生物化学 第十六章 转录二

生物化学

第十六章转录第一节模板和酶第二节转录装置第三节转录过程第四节转录后的修饰第四节转录后的修饰一、原核生物rRNA前体的加工

1、结构：每个转录单位由16S、23S、5SrRNA

以及一个或几个tRNA基因所组成。2、加工RNAaseⅢ：裂解产生16S和23SrRNA的前体RNAaseE：裂解产生5SrRNA前体（P5）；RNAaseM16和RNAaseM23：分别切除P16和P23两端的互补序列；RNAaseM5：切除P5的两端附加序列。二、原核生物tRNA前体的加工1、结构：tRNA基因大多成簇存在，或与rRNA、mRNA基因组成混合转录单位。2、加工：（1）由核酸内切酶在tRNA两端切断：

5’-核酸内切酶（RNAaseP）：在tRNA5’端切开，是tRNA的5’成熟酶

3’-核酸内切酶（RNAaseF）：在tRNA近3’端处切开（2）核酸外切酶（RNAaseD）：从前体3’端逐个切去附加的序列，直至tRNA的3’端，是tRNA的3’成熟酶。（3）在3’端加上-CCAOH：

-CCAOH结构对接受氨酰基的活性是必要的。一类是本身具有CCA；另一类没有，需要tRNA核苷酰转移酶催化逐个加上CCA。（4）核苷的修饰：由特定的tRNA修饰酶催化，如假尿嘧啶核苷的糖苷键发生移位反应（由尿嘧啶的N1变为C5）。三、原核生物mRNA前体的加工一般不加工；少数多顺反子mRNA通过核酸内切酶切成较小的单位，再行翻译。四、真核生物rRNA前体的加工1、结构：由16~18S、26~28S和5.8SRNA基因组成一个转录单位2、加工：由RNAaseⅢ以及其他核酸内切酶进行加工五、真核生物tRNA前体的加工1、结构：tRNA基因成簇排列2、加工：核酸内切酶和外切酶：切去tRNA前体5’端和3’端的附加序列核苷酰转移酶：在tRNA3’端逐个加上CCA序列修饰酶：tRNA特异成份的修饰六、真核生物mRNA的转录后加工（一）首、尾的修饰

5’--端帽结构的形成(m7GpppG)O型帽子：m7G5’ppp-Ⅰ型帽子：m7G5’ppp5’N1mpN2p-II型帽子：m7G5’ppp5’N1mpN2mp-

3’--端polyA尾巴的生成由多聚腺苷酸聚合酶催化，以带3’-OH基的RNA为受体，ATP为供体，在3’端逐个加上A。功能：保护mRNA。SAM：S-腺苷甲硫氨酸加工过程：pppN1pN2p-RNA→ppN1pN2p-RNA+Pi

（RNA三磷酸酶）ppN1pN2p-RNA+GTP→G5’ppp5’N1pN2p-RNA+PPi

（mRNA鸟苷酰转移酶）G5’ppp5’N1pN2p-RNA+SAM→m7G5’ppp5’N1pN2p-RNA+SAH

（mRNA（鸟嘌呤-7）甲基转移酶；SAM=S-腺苷甲硫氨酸）m7G5’ppp5’N1pN2p-RNA+SAM→m7G5’ppp5’N1mpN2p-RNA+SAH（mRNA（鸟嘌呤-2）甲基转移酶（核糖2’-OH基上被甲基化））

功能：翻译过程中起识别和稳定作用。（二）真核生物mRNA前体的剪接1、断裂基因（splitgene）

外显子（exon）

内含子（intron）从中断基因线性表达的方式分翻译前删除内含子翻译绕过内含子翻译后删除内含子2、内含子定义扩充内含子是隔断基因线性表达的序列3、内含子的分类按基因类型分第一类内含子：线粒体、叶绿体内转录初级rRNA基因，需要游离G发动转酯反应；第二类内含子：核、线粒体、叶绿体内转录初级mRNA基因；

套索状剪接：SnRNA和SnRNP（核微小核糖核蛋白）完成；第三类内含子：tRNA基因及其初级转录产物的内含子，为酶促拼接。（1）GroupI内含子拼接：rRNA前体的拼接（四膜虫）结构：rRNA前体为35S，其中26SrRNA基因中有一内含子。拼接：

第一步：鸟苷酸（G）的3’-OH攻击内含子的5’末端磷酸基，使内含子的5’末端磷酸基转移到G的3’-OH上，也就使内含子5’末端断开；

第二步：第一个外显子产生的3’-羟基攻击第二个外显子5’末端的磷酸基，使第二外显子的5’末端磷酸基转移到第一外显子3’-OH上。这样使内含子切下，外显子连接；

第三步：切下的内含子3’-OH攻击自身5’末端附近（第15个核苷酸处）的磷酸基，形成一个环状分子。这是类型I自我拼接：无需酶的参与，需要游离鸟苷酸发动转酯反应，自我催化拼接。rRNA前体的拼接核酶（ribozyme）核酶（ribozyme）----具有催化活性的RNA1982T.R.Cech

四膜虫rRNA前体1983S.Altman

RNaseP对tRNA前体加工锤头状核酶，发夹状核酶人工核酶（抗感染，抗肿瘤）（2）GroupII内含子拼接：套索剪切模式结构：内含子左端（供体）均为GU，右端（受体）均为AG，这称GT-AG规律。拼接：第一步：在内含子左端切开，产生的内含子5’末端磷酸基与其3’端上游30核苷酸附近的CUGAC序列中的A（2’-OH）形成5’,2’-磷酸二酯键，即套索结构；第二步：内含子的右端切开，产生右侧外显子5’-磷酸基；然后左侧外显子3’-OH攻击右侧外显子的5’-磷酸基，两个外显子形成磷酸二酯键而连接在一起；第三步：套索状内含子去分支而成线状分子。mRNA前体的拼接2’-hnRNA

的剪接（套索剪切模式）内含子有5′GU┄┄AG3′5′GUU1-snRNA结合（snRNP）3′AG分支点AU2-snRNA结合（snRNP）U1-snRNA，U2-snRNA等形成并接体将内含子切除hnRNA→mRNAsnRNA300个核苷酸组成与核内蛋白质（U族）组成snRNP（核微小核糖核蛋白）与内含子的剪切有关这是核mRNA的拼接体拼接：需要多种蛋白（snRNP）参与拼接。（3）GroupIII内含子拼接：tRNA前体的拼接（酵母）结构：内含子插在靠近反密码子处，部分与反密码子碱基配对，这样反密码子环不存在，只有内含子构成的环。拼接第一步：特异的内切酶切下内含子左侧tRNA半分子成2’,3’-环状磷酸基；右侧tRNA半分子成5’-羟基；内含子5’端为羟基，3’端为2’,3’-环状磷酸基；第二步：右侧tRNA半分子的5’-羟基转变成5’-磷酸基（激酶和ATP作用下）连接酶将AMP转移到右侧tRNA半分子的5’-磷酸基上左侧tRNA半分子的2’,3’-环状磷酸基被打开形成2’-磷酸基和3’-羟基（环磷酸二酯酶作用下）左侧tRNA半分子的3’-羟基攻击右侧tR