12 第十二章 RNA的生物合成转录

1、第十二章 RNA的生物合成 (转录),(RNA Biosynthesis, Transcription),转录是指以DNA为模板合成RNA的过程 。,复制和转录的区别,第一节 转录基本规律与体系,一、不对称转录,1. DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因(structural gene)。结构基因中能转录生成RNA的一股单链，称为模板链(template strand)，也称作有意义链或Watson链。另一股单链是编码链(coding strand)，也称为反义链或Crick链。,(一)转录的模板,(Basic Rules and System of Transcription),2.

2、 在包含多个基因的DNA分子中，各基因的模板链并不总在同一条链上，在某个基因节段以其中某一条链为模板进行转录，而在另一个基因节段上则以其对应单链为模板，这种选择性称不对称转录。,(二) 转录的特点,1. 转录的不对称性 2. 转录方向的单向性 3. 转录不需要引物形成连续性 4. 转录过程有特定起始和终止点,二、 RNA转录的体系,(一)模板,结构基因双链中的一股链。,(二)原料,4种核糖核苷酸：ATP、UTP、GTP、CTP。,(三)RNA聚合酶,1.原核生物的RNA聚合酶,RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合,DNA,原核生物的RNA聚合酶,2.真核生物的RNA聚合酶,RNA转录时除需以上物

3、质外，还需要一些蛋白因子参与。如原核生物使转录过程终止因子。真核生物聚合酶启动转录时的转录因子。,(四)蛋白因子,第二节 RNA转录过程,(一)转录起始,转录起始需解决两个问题 (1)RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。 (2)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,(The Process of Transcription),(2) DNA双链解开。,(1) RNA聚合酶全酶(2)与模板保守序列结合。,(3) 在RNA-pol作用下形成转录起始复合物。,RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3,(4)转录起始复合物:,2. 转

4、录起始过程,原核生物启动子的保守序列,(二)转录延长,1. 亚基脱落，RNApol核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板推进，NTP不断聚合RNA链不断延长。,(NMP) n + NTP (NMP) n+1 + PPi,转录空泡(transcription bubble)：,RNA-pol (核心酶) DNA RNA,2.原核生物转录过程中的羽毛状现象,转录延长,1.依赖 (Rho)因子的转录终止 因子以六聚体形式存在，协助RNA-pol识别终止信号，与转录产物结合，RNA和RNA-pol一起从模板上脱落。,(三)转录终止,2.非依赖因子的转录终止 DNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序

5、列，可转录出具有茎环结构的RNA，来终止转录。,二、真核生物的转录起始,(一)转录起始,1. 转录因子,(1)能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，现已发现数百种，统称为反式作用因子(trans-acting factors)。,(2)反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子(transcriptional factors, TF)。,真核生物的转录起始上游区有不同DNA序列的顺式作用元件，转录起始时，RNA-pol不直接结合模板，由转录因子识别起始部位。,参与RNA-pol转录的TF,*CTD(carboxyl terminal domain) : RNA-p

6、ol大亚基羧基末端结构域。,* TAF(TBP associated factors) :TBP辅助因子。在不同的基因转录中有不同的TAF辅助。,* TBP(TATA binding protein) : TATA结合蛋白。,转录起始点,TATA盒,CAAT盒,GC盒,增强子,顺式作用元件(cis-acting element),2. 转录起始前的上游区段,AATAAA,切离加尾,转录终止点,修饰点,外显子,翻译起始点,内含子,3. 转录起始前复合物 (pre-initiation complex, PIC),(二)转录延长,真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻

7、译同步的现象。,(三)转录终止,和转录后修饰密切相关。,三、转录后的加工修饰,主要的修饰方式有剪接、剪切、修饰、添加。,剪切(cleavage),剪接(splicing),(一) 真核生物mRNA的转录后加工,1. 5端形成 帽子结构(m7GpppNm)。 2. 3端加上多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)。,3.mRNA的剪接,真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，称为断裂基因。,(1) 断裂基因(splite gene),(2)外显子(exon)在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列。 (3)内含子(intron)隔断基因的线性表

8、达而在剪接过程中被除去的核酸序列。,鸡卵清蛋白基因,hnRNA,首、尾修饰,hnRNA剪接,成熟的mRNA,鸡卵清蛋白基因及其转录、转录后修饰,转录,内切酶,tRNA核苷酸转移酶、连接酶,ATP,ADP,tRNA前体,(二) tRNA的转录后加工,1. 转录后剪切,tRNA,2. 碱基修饰,(2)还原反应,如：U DHU,(3)核苷内的转位反应,如：U ,(4)脱氨反应,如：A I,如：A Am,(1)甲基化,T环,(三) rRNA的转录后加工,第三节 逆转录,一、逆转录与逆转录酶,(一) 逆转录现象,(Reverse Transcription),1.逆转录现象发现于逆转录病毒。 2.cDNA是指以RNA为模板，经逆转录合成的与RNA碱基序列互补的DNA