分子生物转录第一节

第三篇遗传信息的传递DNARNAProtein第十六章RNA的生物合成RNABiosynthesis(Transcription)在生物界，RNA合成有两种方式一是DNA指导的RNA合成，也叫转录，是生物体内的主要合成方式。【了解】另一种是RNA指导的RNA合成，也叫RNA复制(RNAreplication),由RNA依赖的RNA聚合酶(RNA-dependentRNApolymerase)催化。常见于病毒，在宿主细胞以病毒的RNA为模板合成RNA的方式。生物体以DNA为模板合成RNA的过程。转录DNA

RNA转录产物除mRNA、rRNA和tRNA外，在真核细胞内还有lncRNA、miRNA等非编码RNA。转录(transcription)三种主要的RNA类型基本组成单位：核苷酸多聚核苷酸链，单链分子参与转录的物质原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子及Mg2+和Zn2+等转录过程动画转录的化学反应化学反应本质：酶促的单核苷酸聚合过程(dNMP)n

+dNTP→(dNMP)n+1

+PPiDNA聚合反应：(NMP)n

+NTP→(NMP)n+1

+PPiRNA聚合反应：均以磷酸二酯键连接均以DNA为模板均遵循碱基配对规律核苷酸间均以磷酸二酯键连接合成链延伸的方向：5→3复制和转录的相同点复制和转录的区别转录原核生物转录真核生物转录转录过程：起始、延伸、终止转录后加工模板和酶转录过程：起始、延伸、终止本章的知识结构原核生物转录的模板和酶Templates&EnzymesinProkaryoticTranscription第一节一、原核生物转录的模板转录模板的四个知识点：（真核与原核相同）模板链：编码链：结构基因：不对称转录：5′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′编码链模板链mRNA5′···GCAGUACAUGUC···3′转录N······Ala·Val·His·Val······C蛋白质翻译DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链，称为模板链(templatestrand)；相对的另一股单链是编码链(codingstrand)。模板链、编码链反向互补一致templatestrand——深蓝色DNA链codingstrand——浅蓝色DNA链Gene1:templatestrand——深蓝色DNA链codingstrand——浅蓝色DNA链Gene2:结构基因(structuralgene)就是DNA分子上转录出RNA的区段结构基因terminator编码蛋白质的基因（编码序列）仅占基因组1%；转录RNA的序列约占基因组的60％-65％编码RNA非编码RNA调控序列结构基因不对称转录不对称转录(asymmetrictranscription)在DNA分子双链上一股链用作模板指引转录，另一股链不转录模板链并非永远在同一条单链上第一节原核生物转录的模板和酶一、原核生物转录的模板二、RNA聚合酶催化RNA合成RNA聚合酶RNA聚合酶：以DNA为模板合成RNA全称：DNA依赖的RNA聚合酶；简写：RNApolRNA聚合反应(NMP)n+NTP→(NMP)n+1+PPi从5’向3’延伸（一）RNA聚合酶能从头启动RNA链的合成RNA聚合酶能催化2个游离核苷酸形成磷酸二酯键，因此不需要引物就能直接启动RNA链的延长。RNA聚合酶与双链DNA结合时活性最高，但是只以双链DNA中的一股DNA链为模板。

RNA聚合反应错误率高（10-4)可以对一个结构基因进行多次转录RNA聚合酶与DNA的特殊序列——启动子(promoter)结合后启动RNA合成。RNA聚合酶几个知识点：核心酶

(coreenzyme)全酶

(holoenzyme)转录起始阶段转录延长阶段抗生素利福平的作用机理：

结合RNA聚合酶的β亚基，抑制原核生物RNApol。（二）RNA聚合酶由多个亚基组成细菌RNApol核心酶空间结构aabb’Holoenzyme=factor+coreenzyme

coreenzyme（二）RNA聚合酶由多个亚基组成σ亚基：能辨别模板链，识别启动子，保证转录从固定的正确位置开始；（试管内离体转录实验）在首个磷酸二酯键形成后脱落，可以反复使用，与转录延长无关；原核生物有多种σ亚基，通常用分子量区分：σ70：分子量70KD，辨认典型原核生物启动子；σ32：分子量32KD，辨认热激蛋白启动子；热激蛋白（heatshockprotein,HSP)热激基因hsp：编码热激蛋白的基因，在细菌热应激状态下表达；热激基因hsp的启动子序列与其他基因不同，需要另外一种σ因子结合，启动hsp的转录，即σ32。三、RNA聚合酶结合到DNA的启动子上启动转录转录是不连续的、分区段的，以转录单位的形式进行的。5335结构基因调控序列RNA-pol基因组的转录具有选择性：转录/不转录；先/后；多/少原核生物以RNA聚合酶全酶结合到DNA的启动子上而起动转录。启动子（promoter)是RNApol结合模板DNA的部位。RNA聚合酶保护法-35and-10区的保守序列TTGACAAACTGT-35区PribnowboxTATAATPuATATTAPy-10区开始转录1-30-5010-10-40-205335原核生物启动子保守序列55RNA聚合酶保护区结构基因33RNA-pol辨认位点结合的位点解链的位点RNA聚合酶与模板的结合-35区是转录起始的辨认位点-10区是结合和解链的位点原核生物的转录过程TheProcessofTranscriptioninProkaryote

第二节

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。

一、转录起始需要RNA聚合酶全酶DNA聚合酶RNA聚合酶不能直接催化游离的两个核苷酸之间形成磷酸二酯键直接催化游离的两个核苷酸之间形成磷酸二酯键需要一段RNA引物无需引物聚合反应需要其他酶的参与直接启动聚合反应转录起始过程：分三步完成：形成闭合转录复合体（closedtranscrip-tioncomplex)形成开放转录复合体（opentranscriptioncomplex)形成第一个磷酸二酯键解链长度为17bp;形成第一个磷酸二酯键：RNApol(2)-DNA-5-pppGpN-OH3转录起始复合物:5-pppG-OH+NTP5-pppGpN-OH3+ppi转录起始过程：σ亚基脱落重复利用：

第一个磷酸二酯键生成后，转录复合体的构象发生改变，σ亚基即从转录起始复合物上脱落，核心酶连同四磷酸二核苷酸，继续结合于DNA模板上，酶沿DNA链前移，进入延长阶段。RNApol各亚基的比例

α：β：β’：σ=4000：2000：2000：600

σ亚基脱落标志转录起始结束：二、RNApol核心酶独立延长RNA链1.亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；

2.在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。大肠杆菌的转录泡局部结构示意转录空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol（核心酶）

····DNA····RNA覆盖DNA约40-60bp;解链范围约17bp;DNA-RNA杂化双链约8bp;转录延长以下特点①核心酶负责RNA链延长反应；②对DNA模板链的阅读方向是3-端向5-端，合成的RNA链与之呈反向互补，RNA链从5-端向3-端延长，新的核苷酸都是加到3-OH上；③模板DNA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。④合成区域存在着动态变化的8bp的RNA-DNA杂合双链；⑤模板是A时加入的是U而不是T。三、原核生物转录延长与蛋白质的翻译同时进行53DNA核糖体RNARNA聚合酶转录尚未完成，翻译已在进行。（原核生物没有核膜）在同一DNA模板上，有多个转录同时在进行；羽毛状的原核生物转录产物四、原核生物转录终止分为依赖因子与非依赖因子两大类RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不再前进转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来转录终止标志：依赖因子的转录终止非依赖因子的转录终止原核生物转录终止分为：因子：因子是由相同亚基组成的六聚体蛋白质因子能结合RNA，对polyC的结合力最强结合RNA后的因子和RNApol都发生变构，使RNApol的移动停顿。

因子还有ATP酶活性和解螺旋酶的活性。（一）依赖因子的转录终止因子通过polyC结合RNA，使RNA聚合酶变构停顿；发挥其ATP酶和解旋酶活性打开杂化双链。PolyC转录终止动画接近终止区的转录产物可形成茎环结构转录产物的3’-末端，有多个连续的U特点：DNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列，转录出的RNA产物形成特殊的结构来终止转录。（二）非依赖因子的转录终止5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3

DNAUUUU...…

UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`转录终止的机理多聚U杂化双链使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。5´pppG5335RNA-pol碱基作用力：G=C＞A=T＞A=U＞dA=rU茎环结构使RNA聚合酶变构，转录停顿；转录终止动画小结第一节原核生物转录的模板和酶转录的模板：模板链：编码链：结构基因：不对称转录：RNA聚合酶：转录起始阶段：小结第二节原核生物的转录过程转录延长阶段：转录终止阶段：依赖因子的转录终止非依赖因子的转录终止真核生物的转录过程TheProcessofTranscriptioninEukaryote

第三节

真核生物的转录过程比原核复杂。重点比较真核生物与原核生物以下几方面的区别：RNA聚合酶启动子酶识别启动子转录起始转录终止真核转录动画一、真核生物有三种