2014RNA的生物合成

1、第十二章 RNA的生物合成,DNA 转录 RNA前体 加工成熟RNA的过程 。,转录：在RNA 聚合酶的催化下,以四种NTP 为原料，以一条DNA链为模板，合成互补的RNA链的过程。 合成方向5 3,不对称转录？ 以一条DNA链为模板，合成互补的RNA 链的过程.,5GCAGTACATGTC 3,3 CGTCATGTACAG5,5GCAGUACAUGUC 3,NAla Val His Val C,编码链，有意义链，正链,模板链，反意义链，负链,mRNA,蛋白质,转录,翻译,第一节、 原核生物RNA的合成 第二节、原核生物转录调控 第三节、真核生物RNA的合成 第四节、RNA的转录后加工,第一节

2、、 原核生物RNA的合成,一、原核RNA聚合酶,缺乏校对功能? 2（核心酶），亚基为催化亚基。 因子，转录起始因子,识别转录起始部位。,DNA聚合酶 III,滑动钳蛋白,滑动钳装载复合物,核心酶,5 3聚合酶（亚基）和3 5外切酶 （亚基 ）,二、 原核生物RNA的合成过程, 1. 起始（启动子 promoter）, 2. 延长（RNA聚合酶的核心酶）, 3. 终止（终止子 terminator）,复制起始位点特征序列？, 启动子（promoter）：与 RNA聚合酶识别、结合并开始转录的一段DNA序列。,1、RNA聚合酶与启动子的识别,35区与RNA酶的因子结合。,10区又称Pribnow

3、box，富含AT对，利于解链，利于RNA酶进入而起始转录。,转录起始过程,RNA聚合酶向-10区附近移动并结合， DNA链解开约17bp，形成开放型复合物， 也称起始转录泡。 转录起始不需要引物。 第一个核苷酸多为ATP或GTP。 当形成6-9个磷酸二酯键时， 因子解离，启动子清空。,2、RNA链的延长,5端是pppG 或 pppA 从头合成 RNA链的延长是53方向，每秒合成50个核苷酸 核心酶（2）催化 无校对功能,转录会在RNA聚合酶之前的部位形成紧的螺旋DNA，而在其后的DNA的螺旋会稍显松散。,3、RNA合成终止,原核生物的终止子均有一个回文结构，其产生的RNA可形成发卡结构。,转录

4、产物中的发夹结构可阻碍RNA聚合酶的移动,原核生物的两类终止子,1、不依赖于因子的终止子(简单终止子): 除能形成发卡结构外，在终止点有6个U核苷酸,回文对称处有一段富含G-C序列。,原核生物的两类终止子,2、 依赖于因子的终止子：必须在存在下发生终止。此类终止子其回文结构不富含G-C区,回文结构之后也无寡聚U。 因子：通常以6聚体的形式存在。,因子： 当RNA聚合酶遇到发卡结构暂停时，它能水解ATP获得能量，快速沿RNA链移动，促使转录终止。,大肠杆菌复制的终止,Tus蛋白和Ter位点结合，抑制解旋酶活性，促使复制终止。,小结：原核生物转录过程,RNA合成的两种方式： 1、 DNA指导的 R

5、NA合成。 2、 RNA指导的 RNA合成。,RNA病毒分为逆转录病毒、单链+RNA病毒、单链-RNA病毒、双链RNA病毒。 （1）单链+RNA病毒：以+RNA（mRNA）为模板，复制成-RNA，然后再以-RNA作模板合成若干子代+RNA （mRNA） 。如SARS冠状病毒。 （2）单链-RNA病毒：以-RNA为模板合成互补的+RNA（mRNA），再合成若干子代病毒-RNA。如流感病毒、禽流感病毒和狂犬病毒等。 （3）双链RNA病毒： 以两条RNA为模板复制出子代双链RNA；转录是不对称转录，如呼肠孤病毒。 （4）逆转录病毒：以自身单链RNA为模板，合成双链DNA，后者整合到宿主细胞的DNA上

6、，进而合成若干子代单链RNA （mRNA） 。如HIV病毒。,第二节、原核生物转录调控,一、乳糖操纵子 二、色氨酸操纵子,酶含量的调节,根据细胞内酶的合成对环境影响反应的不同， 把酶分成两大类： 组成酶（constitutive enzyme） 编码这类酶的基因叫做管家基因（housekeeping genes ） 诱导酶 (inducible enzyme)，分解代谢相关 阻遏酶（repressible enzyme），合成代谢相关 编码这类酶的基因叫做可调基因（regulated genes ）,问题的提出? 1940年，J. Monod -半乳糖苷酶、半乳糖苷透过酶、半乳糖苷转乙酰酶。,

7、1961年提出了“操纵子学说”, 于1965年荣获 诺贝尔生理学奖。,一、乳糖操纵子,操纵子模型：,在细菌基因组中，功能上彼此相关的几个结构基因，与共同的调控序列组成一个基因表达的协同单位，称之为操纵子（operon）。,操纵基因位于转录起始位点 -5+21,Lactose Operon 的负调控,诱导物： 乳糖,葡萄糖效应 (Glucose Effect),E.coli :乳糖+葡萄糖 优先利用葡萄糖,？,Lactose Operon 的正调控,代谢激活蛋白 (catabolite activator protein),ATP,腺苷酸环化酶,cAMP,CAP-cAMP复合物结合22bpDNA

8、,CAP募集RNA聚合酶到lac启动子,无glucose：CAP激活lac mRNA的转录,有glucose：降解物阻遏,小结：Lactose Operon两种调控方式,正调控（positive control） ： 调节蛋白结合到启动区，促进结构基因转录。如：CAP。 负调控（Negative control） ： 调节蛋白结合到操纵基因上，导致结构基因关闭，如：lac阻遏蛋白。,？,50年代，科学家发现与诱导合成酶相反的现象：将E.coli培养在有NH 4和单一碳源的培养基上时，可检测到色氨酸合成酶，并产生色氨酸； 若在培养基中加入色氨酸，则检测不到色氨酸合成酶。,二、色氨酸操纵子,Trp

9、 辅阻遏物,色氨酸操纵子的负调控,阻遏作用较弱,色氨酸操纵子衰减作用调控（衰减子attenuator，位于前导序列trpL内）,前导序列162bp,前导肽14aa,第三节真核生物的RNA合成,一、真核生物RNA的合成与原核的区别,1、真核转录产物为单顺反子mRNA，原核转录产物为多顺反子mRNA。 2、真核生物转录与翻译不在同一区域。 3、真核生物RNA聚合酶种类多，结构复杂。 4、启动子不同。 5、真核转录需转录因子参加，RNA聚合酶不能识别启动子。,1、真核转录单顺反子mRNA，原核转录产物为多顺反子mRNA,2、真核生物转录与翻译不在同一区域,真核：转录发生在细胞核，翻译发生在细胞质。

10、原核：转录翻译同步发生。,RNA聚合酶 I : 存在于核仁 , 转录45SrRNA前体，剪切修饰产生28S,18S, 5.8S rRNA.,RNA聚合酶II: 存在于核质,转录mRNA 前体hnRNA（核不均一RNA） 。,RNA聚合酶 III : 存在于核质, 转录 tRNA ， 5S rRNA，snRNA（核内小RNA，参与mRNA剪切）,3、 真核生物RNA聚合酶种类多，结构复杂,-鹅膏蕈碱的抑制作用,RNA聚合酶I：不敏感 RNA聚合酶II：高度敏感 RNA聚合酶III：中度敏感 利福平抑制原核RNA聚合酶的亚基，对真核RNA聚合酶无抑制作用,4、启动子不同,上游元件,基础元件,順式作

11、用元件：,增强子,5、真核转录需多种转录因子（tanscription factors）参加,真核生物的RNA聚合酶自身不能识别启动子，需要转录因子先和启动子结合才能结合上去。 TFI，TFII，TFIII（属于反式作用因子，本质是蛋白质，和順式元件结合）分别帮助RNA聚合酶I，II，III和DNA模版结合。,TBP先与TATAbox结合， 然后各种转录因子结合 并帮助RNA聚合酶与DNA模版结合。,小结：真核生物RNA的合成与原核的区别,1、真核转录产物为单顺反子mRNA，原核转录产物为多顺反子mRNA。 2、真核生物转录与翻译不在同一区域。 3、真核生物RNA聚合酶种类多，结构复杂。 4、

12、启动子不同。 5、真核转录需转录因子参加，RNA聚合酶不能识别启动子。,第四节、RNA转录后的加工,1、原核生物的rRNA 的加工 2、真核生物的rRNA 的加工 3、真核生物的tRNA 的加工 4、真核生物的mRNA的 加工,1、 原核生物的rRNA 的加工,2、 真核生物的rRNA 的加工,3、 真核生物的tRNA 的加工, ：假尿嘧啶核苷是尿嘧啶核苷的异构体，是嘧啶的C5和戊糖C1相连。D：二氢尿嘧啶是尿嘧啶5和6位加两个H,4、真核生物mRNA的加工,外显子和内含子一起被转录，核基因的转录产物平均长度大大超过mRNA，而且是许多序列的混合体，称为核不均一RNA(hnRNA) 5端帽子结构 3端多聚腺苷酸化 mRNA前体剪切和拼接（细胞核内完成）,5-m7G5ppp5NmpNmp-帽子结构,3端多聚腺苷酸化,mRNA剪接需要三个短的共有序列,Y：嘌呤，R:嘧啶,分支点上的A以2-OH攻击内含子5边界上G的磷酸基团，导致该位点35磷酸二酯键断裂，同时形成25磷酸二酯键，产生套索结构。,第一个外显子新产生的3-OH攻击第