【生物化学精品】转录后加工
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转录后加工名词解释
转录后加工名词解释
转录后加工是指在基因组中进行转录的过程后，对转录产物（RNA分子）进行进一步的修饰和加工的过程。
转录是指在DNA模板上合成RNA分子的过程，而转录后加工则是在RNA分子合成完成后对其进行一系列的修饰和处理。
转录后加工的目的是为了产生成熟的RNA分子，使其能够发挥特定的功能。
在转录后加工过程中，RNA分子经历剪接、修饰和运输等多个步骤，以形成成熟的RNA分子。
剪接是转录后加工中最重要的步骤之一。
在剪接过程中，RNA 分子的内含子（非编码区域）会被剪除，而外显子（编码区域）则会被保留下来。
这样一来，通过剪接，一个基因可以产生多个不同的成熟RNA分子，从而扩大了基因的功能和多样性。
除了剪接，转录后加工还包括其他的修饰过程。
例如，RNA分子可能会经历5'端帽子的添加和3'端的聚腺苷酸尾巴的加入，这些修饰可以保护RNA分子免受降解，并有助于其在细胞内的稳定性和转运过程中的识别。
此外，转录后加工还可以包括RNA编辑、互补RNA合成和核糖体扫描等过程。
RNA编辑是指在转录后，RNA分子中的碱基序列可以发生改变，从而导致RNA分子的信息内容发生变化。
互补RNA合成是指利用RNA分子作为模板合成互补的DNA分子。
核糖体扫描是指RNA分子被核糖体识别并翻译成蛋白质的过程。
总的来说，转录后加工是一系列对转录产物进行修饰和加工的过程，通过这些过程，RNA分子可以获得特定的功能和稳定性，从而发挥其在细胞中的重要作用。
5-转录、转录后加工
b’ b
a w eukaryotic
RPB3
The same color indicate the homologous of the two enzymes
RPB2
RPB11
RPB6
RPB1
第三节 启动子和终止子
一、原核生物的启动子和终止子 （一）启动子 promoter
RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序 列，位于转录起始位点以上，长度20bp－200bp不 等。 启动子的结构影响了它与RNA聚合酶的结合强弱， 进而影响了该启动子所在的转录单位中包含的基 因的表达水平。 启动子（即RNA聚合酶在DNA上的结合位点）可 以用足迹法和硫酸二甲酯法等测得。
位置
核仁
5.8S rRNA, 18S rRNA, 28S rRNA 50％－70％
核质
mRNA, microRNA 20％－40％
核质
tRNA, 5S rRNA 小RNA 10％
转录产物
活性
Eukaryotic RNA polymerase II has >10 subunits.
prokaryotic a
大肠杆菌乳糖启动子的CAP位点：
位点I：－70到－50，强结合位点，含有一个反向 重复序列 位点II：－50到－40，弱结合位点，但复合物结合 于位点I 后，位点II与复合物的结合力显著提高。
乳糖启动子的－10序列为TATGTT，中心的G-C对增加 了双螺旋的稳定性，RNA聚合酶难以使其解链。cAMPCAP复合物与CAP位点的结合，促进了开链式启动子复 合物的形成。
从5’到3’； 3’,5’磷酸二酯键
10-4—10-5 低，中途解离下来的DNA聚 合酶会再次与解离点结合
转录后加工
第五章 RNA 转录后加工在细胞核内对基因产物(mRNA前体)进行 各种修饰、剪接和编辑，使编码蛋白质 的外显子部分连接成为一个连续的开放 阅读框(open reading frame，ORF)的过 程称为转录后加工．RNA 转录后加工实验证据加工后的5′ 端都是单 磷酸， 加工后分子比初始转录物小； tRNA含有特殊的碱基， mRNA有cap,polyA以及内含子剪切等第一节 mRNA加工的分子机制转录出来的RNA必须经过加工方能变为成熟的mRNA 原核的mRNA一般不经过加工P A1 A2 A3 0.3 0.7 1 1.1 1.2 早期转录基因 1 .3 tRNaseⅢ pppPu premRNA pppPu 前导序列 0.3 0.7 1 1.1/1.2 5 1.3 mRNAT7噬菌体初始转录产物的加工过程真核mRNA前体分子的加工mRNA的前体是分子较大的hnRNA（heterogeneous nuclear RNA，核内不均一RNA）hnRNA与蛋白质结合形成核糖核蛋白 hnRNP), mRNA前体的加工在hnRNP上进行5’-端帽子结构 (capping) 3’-端接多聚腺苷 (poly(A)) mRNA前体 剪接、 修饰 、编辑帽子的类型真核细胞中的hnRNA5’端要连上一个甲基化的鸟 嘌呤，这就是mRNA的5’端帽子 capO： 5’末端鸟苷的第7位上甲基化 cap 1： 5’末端第二个核苷酸的核糖上的2′-0位点上甲 基化 Cap2： 5’末端第三个核苷酸的核糖上2′-0位点甲基化注意：帽子连接方式 5’--- 5’帽子结构的功能有助于mRNA越过核膜 保护5′不被酶降解； 使mRNA能与核糖体小亚基结合； 被蛋白质合成的起始因子所识别，促进 蛋白质合成 帽 子 结 构 对 mRNA 前 体 的 剪 接 是 必 需 的加尾有关蛋白因子识别AAUAAA 在加尾信号 AAUAAA下游11－30nt 处剪切RNA 末端腺苷转移酶合成 poly(A)至一定长度加尾的功能在mRNA3’端需要加上poly(A)序列的尾巴， 其长度因mRNA种类不同而不同，一般为 200－250个左右的碱基，功能： 协助mRNA由细胞核进入细胞质定位的； 提高mRNA在细胞质中的稳定性。
药学分子生物学：第三章 转录、转录后加工
52
（3）CAAT框（CAAT box）
位于－75bp处 一致序列为GGC/TCAATCT 前两个 G 的作用十分重要(转录效率) 影响启动子的效率、频率，不影响启动子的特异性
（距转录起始点的距离，正反方向）
－10 upstream
＋1 start point
＋10 downstream
25
26
❖ 在原核生物的启动子中有4个区域：
➢ 转录起始点：多数情况下为嘌呤，A为转录起始点。 ➢ －10区 ➢ －35区 ➢ －10与－35之间的序列
27
-10区
几乎在目前已知的所有启动子中均存在。 保守序列的中心位于转录起始点上游约－10 bp处，这一 保守序列称为－10序列。其一致序列为TATAAT，又称 Pribnow框，在RNA聚合酶的作用下首先解链。
(transcription unit) 原核生物的转录单位多为 polycistron in operon 真核生物中的转录单位多为monocistron
转录起点即转录原点记为＋1，其上游记为负值，下游记为正值
－10
＋1
＋10
upstream
start point
downstream
8
A transcription unit includes a promoter, an RNAcoding region, and a terminator.
▪ 可能由于的TA堆集能要小于→AA的堆积能，所以突变 后双链比突变前要多消耗能量，所以影响转录效率
❖ TATGTT→TATATT，转录效率上升，为上升突 变（up mutation）。
▪ 上升突变可能是由于TG→TA不仅堆集能降低了，而且 氢键也减少了，所以比突变前更易打开双链，转录效 率也会提高。
（3）CAAT框（CAAT box）
位于－75bp处 一致序列为GGC/TCAATCT 前两个 G 的作用十分重要(转录效率) 影响启动子的效率、频率，不影响启动子的特异性
（距转录起始点的距离，正反方向）
－10 upstream
＋1 start point
＋10 downstream
25
26
❖ 在原核生物的启动子中有4个区域：
➢ 转录起始点：多数情况下为嘌呤，A为转录起始点。 ➢ －10区 ➢ －35区 ➢ －10与－35之间的序列
27
-10区
几乎在目前已知的所有启动子中均存在。 保守序列的中心位于转录起始点上游约－10 bp处，这一 保守序列称为－10序列。其一致序列为TATAAT，又称 Pribnow框，在RNA聚合酶的作用下首先解链。
(transcription unit) 原核生物的转录单位多为 polycistron in operon 真核生物中的转录单位多为monocistron
转录起点即转录原点记为＋1，其上游记为负值，下游记为正值
－10
＋1
＋10
upstream
start point
downstream
8
A transcription unit includes a promoter, an RNAcoding region, and a terminator.
▪ 可能由于的TA堆集能要小于→AA的堆积能，所以突变 后双链比突变前要多消耗能量，所以影响转录效率
❖ TATGTT→TATATT，转录效率上升，为上升突 变（up mutation）。
▪ 上升突变可能是由于TG→TA不仅堆集能降低了，而且 氢键也减少了，所以比突变前更易打开双链，转录效 率也会提高。
chapter 7转录后加工
A poly(A) tail is added to the 3’ end of the transcript in 2 steps… 1) cleavage: the RNA is cut 10-30 nucleotides downstream of a specific sequence in the 3’UTR 2) addition of A’s (100-200 are added) to generate a poly(A) tail
poly（A）的功能
增加mRNA的稳定性 将携带或缺少poly（A）的球蛋白mRNA 注入到蛙卵中，结果发现，在6小时后缺少poly（A）的球蛋白 mRNA不再进行翻译，而携带poly（A）的处理仍然正常合成球 蛋白。最简单的解释是，poly（A）有助于增加mRNA的稳定性 提高mRNA翻译效率 mRNA的翻译需要PAB I（poly（A） binding protein I，poly（A）结合蛋白I）的蛋白参与，它们与 poly（A）的结合可提高mRNA的翻译效率。如果在mRNA样品 中加入过量的poly（A），可急剧降低蛋白质合成的数量。原因 在于大量poly（A）与PAB I因子竟争性结合，使mRNA缺少必 需的PAB I，因而不能有效翻译。此外适当延长poly（A）核苷 酸数目可控制mRNA的翻译。活细胞中很少mRNA的poly（A） 长度少于30 nt，低于这一长度mRNA不能翻译。 poly（A）可影响mRNA前体最后一个内含子的剪切，缺少poly （A）使剪接效率降低5-10倍。
注意稀有碱基
tRNA转录后的加工与修饰
（1）RNaseP (由蛋白质和RNA组成的复 合体)可切除E.coli前体tRNA5’的前导序列 （41nt）。该酶不识别特殊的序列，而是 识别二级结构——发夹所组成的tRNA。
分子生物学：转录及转录后加工
α rpo A 40 2 装配亚基：与启动子上游元件和
活化因子结合.
β rpo B 155 1 催化中心：结合核苷酸底物，催
β' rpo C 160 1 化磷酸二酯键形成，与模板DNA
结合。
σ rpo D 32~92 1 识别亚基：可识别启动子，促进
转录的起始。
ω
9
1 促进RNA酶组装和稳定的作用
4.2 真核生物的RNA聚合酶
真核细胞核RNA聚合酶共同的性质
* 都是大的多亚基蛋白质（500-700 k） * 都有两个大的与大肠杆菌RNA聚合酶 、和′亚
基同源的亚基，因此活性中心是保守的 * 没有与大肠杆菌σ因子同源的亚基
真核生物的RNA聚合酶结构与功能的比较
名称
RNA聚合酶I （A） RNA聚合酶II （B） RNA聚合酶 Ⅲ（C）
⑹ 都遵从碱基配对规律—— 但转录忠实性要低于DNA复制；
⑺ 转录与复制都受到严格的调控。
3.转录和复制的区别
复制
模板
两条链均复制
原料 酶
dNTP DNA聚合酶
产物
子代双链DNA
配对 高度进行性
A-T；G-C 中途不停止
转录 不对称转录
NTP RNA聚合酶 mRNA，tRNA，rRNA A-U；T-A；G-C 可一段一段复制
第七章 转录及转录后加工
主要内容：
第一节 转录的复制机理与体系 第二节 与转录起始和终止有关的DNA结构 第三节 原核生物和真核生物转录
第四节 转录后加工过程及其机制
1955年，Brachet分别用洋葱根尖和变形虫 进行实验。如果往洋葱根尖细胞和变形虫中加入 RNA酶分解细胞质中的RNA,细胞中的蛋白质合成 就会停止。而再加进从酵母菌中提取的RNA，则 又能够合成一定数量的蛋白质。
【分子生物学】第四章-转录后加工 6
➢ 调控作用，提高基因表达效率 ➢ 真核生物基因工程载体的构件，RNAi 载体的茎环
结构 ➢ 选择性剪接内含子，外显子不按其线性顺序剪接，
也有不被剪接的
断裂基因发现不久，Crick（1978年）提出了一系 列发人深思的问题：
（1）剪切作用若是通过酶来进行的，那么这种剪接 酶是怎样识别RNA上特定的位点？
rplJ(L10)
E．coli 90’ /100’ 处 rplJ(L10) rpoB(β亚基)
rpoC(β’亚基)
转录
前体多顺反子 mRNA RNaseⅢ
成熟的 mRNA
加工
★ SD序列（Shine –Dalgarno sequence） 核糖体结合序列，ribosome binding sequence, RBS (AGGAGGU，保守序列)
snRNP 在天然状态下它们均与蛋白质相结合， 故分别称为snRNP和scRNP 某些snRNPs和剪接作用有密切关系 有些snRNPs分别和供体及受体剪接位点 以及分支顺序相互补 这些 RNA因富含尿嘧啶而命名为U1、 U2……等 U1、U2、U4、U5 和U6 参与pre-mRNA 剪接 有些参与 pre-rRNA甲基化位点的识别
➢ 可被核糖体识别的位于 mRNA 前端 的一段序列 ➢ 存在于原核生物，起始密码子 AUG 上游 7-12 个 nt 处 ➢ SD 与16S-rRNA 3’端反向互补，在核糖体与 mRNA ➢ 结合过程中发挥作用
噬菌体φX174 mRNA 5 端与16S rRNA 3 端序列比较
Ф X174基因 D E J F G A B rRNA序列 5 - 3
第三章 RNA的转录 RNA transcription
本章主要内容
3.1 RNA的结构、分类和功能 3.2 RNA转录 3.3 转录后加工 3.4 RNA 复制 （延伸讲解）
结构 ➢ 选择性剪接内含子，外显子不按其线性顺序剪接，
也有不被剪接的
断裂基因发现不久，Crick（1978年）提出了一系 列发人深思的问题：
（1）剪切作用若是通过酶来进行的，那么这种剪接 酶是怎样识别RNA上特定的位点？
rplJ(L10)
E．coli 90’ /100’ 处 rplJ(L10) rpoB(β亚基)
rpoC(β’亚基)
转录
前体多顺反子 mRNA RNaseⅢ
成熟的 mRNA
加工
★ SD序列（Shine –Dalgarno sequence） 核糖体结合序列，ribosome binding sequence, RBS (AGGAGGU，保守序列)
snRNP 在天然状态下它们均与蛋白质相结合， 故分别称为snRNP和scRNP 某些snRNPs和剪接作用有密切关系 有些snRNPs分别和供体及受体剪接位点 以及分支顺序相互补 这些 RNA因富含尿嘧啶而命名为U1、 U2……等 U1、U2、U4、U5 和U6 参与pre-mRNA 剪接 有些参与 pre-rRNA甲基化位点的识别
➢ 可被核糖体识别的位于 mRNA 前端 的一段序列 ➢ 存在于原核生物，起始密码子 AUG 上游 7-12 个 nt 处 ➢ SD 与16S-rRNA 3’端反向互补，在核糖体与 mRNA ➢ 结合过程中发挥作用
噬菌体φX174 mRNA 5 端与16S rRNA 3 端序列比较
Ф X174基因 D E J F G A B rRNA序列 5 - 3
第三章 RNA的转录 RNA transcription
本章主要内容
3.1 RNA的结构、分类和功能 3.2 RNA转录 3.3 转录后加工 3.4 RNA 复制 （延伸讲解）
生物化学转录后加工
内含子的特点： 位置在反密码子环的下游 外显子和内含子交界处没有明显的保守序列
真核细胞tRNA加工过程
真核生物RNA的转录后加工
❖真核生物rRNA前体的加工 ❖真核生物tRNA前体的转录后加工 ❖真核生物mRNA前体的加工
Figure 6-21 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
原核生物rRNA前体的加工过程
初转录产物内部碱基互补配对， 折叠成一些茎环结构
continue
茎环结构有助于一些蛋白质结合形成核糖核 蛋白复合体（RNP, ribonucleoprotein）
（甲基化）
(M16)
（RNaseIII和RNaseE酶的剪切)
(M23) (M5)
原核生物RNA的转录后加工
分或全部poly（A），此时mRNA的寿命亦接近终点。
加尾反应所需的特定序列元件
特定序列元件：1）5‘-AAUAAA-3’’ 聚腺苷酸信号序列； 2）在其后11~20nt处紧随着一个“ 5‘-YA-3’ ”结构； 3）在其下游方向的GUGUGUG 。这些序列共同决定了聚 腺苷酸化位点(polyadenylation site)。
真核生物mRNA poly (A)长度并非固定不变 细胞核中的poly (A)长度平均为210±20 nt，细胞质poly (A )长度
190±20 nt。 输送到细胞质中的mRNA其poly (A)可由RNase切短，但又能经细胞质
poly（A）酶重新加长，保持有限的长度。 细胞质中mRNA的poly (A)长度总的趋势是逐渐变短，直到丢失大部
真核生物rRNA的特点
真核生物有4种rRNA，即5.8S rRNA、18S rRNA、 28S rRNA和5S rRNA。其中前三者的基因组成一个转录单位， 由RNA pol Ⅰ合成，产生47S的前体，并很快转变成45S前 体；真核生物的5S rRNA由RNA pol Ⅲ合成121nt的转录产 物，几乎不需要加工。
真核细胞tRNA加工过程
真核生物RNA的转录后加工
❖真核生物rRNA前体的加工 ❖真核生物tRNA前体的转录后加工 ❖真核生物mRNA前体的加工
Figure 6-21 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
原核生物rRNA前体的加工过程
初转录产物内部碱基互补配对， 折叠成一些茎环结构
continue
茎环结构有助于一些蛋白质结合形成核糖核 蛋白复合体（RNP, ribonucleoprotein）
（甲基化）
(M16)
（RNaseIII和RNaseE酶的剪切)
(M23) (M5)
原核生物RNA的转录后加工
分或全部poly（A），此时mRNA的寿命亦接近终点。
加尾反应所需的特定序列元件
特定序列元件：1）5‘-AAUAAA-3’’ 聚腺苷酸信号序列； 2）在其后11~20nt处紧随着一个“ 5‘-YA-3’ ”结构； 3）在其下游方向的GUGUGUG 。这些序列共同决定了聚 腺苷酸化位点(polyadenylation site)。
真核生物mRNA poly (A)长度并非固定不变 细胞核中的poly (A)长度平均为210±20 nt，细胞质poly (A )长度
190±20 nt。 输送到细胞质中的mRNA其poly (A)可由RNase切短，但又能经细胞质
poly（A）酶重新加长，保持有限的长度。 细胞质中mRNA的poly (A)长度总的趋势是逐渐变短，直到丢失大部
真核生物rRNA的特点
真核生物有4种rRNA，即5.8S rRNA、18S rRNA、 28S rRNA和5S rRNA。其中前三者的基因组成一个转录单位， 由RNA pol Ⅰ合成，产生47S的前体，并很快转变成45S前 体；真核生物的5S rRNA由RNA pol Ⅲ合成121nt的转录产 物，几乎不需要加工。
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进一步研究表明，基因断裂是真核细胞及其病毒的基因 组中的普遍现象，在高等生物的基因组中，只有很少的 蛋白质基因是连续的（如组蛋白和干扰素），但在低等 的真核生物，断裂基因却不多见。
不同断裂基因含有的内含子数目不一定相同，同样内含 子大小也会有差别。一般说来，一个典型的真核生物蛋 白质的基因由10% 的外显子序列和90%的内含子序列组 成。
转录后加工
转录后加工
基因转录的直接产物被称为初级转录物。初级 转录物一般是无功能的，它们在细胞内必须经 历一些结构和化学的变→ 化即所谓的转录后加工 以后才会有功能。转录后加工可能是RNA的功 能所必需的，也可能提供基因表达调控的一种 手段。
RNA所能经历的后加工方式可达10种以上，但 后加工反应的本质要么是增减一些核苷酸序列， 要么是修饰某些特定的核苷酸。
AAUAAA
mRNA
* mRNA前体在AAUAAA序列下游10-30个核苷酸的位 置被CFI/II切开 * 产生的3′-OH被PAP作为添加腺苷酸的位点。PAP不 需要模板，只对ATP有亲和性 * Poly(A)尾巴被 poly(A)-结合蛋白结合（PABP）
AAUAAA
AAAAAAAAAAAAA100-200
3′-加尾
25-30 bp
TATA box
ATG +1
5′-UTR
基因的编码序列
翻译区域
mRNA
终止密码子
3′-UTR
加尾反应由两步组成：
1) 剪切——在3′-UTR一个特定序列上游10-30 核苷酸序列的位置切 开
2) 添加腺苷酸（100-200个）产生多聚腺苷酸尾巴
5’ CAP
CPSF
CFI CFII PAP
碱基
OO O
O
O O 5’ O-P-O-P-OCH2
碱基
OO
O
磷酸水解酶
Pi
O
OH
RNA 链
O OH
RNA 链
留下的5′-二磷酸进攻GTP，与GMP形成共价交联，同时释放出PPi.
O O 5’ O-P-O-P-OCH2
碱基
OO
O
OH OH
不同寻常的 5′-5′ 三磷酸 连接
-
-Байду номын сангаас
-
O O O 5’
O-P-O-P-O-P-OCH2
R-环技术:真核基因内含子数目与结构分析
变性
与成熟的mRNA杂交； 在电镜下观察
DNA 模板链 成熟的mRNA
R环实验的结果及其对结果的解释
鸡卵清蛋白基因结构及其Pre-mRNA的后加工
mRNA前体的剪接机制
*mRNA前体的剪接是高度精确的。其精确性一方 面取决于位于外显子和内含子交界处的剪接信号 （可以将其视为内因），另外一方面取决于5种 被称为snRNP的核糖核酸蛋白质复合物（可以将 其视为外因）。 *剪接反应的“内因”——剪接信号 *剪接反应的“外因”——snRNP和剪接因子 *剪接反应——两次转酯反应 *剪接体的组装
加帽和甲基化
*帽子结构和类型 * 0、I和 II型 *加帽反应：共转录 * 1) 酶 * 磷酸水解酶；mRNA鸟苷酸转移酶；鸟嘌呤-7-甲基转移
酶 * 2) 步骤 *为什么只有mRNA才会加帽？ *功能
加帽反应
开始于mRNA 5′-三磷酸的 γ 磷酸根的水解
-
-
g ba
O O O 5’ O-P-O-P-O-P-OCH2
为什么只有mRNA才会加尾？
* 与加帽反应一样，只有mRNA才会加尾，也是因为聚合酶II 最大亚基上的CTD重复序列被TFIIH磷酸化，但是磷酸化位 点为Ser2。Ser2的磷酸化将加尾因子招募到mRNA 前体上 进行加尾反应。
mRNA前体的剪接
剪接这种后加工方式是在发现基因断裂的现象后确定的。 1977年，由Phillip Sharp和Richard Roberts领导两个实验 小组几乎同时在腺病毒的晚期表达基因中发现蛋白质基 因断裂现象。
AAUAAA
mRNA
核糖核酸蛋白复合物
1) CPSF = “剪切/多聚腺苷酸化特异性因子（3个亚基）识 别mRNA前体 3′-UTR上的 AAUAAA 一致序列，并与此结 合。
2) 招募CFI和CFII = “剪切因子”
3) 招募PAP = “poly(A)聚合酶”
5’ 帽子
CPSF
CFI CFII PAP
加尾信号
为什么必须有尾巴？
保护mRNA免受3′-外切核酸酶的消化，提高 mRNA的稳定性。 PABP能够与帽子相互作用增强mRNA的可翻译 性，提高其翻译的效率； 影响最后一个内含子的剪接； 某些本来缺乏终止密码子的mRNA通过加尾反 应创造终止密码子。在UG后加尾可产生UGA， 在UA后加尾产生UAA； 通过选择性加尾调节基因的表达。
OO O
O
O
G
OH
RNA链
mRNA鸟苷酸转移酶
G
O
PPi
OH OH
5’ -P-OCH2
-
O
O
O O 5’ O-P-O-P-OCH2
碱基
OO
O
RNA 链
O OH
鸟嘌呤随后在N7位置被甲基化，甲基供体为S-腺苷 甲硫氨酸
OH OH
O
O
-
-P-OCH2
G
O
OO
O-P-O-P-OCH2 碱基
OO
O
5‘ m(7)GpppN 帽子
为什么只有mRNA加帽?
*之所以只有mRNA和某些snRNA才有帽子结构， 是因为它们都由聚合酶II催化，当TFIIH磷酸化 CTD重复序列中的Ser5以后，它即可以将转录 因子DSIF 招募到转录复合物，而新加入到复 合物之中，DSIF随后将另外一种转录因子 NELF招募进来，以阻滞转录。上述暂停允许 加帽酶进入，来修饰转录物的5'-端。第三种 转录因子P-TEFb是一种激酶，在帽子结构形 成不久也被招募到复合物，然后磷酸化CTD的 Ser2和NELF，NELF随之失活，聚合酶II继续延 伸。
原核细胞mRNA前体的后加工
在细菌，mRNA很少有后加工。但某些噬菌体 mRNA会发生最简单的剪切反应，将一个多顺反 子切割成单顺反子，也有某些噬菌体的mRNA需 要经过相对复杂的剪接反应才能成熟（如T4噬 菌体编码的胸苷酸合酶）。
真核细胞mRNA前体的后加工
* 加工形式 * 1) 5′-端 = 加帽 * 2) 3′-端 = 加尾 * 3) 内部 = 剪接 * 4) 内部=甲基化 * 5) 编码区=编辑 * 后加工机制
OH OH
-
-
RNA链
O OH 甲基转移酶
G
O
CH3
-P-OCH2
O
O
OO
O-P-O-P-OCH2 碱基
OO
O
RNA 链
O OH
0型帽子
1型帽子 2型帽子
可能 的甲 基化 修饰
为什么要有帽子？
提高mRNA的稳定性 参与识别起始密码子的过程，提高mRNA的可翻译 性 有助于mRNA通过核孔从细胞核运输到细胞质 提高剪接反应的效率。
不同断裂基因含有的内含子数目不一定相同，同样内含 子大小也会有差别。一般说来，一个典型的真核生物蛋 白质的基因由10% 的外显子序列和90%的内含子序列组 成。
转录后加工
转录后加工
基因转录的直接产物被称为初级转录物。初级 转录物一般是无功能的，它们在细胞内必须经 历一些结构和化学的变→ 化即所谓的转录后加工 以后才会有功能。转录后加工可能是RNA的功 能所必需的，也可能提供基因表达调控的一种 手段。
RNA所能经历的后加工方式可达10种以上，但 后加工反应的本质要么是增减一些核苷酸序列， 要么是修饰某些特定的核苷酸。
AAUAAA
mRNA
* mRNA前体在AAUAAA序列下游10-30个核苷酸的位 置被CFI/II切开 * 产生的3′-OH被PAP作为添加腺苷酸的位点。PAP不 需要模板，只对ATP有亲和性 * Poly(A)尾巴被 poly(A)-结合蛋白结合（PABP）
AAUAAA
AAAAAAAAAAAAA100-200
3′-加尾
25-30 bp
TATA box
ATG +1
5′-UTR
基因的编码序列
翻译区域
mRNA
终止密码子
3′-UTR
加尾反应由两步组成：
1) 剪切——在3′-UTR一个特定序列上游10-30 核苷酸序列的位置切 开
2) 添加腺苷酸（100-200个）产生多聚腺苷酸尾巴
5’ CAP
CPSF
CFI CFII PAP
碱基
OO O
O
O O 5’ O-P-O-P-OCH2
碱基
OO
O
磷酸水解酶
Pi
O
OH
RNA 链
O OH
RNA 链
留下的5′-二磷酸进攻GTP，与GMP形成共价交联，同时释放出PPi.
O O 5’ O-P-O-P-OCH2
碱基
OO
O
OH OH
不同寻常的 5′-5′ 三磷酸 连接
-
-Байду номын сангаас
-
O O O 5’
O-P-O-P-O-P-OCH2
R-环技术:真核基因内含子数目与结构分析
变性
与成熟的mRNA杂交； 在电镜下观察
DNA 模板链 成熟的mRNA
R环实验的结果及其对结果的解释
鸡卵清蛋白基因结构及其Pre-mRNA的后加工
mRNA前体的剪接机制
*mRNA前体的剪接是高度精确的。其精确性一方 面取决于位于外显子和内含子交界处的剪接信号 （可以将其视为内因），另外一方面取决于5种 被称为snRNP的核糖核酸蛋白质复合物（可以将 其视为外因）。 *剪接反应的“内因”——剪接信号 *剪接反应的“外因”——snRNP和剪接因子 *剪接反应——两次转酯反应 *剪接体的组装
加帽和甲基化
*帽子结构和类型 * 0、I和 II型 *加帽反应：共转录 * 1) 酶 * 磷酸水解酶；mRNA鸟苷酸转移酶；鸟嘌呤-7-甲基转移
酶 * 2) 步骤 *为什么只有mRNA才会加帽？ *功能
加帽反应
开始于mRNA 5′-三磷酸的 γ 磷酸根的水解
-
-
g ba
O O O 5’ O-P-O-P-O-P-OCH2
为什么只有mRNA才会加尾？
* 与加帽反应一样，只有mRNA才会加尾，也是因为聚合酶II 最大亚基上的CTD重复序列被TFIIH磷酸化，但是磷酸化位 点为Ser2。Ser2的磷酸化将加尾因子招募到mRNA 前体上 进行加尾反应。
mRNA前体的剪接
剪接这种后加工方式是在发现基因断裂的现象后确定的。 1977年，由Phillip Sharp和Richard Roberts领导两个实验 小组几乎同时在腺病毒的晚期表达基因中发现蛋白质基 因断裂现象。
AAUAAA
mRNA
核糖核酸蛋白复合物
1) CPSF = “剪切/多聚腺苷酸化特异性因子（3个亚基）识 别mRNA前体 3′-UTR上的 AAUAAA 一致序列，并与此结 合。
2) 招募CFI和CFII = “剪切因子”
3) 招募PAP = “poly(A)聚合酶”
5’ 帽子
CPSF
CFI CFII PAP
加尾信号
为什么必须有尾巴？
保护mRNA免受3′-外切核酸酶的消化，提高 mRNA的稳定性。 PABP能够与帽子相互作用增强mRNA的可翻译 性，提高其翻译的效率； 影响最后一个内含子的剪接； 某些本来缺乏终止密码子的mRNA通过加尾反 应创造终止密码子。在UG后加尾可产生UGA， 在UA后加尾产生UAA； 通过选择性加尾调节基因的表达。
OO O
O
O
G
OH
RNA链
mRNA鸟苷酸转移酶
G
O
PPi
OH OH
5’ -P-OCH2
-
O
O
O O 5’ O-P-O-P-OCH2
碱基
OO
O
RNA 链
O OH
鸟嘌呤随后在N7位置被甲基化，甲基供体为S-腺苷 甲硫氨酸
OH OH
O
O
-
-P-OCH2
G
O
OO
O-P-O-P-OCH2 碱基
OO
O
5‘ m(7)GpppN 帽子
为什么只有mRNA加帽?
*之所以只有mRNA和某些snRNA才有帽子结构， 是因为它们都由聚合酶II催化，当TFIIH磷酸化 CTD重复序列中的Ser5以后，它即可以将转录 因子DSIF 招募到转录复合物，而新加入到复 合物之中，DSIF随后将另外一种转录因子 NELF招募进来，以阻滞转录。上述暂停允许 加帽酶进入，来修饰转录物的5'-端。第三种 转录因子P-TEFb是一种激酶，在帽子结构形 成不久也被招募到复合物，然后磷酸化CTD的 Ser2和NELF，NELF随之失活，聚合酶II继续延 伸。
原核细胞mRNA前体的后加工
在细菌，mRNA很少有后加工。但某些噬菌体 mRNA会发生最简单的剪切反应，将一个多顺反 子切割成单顺反子，也有某些噬菌体的mRNA需 要经过相对复杂的剪接反应才能成熟（如T4噬 菌体编码的胸苷酸合酶）。
真核细胞mRNA前体的后加工
* 加工形式 * 1) 5′-端 = 加帽 * 2) 3′-端 = 加尾 * 3) 内部 = 剪接 * 4) 内部=甲基化 * 5) 编码区=编辑 * 后加工机制
OH OH
-
-
RNA链
O OH 甲基转移酶
G
O
CH3
-P-OCH2
O
O
OO
O-P-O-P-OCH2 碱基
OO
O
RNA 链
O OH
0型帽子
1型帽子 2型帽子
可能 的甲 基化 修饰
为什么要有帽子？
提高mRNA的稳定性 参与识别起始密码子的过程，提高mRNA的可翻译 性 有助于mRNA通过核孔从细胞核运输到细胞质 提高剪接反应的效率。