真核生物基因的转录过程
真核生物基因的转录
(B’’, TBP, BRF)
TF III B
TF III A TF III C
Pol III
四、RNA 聚合酶 II 基因的转录
（一）RNA聚合酶 II 的启动子 1、组成：
核心启动子（core promoter）： TATA盒（Hogness box）： - 25 ~ -35bp
上游启动子（upstream promoter element，UPE） CAAT盒 ：-70 ~ -80区 GC盒：-80 ~ -110区
TF II B —— 覆盖靠近起始点的启动位置，C端与TFIID和DNA 的复合物结合，N-端与TFⅡF协同作用募集RNA聚 合酶II。
TF II F ——结合Pol II并带向启动子；RAP74（ATP依赖性解 旋酶），RAP30（与细菌因子有同源性）
TF II E —— 扩大DNA覆盖区至+30
Module Consensus DNA bound Factor Distribution
TATA box TATAAAA
~10bp
CAAT box # GGCCAATC ~22bp
GC box
GGGCGG
~20bp
Octamer # ATTTGCAT
~20bp
``
``
23bp
B
GGGACTTTCC ~10bp
（2） TFIIA
▪ 含有至少3个亚基 ▪ 与TFIID结合，稳定TFIID-DNA复合体；可能通过解除
TAFs的抑制而激活TBP
TF II A
（3） TFIIB ▪ 覆盖靠近起始点的启动位置，C端与TFIID和DNA的复
合物结合，N-端与TFⅡF协同作用募集RNA聚合酶II
真核生物转录起始过程
真核生物转录起始过程
真核生物的转录起始过程主要包括以下步骤：
1. 准备工作：在转录开始之前，转录因子需要结合到DNA上
的转录起始位点。
这些转录因子包括RNA聚合酶和转录辅助
因子。
转录因子会辨认和结合到特定的DNA序列上。
2. 开启DNA：转录因子的结合会导致DNA的结构发生变化，使得DNA两条链之间的键断裂，形成一个开放的DNA片段，这个片段被称为转录起始复合物。
3. 启动转录：一旦DNA被打开，RNA聚合酶就可以结合到转录起始复合物上，并开始合成RNA链。
RNA聚合酶会
“读”DNA的模板链，根据模板链中的信息，合成与DNA模板
链相互互补的RNA链。
4. 终止转录：转录过程在到达终止信号时结束。
终止信号会指示RNA聚合酶停止合成RNA链，并松开DNA模板链。
终止
信号可以是一个特定的DNA序列，也可以是转录因子的结合。
整个转录起始过程是一个复杂而精确的调控过程，各种转录因子的结合和相互作用会影响RNA聚合酶的活性和转录速度，
从而控制基因转录的起始和终止。
这对于调控真核生物的基因表达非常重要。
转录 (transcription)
真核生物RNA聚合酶II的大亚基
最大亚基分子量约220－240kD，能被磷 酸化，依赖于启动子结合DNA模板，占酶 II分子量的40％，与E.coli的β’亚基具有 高度同源性。
次大亚基分子量140－150kD，不能被磷 酸化，可能与DNA模板、新生RNA链和 底物NTP结合，参与磷酸二酯键的形成， 功能上同于细菌RNA聚合酶的β亚基。
编码链 模板链
转录起始点
启动子 Pribnow盒子
AACTGT
ATATTA
TTGACA
35
TATAAT
10
+1
3’
DNA
5’
转录区
转录起点
5’
3’
RNA
与新生RNA链第一个核甘酸相对应DNA链上的碱基。
2、原核生物基因启动子的结构
一般长20-200bp，含最保守的两个区域：
(1) Pribnow框(-10区)：在转录开始位点上游
② 随着RNA聚合酶的移动，DNA双螺旋持 续解开，暴露出新的单链DNA模板，新 生RNA链的3’末端不断延伸，在解链区 形成RNA-DNA杂合物。
3.1.3 转录的终止
当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚 合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNADNA杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢 复成双链状态，而RNA聚合酶和RNA链 都被从模板上释放出来。
原 核 生 物 基 因 转 录 过 程
1、启动子的基本结构
启动子：是一段位于结构基因5’端上游区 的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之 与模板DNA准确结合，并具有转录起始的 特异性。
转录单元(unit)：是一段从启动子 (promoter)开始至终止子(terminator)结 束的DNA序列。
真核生物基因的转录
（4）上游元件的多样性
Octamer
CAAT
GC
TATA
Startpoint
SV40 early
胸苷激酶 Thymidine kinase
Histone H2B
-140 -120 -100 -80 -60 -40 -20
没有哪一种上游元件是所有启动子所共同必需的
TF II B
（3） TFIIB 覆盖靠近起始点的启动位置，C端与TFIID和DNA的复合物结合，N-端与TFⅡF协同作用募集RNA聚合酶II TFIIB与TFIID结合，并为RNA聚合酶结合起一个桥梁作用。
（4）与RNA聚合酶与TFIIF相连的复合体结合
TF II F
Pol II
TF II F 结合Pol II并带向启动子； 两个亚基： RAP74（ATP依赖性解旋酶），可能参与DNA 双链的溶解 RAP30（与细菌因子有同源性），与RNA 聚合酶Ⅱ紧密结合
01
03
02
3、tRNA基因转录的起始
Pol III
TF III C
boxB
boxA
TF III B
（二）5S rRNA 基因的转录
特点：串连排列，形成基因簇 （是唯一单独被转录的rRNA亚基）
5S rRNA 基因：
C框 ；A框
启动子：
转录因子：
TFIIIB： TBP + BRF + B//
TFIIIA ：结合位点为C box 。
（5）TF II E 扩大DNA覆盖区至+30
TF II E
TF II H 和TF II J加入复合物
TF II H 有多种酶活性，包括ATP酶、解旋酶、和可使Pol II 的CTD 磷酸化的激酶活性。
真核生物基因转录的过程
真核生物基因转录的过程
真核生物基因转录是指将一种特定基因出现在DNA中的
信息转化为另一种形式的信息的过程，也就是将DNA中的基
因型转为RNA。
转移的步骤和涉及的分子机制有多种，总的
来说主要是由受体分子，转录因子，RNA聚合酶，tRNA和RNA多聚体等多种分子相互作用而形成的动态系统。
真核生物基因转录的过程可以大致分为5步：前体扩增、
RNA合成、剪接、翻译和修饰。
1、前体扩增：即DNA聚集到RNA复制反应中心，由RNA
复制反应中心引起的DNA聚集，使得基因上游序列出现双螺
旋结构，其中一个螺旋称为转录开始因子，能够引导转录因子结合。
2、 RNA合成：当转录因子结合到转录开始因子上时，RNA
合成机制驱动RNA合成，开始从DNA模板方向上的拷贝，
最终产生了一个复制的RNA分子，这一过程叫做RNA合成。
3、剪接：RNA聚合酶在这一步中发挥重要作用，它可以裁
剪一段RNA从而产生mRNA，就是我们常说的最终的转录产物。
4、翻译：翻译是指mRNA被tRNA接受并将信息转译为蛋白质的过程，mRNA经过这一步以后，才能够产生有效的蛋白质。
5、修饰：最后一步就是通过RNA修饰来控制基因表达，RNA修饰可以调节mRNA水平，促进mRNA的稳定性，从而影响蛋白质的表达。
由此可见，真核生物基因转录的过程是复杂而精细的，对细胞的生长发育和繁殖起着重要的作用，是细胞生命活动的重要基础。
真核生物的转录过程
异的组织细胞或受到一些类固醇激素、生长
因子或其他因素刺激后，开始表达某些特异
蛋白质分子。
普遍转录因子
•普
有TFⅡA、TFⅡB、TFⅡD、
TFⅡE、TFⅡF、TFⅡH、TFⅡJ等多种。
TFⅡD由1个TATA盒结合蛋白（TBP）和多
个TBP结合因子（TAF）组成
有解链酶、ATP酶和蛋白激酶的活性， 它能使RNA聚合酶Ⅱ最大的亚基的羧基端 功能域（CDT）磷酸化。
RNA聚合酶Ⅰ的转录起始
转录的产物是
。
• RNA转录起始先由UBF1与核心启动子及 UCE中的G-C丰富序列结合，使这两部分靠 拢，然后SL1加入并与UBF1结合，组成转 录起始前复合物，随后RNA聚合酶Ⅰ与SL1 中的TBP结合形成起始复合物并起始转录。
• UBF1和SL1为上游结合因子和选择因子1
真核生物的转录过程
RNA聚合酶
• RNA聚合酶：真核生物中已发现有4中 RNA聚合酶，分别为 ，它 们专一性地转录不同的基因，因此由它们催 化的转录产物也各不相同。
• 原核生物靠RNA聚合酶就能完成从起始、
延长、终止的转录全过程，真核生物转录除
需RNA聚合酶外还需要另一些称为转录因
子的
参与转录的全过程。
延长阶段
• 转录起始复合物形成后，在位的RNA聚合 酶即开始依照碱基配对关系，按模板链的碱 基序列，从5'→3'方向逐个加入核糖核苷酸。
终止阶段
• 真核生物mRNA的3'端有poly(A)尾，这是
转录后才加进去的。在结构基因最后一个外
显子的3'端常有一组共同序列AATAAA，
其下游还有相当多的GT序列。这些序列称
：真核知之 甚少。
《现代分子生物学》第五章 3 真核生物的转录后加工
真核细胞中rRNA的加工途径 真核细胞中rRNA的加工途径
(1) 切除5′端的前导序列； (2) 从41S的中间产物中先切下18S的片段。 (3) 部分退火，形成发夹结构； (4) 最后修正。
真核细胞中rRNA的加工 真核细胞中rRNA的加工
目前还不清楚45S前体在剪切位点断裂后是否 就产生成熟的末端，还是要经进一步的加工。 整个加工过程需要蛋白质的参与，可能形成核 蛋白体的形式。 rRNA的加工过程还需要snoRNA （small nucleolar RNAs ）的参与。 真核生物的5S rRNA是和tRNA转录在一起的， 经加工处理后成为成熟的5S rRNA。
真核细胞核mRNA的加帽反应 真核细胞核 的加帽反应
不同真核生物的mRNA可有不同的帽子结构， 同一种真核生物的mRNA也常有不同的帽子 结构。 帽子结构的作用： 1.为核糖体识别RNA提供信号 2.增加mRNA的稳定性 3.为mRNA向胞质的运输提供信号 4 与某些RNA病毒的正链RNA的合成有关。
各种参与剪接的成分形成一个剪接体系， 称为剪接体（spliceosome）。该体系由 几种snRNP和大量的其他的蛋白质分子 组成，这些蛋白质分子称为剪接因子， 估计有40多种。 剪接点和分支点序列由剪接体识别， snRNA和蛋白质都参与了识别，特别是 snRNA之间以及与mRNA间的碱基配对 起重要作用。
1. rRNA的转录后加工 rRNA的转录后加工
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，产生47S的前 体，并很快转变成45S前体。 45S前体上有许多甲基化的位点，在转录 过程中或转录后被甲基化。甲基基团主要 是加在核糖上。甲基化是45S前体最终成 为成熟rRNA区域的标志。
基因的真核表达技术路线流程
目的序列的获得
重组载体的构建(酶切、连接) 转移至宿主细胞(转化)
目的序列的检测(整合、表达)
生物材料
化学合成、PCR、cDNA、鸟枪法
目的基因的分离
克隆载体
酶切、连接
重组的克隆载体
转化
受体细胞（大肠杆菌）
筛选
表达载体
克隆子
DNA重组
胚胎干细胞法、逆转录病毒介导、显微注射等
2载体的构建？
2构建重组农杆菌 3转化 4筛选 5再生
2载体的构建
构建好的植物表达载体
6检测
DNA水平的检测（看是 否整合到宿主基因组中）
蛋白质水平的检测 （ 看目的产物是否表 达及活性如何）
PCR检测结果
PCR：初步检测目的基因是否整合到植物基因组当中。
Southern Blot检测结果
重组的表达载体
转化、筛选
体外培养的动物细 胞
受精卵
大肠杆菌 三亲交配等 大肠杆菌（原核表达）
基因枪、PEG介导、花粉管通 道等
基 因 工 程
筛选
农杆菌
农杆菌介导
药物分离纯化
植物细胞（愈伤、叶盘、原生 质体等）
发育成为个体（水生 动物）
代孕母体子宫中胚胎 发育（克隆）
筛选、分化、再生、鉴定
疫苗、抗体……
讨论
摘要
材料与方法
•实验材料 •实验方法
克隆载体
表达载体
实 验 材 料
pBlue script SK克隆载体图谱
pBI121表达载体图谱
E.Coli复制 起始位点 右边界
新霉素抗 性基因 CaMV35S 启动子 GusA基因
左边界
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真核生物基因的转录过程
真核生物基因转录过程是构成生物体基因组的DNA变为实际工
作的RNA的过程，是生物体中细胞内分子过程中必不可少的一个重要步骤，也是基因表达的基础，为生物体获取相应的蛋白质和其它物质所必需的。
基因转录的过程是一种从DNA序列到核糖核酸序列的“转录”，即DNA的信息借助转录因子而在RNA序列中表达出来，从而使RNA可以应用于那些进行生物合成的细胞内过程。
基因转录是一个复杂而精确的过程，它包括了基因激活，RNA聚合酶的结合，信使RNA合成，转录因子的参与，post-transcriptional 修饰，mRNA的转录及出核，以及最后mRNA的出芽鞘修饰和出芽体等几个步骤。
1.基因激活：基因的激活是转录的第一步，也是将DNA序列转换为RNA序列的关键，要求必须激活两个特定基因组位点处的激活因子，一个位于启动子区；另一个位于终止子区，以便被RNA聚合酶能够正确识别和建立稳定的核糖核酸复合物，并可以将DNA上的信息复制到RNA上。
2. RNA聚合酶的作用：经过前面步骤，RNA聚合酶受到激活因子的调控，结合在DNA上，得以检测基因组上的起始点和终止点，并将其复制到RNA上。
RNA聚合酶根据DNA上的信息，利用脱氧核苷酸（dNTP）结合在模板DNA上，逐个核苷酸结合，形成RNA分子。
3.信使RNA的合成：在 RNA聚合酶向3端的方向扩展的过程中，到达了某一个碱基上，RNA聚合酶便会从DNA上移开，这正是RNA合
成中的转录终止步骤。
4.转录因子的参与：在基因转录过程中，还有一个重要因素是转录因子，它们可以调节转录过程的活性，从而影响基因表达。
转录因子可以在DNA上形成复合物，促进基因的转录。
5.转录后修饰：转录后修饰是基因转录后的一个重要步骤，它可以促进新分泌的蛋白质的功能，也可以影响mRNA的寿命和稳定性。
6.mRNA的转录及出核：mRNA的转录及出核是基因转录的最后一步，它决定了某一转录体是否能够出核，从而影响基因表达的过程。
出核是mRNA受信使到外在环境，完成相应的功能的过程。
7.最后mRNA的出芽鞘修饰和出芽体：当mRNA出核后，会发生一系列的修饰和结构调整，使得mRNA能够加入到出芽鞘中。
出芽鞘保护mRNA，在运行的过程中确保mRNA的完整性和稳定性，最终出芽体可以将mRNA运出细胞，参与分子机制的生物合成反应。
以上就是真核生物基因转录过程的简单介绍，它是构成生物体基因组的DNA变为实际工作的RNA的过程，是要确保正确的蛋白质表达过程中必不可少的一个重要步骤，其间参与的步骤也很复杂。
基因转录是一个很容易受到自然环境和细胞蛋白质因素影响的过程，未来研究医学上的疾病发病机制以及药物研发有着重要的意义。