：

rpoB基因编码，是该酶的催化中心‘亚单位:rpoC基因编码，可能与模板链结合有关因子:最常见的是70，对启动子识别起关键作用第三节

大肠杆菌s70启动子长度：40-60bp，-55到+20区域为聚合酶结合区，其中-10和-35保守序列最关键-10序列：由Pribnow发现（故称Pribnow框），共有序列为TATAAT，与转录起始部位间距离为5-8个碱基-35序列：共有序列为TTGACA，高效启动子中高度保守，与-10序列之间间隔为16-18个核苷酸启动效率：不同基因转录效率差异很大，主要由启动子控制，其-35和-10序列越典型转录效率越高转录起始部位：约90%基因的转录起始部位为G或A，两侧分别是C和T---5-8bp---GCTATTGACATATAAT-----16-18bp-------+1-35sequence-10sequence一、启动子序列第四节

转录过程一、起始阶段启动子结合:

核心酶先与启动子DNA序列非特异结合，然后全酶沿着DNA搜索-10和-35序列，增加与启动子的特异性结合，形成闭合的聚合酶-启动子DNA复合物双链DNA解链:

聚合酶将启动子处的DNA双链解开，DNA双链的负超螺旋有利于解链，解链的DNA与聚合酶形成开放复合物RNA合成启动:

RNA合成不需引物，合成从GTPorATP开始,在聚合酶不移动情况下将前9个核糖核苷酸添加在RNA链上二、延伸阶段随着RNA合成的启动，RNA聚合酶全酶释放因子，形成聚合酶-DNA-RNA复合物，使得聚合酶沿着DNA链移动，此步骤称为启动子清除，以便转录再次启动解链的DNA区域形成转录泡，随聚合酶沿着DNA移动

RNA的5'-端与模板链的12碱基区域形成杂合区域三、终止阶段RNA聚合酶继续转录，直到转录单元末端的终止序列一旦聚合酶遇到终止信号即合成发夹，导致聚合酶移动立即停止发夹末端连续的U碱基有助于合成的RNA链从DNA模板链上解离当终止部位不能形成典型发夹结构时，转录终止需rho（ρ）因子参与ρ