RNA生物合成课件

第十二章RNA

RNAtranscription[概述]：DNA转录RNA前体加工成熟RNA的过程

RNA合成的两种方式：1、DNA指导的

RNA合成。2、

RNA指导的

RNA合成。第一节转录作用一、转录作用及特点由DNA指导的RNA合成，DNA以碱基互补原则，决定合成RNA的全部碱基成分及排列顺序，将DNA模板上的遗传信息传递到RNA分子的过程为转录作用。1、反应体系：DNA模板,NTP,酶，Mg2+,Mn2+，合成方向5’3’。连接方式--3’,

5’磷酸二酯键。2、转录特点：不对称转录（asymmetrictranscription）DNA片段转录时，双链DNA中只有一条链作为转录的模板，这种转录方式称作不对称转录。（图12-1模板链及反意义链：（templatestrand）指导RNA合成的DNA模板链。编码链及有意义链：（codingstrand）不作为转录的另一条DNA链。（图12-2）由于基因分布于不同的DNA单链中，即某条DNA单链对某个基因是模板链，而对另一个基因则是编码链。原料：四种磷酸核苷NTP,DNA中的A在RNA中变为U合成过程是连续的，方向：5’3’合成部位：细胞核内二、原核RNA聚合酶真核较原核的酶复杂，已清楚的有Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ及Mt4型。（表12-1）[组成]：均由多亚基构成，聚合酶Ⅱ中的某个亚基与原核聚合酶的亚基高度同源。四、启动子及终止子（promoter,terminator,stopsignal）（一）启动子1、原核启动子：[结构]约55bp,分为起始点（startsite）、结合部位、识别部位。[功能]起始点:转录起始部位以+1表示，转录的第1个核苷酸常为嘌呤---G,A。结合部位：约6bp组成,是高度保守区,共有序列为5’-TATAAT-3’,位于起始点上游-10。因Tm低,DNA易解开双链，为RNA聚合酶提供场所。识别部位：约6bp组成,在-35处,为高度保守区,序列5’-TTGACA-3’,因子识别此部位。（图12-4）2、真核启动子结构（以RNApolⅡ为例）

于-25处含AT富集区,共有序列TATAA（TATAbox）-70处含共有序列CAAT,还含许多其它box,例如

GCbox,E-box等。（图12-5）含增强子[enhancer]和静息子[silencsr]RNApolⅠ和RNApolⅢ与聚合酶Ⅱ所识别的启动子差异较大。（二）终止信号：（图12-6）特点：终止部位含GC富集区与AT富集区,它们分别形成发卡结构和连续的U区，以终止转录。蛋白因子辅助识别终止信号，参与终止。五、转录过程（以原核为例）（一）起始

RNA聚合酶-σ识别起始位点↓

核心酶与DNA结合↓E以核心酶DNA构象改变→局部双链打开17bp→NTP形成3’,5’二酯键形式沿

DNA滑动因子可再次与核心酶结合，循环使用。(二）延长形成转录泡----由DNA双链,RNA聚合酶与新合成的转录本RNA局部形成的结构,它贯穿于延长过程的始终。E与DNA模板互补的NTP

3’,5’磷酸二酯键相连合成方向5’3’合成出的RNA与DNA形成杂交分子,约12bp，因结合不紧很易脱离。（图12-7）（三）终止合成移到终止信号时,酶不滑动,聚合停止,转录完成。[特点]参与的终止：与RNA产物中富含C的部位结合,并诱使RNA聚合酶构象改变停止滑动;因子的解螺旋酶活性,利于RNA产物的释放。（图12-8）其它终止方式：GC区形成发卡结构，聚U区使配对不稳定,RNA产物的释放。（图12-9）（四）真核生物转录特点启动子复杂,某些基因不含TATAbox。顺式作用元件[cis-acting-element]:指影响自身基因表达活性的DNA序列。末端添加核苷酸（terminaladditing）修饰（modification）：在碱基和核糖上进行化学修饰。RNA编辑（RNA

editing）一、mRNA前体的加工（一）生成特点：[原核]：mRNA是多顺反子(polycistronic],每分子RNA中含几种蛋白质信息，RNA寿命短，转录没完时翻译即开始。例:乳糖操纵子，含Z,Y,A三个基因,分别编码半乳糖苷酶、透过酶及乙酰基转移酶。[真核]：单顺反子[monocistronic],一个mRNA仅编码一种蛋白质。外显子[exon]---在真核生物基因中编码蛋白质的序列。内含子[intron]---非编码蛋白的序列,因其插于外显子之间又称插入序列,居间序列。hnRNA[hetorogenousRNA]-----为mRNA的前体,转录物中外显子与内含子间隔排列，需经剪接加工后生成mRNA。（二）mRNA前体加工过程原核：多顺反子mRNARNaseⅢ单独的顺反子真核：1.5’末端帽子的生成：部位:核内（图12-10-2）2.3’末端多聚尾的生成：部位:核内,胞质有酶也可进行。3.剪接作用:部位---胞核在细胞核内,hnRNA剪切内含子,将个外显子连接5.RNA编辑（RNAediting）某些mRNA的核苷酸序列,在生成转录产物后还需插入、删除或取代一些核苷酸残基,方能生成具有正确翻译功能的模板,遗传信息在mRNA水平上的改变过程，称为RNA编辑。例1:锥虫细胞色素氧化酶Ⅱ（图12-14）例2:血浆脂蛋白的apoB编辑作用（图12-15）二、tRNA前体的加工1、切除多余的核苷酸，RNasep切除5’端多余的核苷酸；RnaseD切除3’端多余的核苷酸.2、剪切内含子：核酸内切酶切除内含子,连接酶进行连接。3、修饰与3’末端加-CCA:甲基化,脱氨基,还原反应在核苷酸基转移酶催化下，加入CCA。（图12-16）三、rRNA前体的加工特点：rRNA拷贝多,原核5~107;真核:果蝇260;Hela细胞1100个拷贝。[过程]1、剪切作用，需核酸酶。2、甲基化修饰，在碱基上。3、自我剪接。加工过程5S变化不大。无转录功能[原核rRNA加工]rRNA含非转录的间隔区产物tRNA

30S前体rRNARNaseⅢ17S-tRNA-23S-5S-tRNA核酸酶16S,23S,5S,tRNA（图12-17）[真核rRNA加工]1.5S自成体系加工少无修饰剪接。2.45S加工中含剪切和甲基化修饰，需核酸酶。（图12-18）第三节核酶（ribozyme）[背景]1982年Cech发现四膜虫rRNA前体自我剪接作用，RNA有催化作用;1983年发现RNaseP中的RNA可催化tRNA前体的加工。例:四膜虫rRNA前体剪接过程:1.二次剪接以磷酸酯转移形式，需鸟苷作辅助因子。2.内含子自身环化时剪切核苷酸。（图12-19）[核酶的结构与作用]：锤头结构（图12-20）1.核苷酸转移作用。2.水解反应，即磷酸二酯酶作用。3.磷酸转移反应，类似磷酸转移酶作用。4.脱磷酸作用，即酸性磷酸酶作用。（2）内含子的剪接需要蛋白酶的参与，如tRNA。（3）内含子的剪接需形成剪接体的形式，除各种蛋白因子外还需各种snRNP的参与。

图12-1转录作用

表12-1真核生物的聚合酶

图12-4原核生物启动子

图12-4原核生物启动子

图12-5真核基因调节序列示意图

图12-5真核启动子

图12-7RNA转录

图12-8ρ因子的终止作用图12-10真核生物转录起始复合物

真核生物5’端帽子生成

图12-11卵清蛋白基因转录及加工过程

图12-12大鼠降钙素基因转录体在甲状腺及脑中的不同剪接

图12-13剪接过程中的RNA套索结构

图12-14锥虫细胞色素氧化酶ⅡRNA的编辑

图12-15apoBmRNA的编辑加工