第十章核酸生物合成hao transcription

第三节

RNA的生物合成

(转录)第三节

RNA的生物合成

(转录)RNA

Biosynthesis,

Transcription在RNA聚合酶的催化下，以一段DNA链为模板合成RNA，从而将DNA所携带的遗传信息传递给RNA的过程称为转录（transcription）。经转录生成的RNA有多种，主要的是rRNA，tRNA，mRNA，snRNA和hnRNA等。转录RNADNA复制和转录的区别一、

RNA转录合成的特点一、

RNA转录合成的特点Section

1Characters

of

RNA

Biosynthesis转录（transcription）的不对称性就是指以双链DNA中的一条链作为模板进行转录，从而将遗传信息由DNA传递给RNA。对于不同的基因来说，其转录信息可以存在于两条不同的DNA链上。（一）转录的不对称性能够转录RNA的那条DNA链称为模板链(templatestrand)，也称作有意义链或Watson链。与模板链互补的另一条DNA链称为编码链(codingstrand)，也称为反义链或Crick链。模板链编码链3’5’5’3’5’5’5¢3¢3¢5¢模板链编码链编码链模板链转录方向转录方向模板链和编码链的相对性5′···GCAGTACATGTC

···3′3′···

c

g

t

g

a

t

g t

a

c

a

g

···5′编码链模板链mRNA转录N······Ala

·

Val

·

His

·

Val······C

蛋白质5′···GCAGUACAUGUC

···3′翻译模板链、编码链与转录及翻译的关系RNA转录合成时，以DNA作为模板，在RNA聚合酶的催化下，连续合成一段RNA链，各条RNA链之间无需再进行连接。（二）转录的连续性RNA转录合成时，只能向一个方向进行聚合，所依赖的模板DNA链的方向为3'→5'，而RNA链的合成方向为5'→3'。（三）转录的单向性RNA转录合成时，只能以DNA分子中的某一段作为模板，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止点之间的DNA链构成一个转录单位，通常由转录区和有关的调节顺序构成。（四）有特定的起始和终止位点二、参与转录合成的酶和蛋白因子二、参与转录合成的酶和蛋白因子Enzymes

and

Protein

Factors

forRNA

Biosynthesis原料：NTP

（ATP,UTP,GTP,CTP）。模板：单链DNA。酶：RNA聚合酶（DDRP，RNA-pol）。其他蛋白质因子：如转录因子、终止因子等。参与RNA转录合成的物质参与RNA转录合成的物质这是一种不同于引物酶的依赖DNA的RNA聚合酶（DDRP）。该酶在单链DNA模板以及四种核糖核苷酸存在的条件下，不需要引物，即可从5'→3'聚合

RNA。（一）RNA聚合酶（DDRP）原核生物中的RNA聚合酶全酶由五个亚基构成，即a2bb's。s亚基与转录起始点的识别有关，在转录合成开始后被释放；余下的部分（a2bb'）被称为核心酶，与RNA链的聚合有关。1、原核生物的RNA聚合酶核心酶(core

enzyme)全酶(holoenzyme)b¢baasb¢baa原核生物RNA聚合酶的核心酶和全酶亚基分子量功能a36512决定哪些基因被转录b150618催化功能b¢155613结合DNA模板s70263辨认起始点原核生物RNA聚合酶亚基的功能真核生物中的RNA聚合酶可按其对a-鹅膏蕈碱的敏感性而分为三种，它们均由10~12个大小不同的亚基所组成，结构非常复杂，其功能也不同。2、真核生物的RNA聚合酶RNA聚合酶Ⅱ的分子结构酵母RNA聚合酶Ⅰ和Ⅱ的电子晶体图原核生物中的终止因子r蛋白是一种六聚体的蛋白质，亚基的分子量为50kd。r蛋白能识别转录终止信号，并与RNA紧密结合，导致

RNA的释放。（二）终止因子三、RNA转录合成的过程三、RNA转录合成的过程The

Process

of

RNA

Biosynthesis1、转录起始转录起始需解决两个问题：RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。DNA双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。（一）原核生物的转录过程原核生物转录起始时，首先由RNA聚合酶中的s因子识别转录起始点，并促使核心酶结合形成全酶复合物。模板与酶的辨认识别：位于基因上游，与RNA聚合酶识别、结合并起始转录有关的一些DNA调控序列被称为启动子（promoter）。启动子序列通常由一些带共性的保守序列构成。(Pribnow

box)T

A

T

A

A

T

PuA

T

A

T

T

A

Py开始转录-10

区1-30-5010-10-40-205

¢3

¢3

¢5

¢原核生物启动子的保守序列T

T

G

A

C

AA

A

C

T

G

T-35

区RNA-pol辨认位点

(recognition

site)RNA聚合酶保护区

结构基因5¢3¢3¢5¢原核生物转录起始区的一致性序列被RNA聚合酶辨认的区段就是位于转录起始点-35区的TTGACA序列。RNA聚合酶与该区结合后，即滑动至-10区的TATAAT序列（Pribnow盒），并启动转录。RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合RNApol

(a2bb¢s)

-

DNA

-

pppGpN-

OH

3¢⑴RNA聚合酶全酶(a2bb¢s)与模板结合。⑵DNA局部双链解开。⑶在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物。5¢-pppG

-OH

+

NTP

fi

5¢-pppGpN

-

OH

3¢+

ppi转录起始复合物:转录的起始过程：2、转录延长s因子从全酶上脱离，余下的核心酶继续沿

DNA链移动，按照碱基互补原则，不断聚合

RNA。s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；在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。(NMP)

n

+

NTP

fi

(NMP)

n+1

+

PPiRNA转录的延长转录空泡(transcription

bubble)的形成原核生物转录过程中的羽毛状现象RNA转录合成的终止机制有两种：依赖Rho因子的转录终止：由终止因子（r因子）识别特异的终止信号，并促使RNA的释放。3、转录终止ATP依赖Rho因子的转录终止（2）非依赖Rho的转录终止模板DNA链在接近转录终止点处存在相连的富含GC和AT的区域，使RNA转录产物形成寡聚U及发夹形的二级结构，引起RNA聚合酶变构及移动停止，导致RNA转录的终止。UUUUU...…UUUU...…DNA5¢TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...

3¢5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...

3`RNA茎环(stem-loop)/发夹(hairpin)结构茎环结构使转录终止的机理使RNA聚合酶变构，转录停顿；使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。RNA合成过程起始双链DNA局部解开磷酸二酯键形成终止阶段解链区到达基因终点5¢3¢srRNA终止子(terminator)s5¢启动子（promoteRr)NA聚合酶s5¢s5¢3¢5¢r

3¢5¢3¢r离开延长阶段（二）真核生物的转录过程1、转录起始（1）转录起始的上游区段：真核生物的转录起始点上游-25bp区也存在一段富含TA的顺序，被称为Hogness盒或TATA盒，通常认为是启动子的核心序列。除此之外，在真核生物中还可见到其他带共性的序列，如CAAT盒及GC盒等。在远离受控基因处存在的，能够增强基因转录活性的调控序列称为增强子（enhancer）。真核生物启动子保守序列2.转录起始过程：真核生物转录起始时，首先由TFⅡD的TBP亚基识别并结合TATA盒，然后在其他转录因子的配合下，与RNA聚合酶Ⅱ组装形成转录起始前复合物

(pre-initiation

complex,PIC)。RNA聚合酶Ⅱ催化第一个磷酸二酯键形成。RNA聚合酶Ⅱ的羧基末端结构域（CTD）被磷酸化修饰，大部分转录因子脱离，聚合酶向下游移动延伸RNA链。（二）转录延长真核生物转录延长过程与原核生物类似，但由于存在核小体的高级结构，故在转录延长过程中可观察到核小体移位和解聚现象。（三）转录终止真核生物转录终止与转录后修饰，即polyA尾巴结构的添加密切相关。在poly

A修饰位点的下游存在一组共同序列

AATAAA和GTGTGT……，为转录终止的识别修饰位点。在转录越过修饰点后，RNA链在