转录产物的加工
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RNA转录与转录后加工
详细描述
在大多数真核生物中，RNA聚合酶在转录终止后，会在3’端加上一段多聚腺苷酸尾巴。这个过程称为加尾。加 尾的主要作用是促进RNA从核内向细胞质转运，并保护RNA免受3’核酸外切酶的降解。此外，多聚腺苷酸尾巴 也是一些RNA结合蛋白的识别位点，参与mRNA的稳定性、定位和翻译调控。
剪接
总结词
剪接是指将转录的RNA中的内含子序列 去除，并将外显子序列连接起来的加工 过程。
详细描述
C-to-U编辑由胞嘧啶脱氨酶催化，将RNA 中的胞嘧啶转变为尿嘧啶，导致RNA序列 发生变化。这种编辑可以影响RNA的翻译 和功能。
其他编辑类型
总结词
除了A-to-I和C-to-U编辑外，还存在其他类型的RNA编辑，如C-to-A编辑、C-to-G编 辑等。
详细描述
这些编辑类型在特定的生物或组织中发生，由不同的酶催化，导致RNA序列发生不同 的变化。这些编辑可以影响RNA的稳定性、翻译和功能。
肽链终止
终止密码子出现时，核糖体 释放合成的多肽链，并回收 mRNA。
蛋白质合成的起始
起始氨基酸的识别
起始密码子（AUG）被识别并结合甲酰蛋氨酸，形成甲酰蛋氨酸-tRNA。
甲酰蛋氨酸-tRNA在核糖体上的定位
甲酰蛋氨酸-tRNA与起始因子结合，定位到核糖体的P位点。
起始复合物的形成
甲酰蛋氨酸-tRNA与mRNA结合，形成起始复合物。
02
翻译水平调控
03
细胞内环境调控
翻译过程中蛋白质的表达水平可 以影响RNA的稳定性。
细胞内的pH值、离子浓度等环境 因素也可以影响RNA的稳定性。
05
RNA的翻译和蛋白质合成
mRNA的翻译
翻译起始
mRNA在核糖体上定位并结 合翻译起始因子，形成起始 复合物。
在大多数真核生物中，RNA聚合酶在转录终止后，会在3’端加上一段多聚腺苷酸尾巴。这个过程称为加尾。加 尾的主要作用是促进RNA从核内向细胞质转运，并保护RNA免受3’核酸外切酶的降解。此外，多聚腺苷酸尾巴 也是一些RNA结合蛋白的识别位点，参与mRNA的稳定性、定位和翻译调控。
剪接
总结词
剪接是指将转录的RNA中的内含子序列 去除，并将外显子序列连接起来的加工 过程。
详细描述
C-to-U编辑由胞嘧啶脱氨酶催化，将RNA 中的胞嘧啶转变为尿嘧啶，导致RNA序列 发生变化。这种编辑可以影响RNA的翻译 和功能。
其他编辑类型
总结词
除了A-to-I和C-to-U编辑外，还存在其他类型的RNA编辑，如C-to-A编辑、C-to-G编 辑等。
详细描述
这些编辑类型在特定的生物或组织中发生，由不同的酶催化，导致RNA序列发生不同 的变化。这些编辑可以影响RNA的稳定性、翻译和功能。
肽链终止
终止密码子出现时，核糖体 释放合成的多肽链，并回收 mRNA。
蛋白质合成的起始
起始氨基酸的识别
起始密码子（AUG）被识别并结合甲酰蛋氨酸，形成甲酰蛋氨酸-tRNA。
甲酰蛋氨酸-tRNA在核糖体上的定位
甲酰蛋氨酸-tRNA与起始因子结合，定位到核糖体的P位点。
起始复合物的形成
甲酰蛋氨酸-tRNA与mRNA结合，形成起始复合物。
02
翻译水平调控
03
细胞内环境调控
翻译过程中蛋白质的表达水平可 以影响RNA的稳定性。
细胞内的pH值、离子浓度等环境 因素也可以影响RNA的稳定性。
05
RNA的翻译和蛋白质合成
mRNA的翻译
翻译起始
mRNA在核糖体上定位并结 合翻译起始因子，形成起始 复合物。
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。
第六讲：转录后的加工
进行多次RNA-RNA重组，U4/U6发生拆 分，U6取代U1结合在5’端剪接位点并形成 活性位点并进行第二次转酯反应.
去除内含子完成剪接，snRNP被重复利用。
I 型内含子的自我剪接
I 型内含子的自我剪接主要是转酯反 应，即两次磷酸二酯键的转移。
第一次转酯反应是由内含子中鸟苷酸上
的3’-OH作为亲核基团攻击内含子5’端的
较典型的是锥虫表面糖蛋白基因VSG(variable surface glycoprotein)，线虫的肌动蛋白基因（actin genes）。
锥虫表面糖蛋白mRNA的反式剪接
SV4基因初级转录产物通过选择性剪接，产 生两种不同的mRNA，一种编码 t 抗原，一种编码 T 抗原。
mRNA的反式剪接（Trans splicing）
顺式剪接（cis-splicing）：同一RNA分子的内含子被除 去，外显子连接在一起的剪接方式。 反式剪接（trans-splicing）：不同RNA分子上的两个外显 子剪接在一起的剪接方式。
GU-AG内含子的剪接
比较cDNA和基因组DNA序列，在前体mRNA内含 子的边界存在一些保守的序列，它们因此可以用于确定 前体mRNA分子中外显子和内含子的边界以及进行剪 接的信号。 在比较大量的真核生物的内含子序列后，发现大多 数内含子的5’端的两个核苷酸是GU，3’端的两个核苷 酸为AG，这类内含子也被称为“GU-AG”内含子，它们 都以相同的机制进行剪接。
mRNA的5’端“帽子”的类型
2型帽子：当第一个核苷酸是腺嘌呤核苷酸时，在1型帽子的基础上，
在腺嘌呤核苷酸的N6位上发生甲基化。在有些真核生物中，在第二个 核苷酸的2’-OH位上还可以再进行甲基化，其符号为m7GpppXmpYm。 2型帽子一般只占有帽mRNA总量的10%~15%。
rna转录后加工方式
rna转录后加工方式
RNA转录后加工（RNA post-transcriptional processing）是指在RNA分子合成之后，在细胞中对其进行修饰和修剪的过程。
这些加工方式可以使原始RNA分子成熟，并使其具有功能性。
以下是几种常见的RNA转录后加工方式：
剪接（Splicing）：在真核生物中，基因的转录产物（前体mRNA）经过剪接过程，去除其中的内含子（intron），保留外显子（exon），从而形成成熟的mRNA分子。
剪接是通过剪接体（spliceosome）来完成的，其中包括snRNPs等辅助因子。
5'端修饰：RNA的5'端通常经过加上7-甲基鸟苷（7-methylguanosine）和三磷酸核苷酸链（PPP 链）的修饰，形成5'甲基鸟苷帽（5' cap）。
这个帽子在RNA稳定性、转运和翻译起重要作用。
3'端修饰：RNA的3'端通常经过加上聚腺苷酸（polyadenylation）的修饰。
这个poly(A)尾巴有助于RNA的稳定性、转运和翻译，并参与转录终止的过程。
RNA编辑：在一些生物体中，RNA的序列可以通过RNA编辑（RNA editing）进行改变。
这种编辑通常涉及碱基的替换、插入或删除，从而改变RNA的编码能力和功能。
RNA修饰：RNA分子可能会经历各种修饰，如甲基化、脱氨基、糖基化等。
这些修饰可以增强RNA的稳定性、调节翻译和识别，以及影响RNA的功能。
RNA转录后加工是一个复杂而精确的过程，它可以使原始的转录产物转化为功能性的RNA 分子。
这些加工方式对于基因表达调控和细胞功能起着重要的作用。
真核生物转录后的加工
1、核mRNA内含子剪接位点特征
内含子总是由GU开始，以AG结束，其规律称为GU-AG法则 （GU-AG rule) 或Chambon法则。
5´端剪接位点(供位)相邻的保守序列：5´-AG↓GUPuAGU-3´
分枝点保守序列：Py80NPy87Pu75APy95，其中A为百分之百保 守，且具有2′-OH。 3´端剪接位点(纳位)相邻的保守序列：5´-(Py)nNCAG-3´ mRNA前体正确剪接所必需的
剪接体解体与套索降解同步
4、具体的剪接机制
U1通过与 5´剪接点互补而结合
U2AF与 3´剪接点内含子结合
U2 识别并结合分支点 A ，并在 SF1 和 BBP 帮 助 下 使 内 含 子 的 5´端和 3´端带到一起
U4/U5/U6复合物与U1/U2结合
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U1脱离
U4脱离，U6与U2间发生第一 次转酯反应，套索结构形成
第二次转酯反应，U2/U5/U6 与套索结构结合
成熟的mRNA释放
四、其他的内含子剪接方式
1、内含子的分类
根据基因的类型和剪接的方式，通常把内含子分为 四类。
I类：线粒体、叶绿体及低等真核生物细胞核的rRNA基因； II类：线粒体、叶绿体的mRNA基因； III类：大多数真核生物核mRNA的基因； tRNA内含子： tRNA基因。
第四节 真核生物转录后的加工
（Pre-RNA processing in Eukaryotes）
多数转录的初始产物无生物活性，在生物体内 进行加工处理后才具有生物活性。
转录后加工（ post-transcriptional processing）:
是指将各种前体RNA（Pre-RNA）分子加工 转变成有功能的、成熟的各种 RNA (mRNA ， rRNA或tRNA等) 的过程。
RNA转录后的加工
二、真核生物RNA修饰加工的主要方式：
pre-RNA
capping tailing splicing methylation editing
mature RNA
生物学意义;
l interrupted gene (interrupted RNA)
move introns as template (stop codon) (protein translation)
Man β- globin mRNA 5’-------UGCCUAAUAAA------------poly(A) 3’ -20
2、mRNA 3’端的加尾时间：
➢转录过程中暴露 出AAUAAA信号 后，核酸酶在该信 号下游约11－30个 碱基处进行切割。
➢polyA的长度一 般是50－200个碱 基左右。
•外显子较短(100~200bp)，内含子较长(1 kb)。
Hale Waihona Puke ➢剪接(RNA splicing)：内含子的去除和外显 子的连接过程就称为剪接或称为RNA 剪接。
➢不均一核RNA(heterogeneous nuclear, hnRNA) ：mRNA 的初始转录产物比成熟的 mRNA平均长度长，非常不稳定，序列的复 杂程度也非常高，称为不均一核RNA。
Rabbit α- globin mRNA 5’-------CUUUGAAUAAA-----------poly(A) 3’ -20
Rabbit β- globin mRNA 5’-------UGGCUAAUAAA-----------poly(A) 3’ -20
Man α- globin mRNA 5’-------CUUUGAAUAAA------------poly(A) 3’ -20
RNA转录和加工
套索结构的发现使人们认识到， 套索结构的发现使人们认识到，内含子的剪接是通过 两次转酯反应完成的。在第一次转酯反应中， 两次转酯反应完成的。在第一次转酯反应中，分支位 进攻5 剪接位点， 点A的2’－OH进攻5’剪接位点，使其断裂，同时这个A －OH进攻 剪接位点 使其断裂，同时这个A 与内含子的第一个核苷酸（ 形成2 与内含子的第一个核苷酸（G）形成2’ ， 5’ －磷酸 二酯键，内含子自身成环，形成套索结构。 剪接位 二酯键，内含子自身成环，形成套索结构。3’剪接位 点的断裂依赖于第二次转酯反应。上游外显子的3 － 点的断裂依赖于第二次转酯反应。上游外显子的3’－ OH末端攻击3 剪接位点的磷酸二酯键 促使其断裂， OH末端攻击3’剪接位点的磷酸二酯键，促使其断裂， 末端攻击 剪接位点的磷酸二酯键， 使上游外显子的5 －0H和下游外显子的 － 和下游外显子的5 使上游外显子的5’－0H和下游外显子的5’－磷酸基团 连接，并释放出内含子，完成剪接过程。 连接，并释放出内含子，完成剪接过程。被切除的内 含子随后变成线性DNA 随即被降解。 DNA， 含子随后变成线性DNA，随即被降解。
通过分析体外剪接反应中形成的中间体， 通过分析体外剪接反应中形成的中间体，发现内含子 是以一种套索结构（ 是以一种套索结构（lariat structure ）的形式被切除 即内含子5 端的鸟苷酸依靠 ， － 端的鸟苷酸依靠2 的，即内含子5’端的鸟苷酸依靠2’，5’－磷酸二酯键与 靠近内含子3 末端的一个腺苷酸连接在一起 末端的一个腺苷酸连接在一起。 靠近内含子3’末端的一个腺苷酸连接在一起。该腺苷 酸被称作分支位点 分支位点， 酸被称作分支位点，因为在套索结构中它形成了一个 RNA分支 分支。 RNA分支。
在内含子的剪接过程中， 在内含子的剪接过程中，剪接装置必须识别正确的 剪接位点，以保证外显子在剪接的过程中不被丢失， 剪接位点，以保证外显子在剪接的过程中不被丢失， 同时荫蔽的剪接位点要被忽略。 同时荫蔽的剪接位点要被忽略。所谓隐蔽剪接位点 （cryptic splice site ）是指与真正的剪接位点 相似的序列。已经知道一类被称为SR蛋白（ 相似的序列。已经知道一类被称为SR蛋白（SR SR蛋白 protein）的剪接因子在剪接位点的选择中发挥重要 protein） 作用。 作用。
第七章转录产物的加工修饰及转运降解
类
内
内含子本身的某个腺苷酸的 2`-OH作为亲核基因攻击内含 子5`端的磷酸二酯键
含 2`,5`－磷酸二酯键 子
的
自
RNA剪接产物
我
与3`末端相连
剪
上游外显子的3`-OH作亲核基
套索结构中的腺苷酸带 有3个磷酸二酯键
接
团攻击内子3`位核苷酸上的磷 酸二酯键,使套索结构完全解离
过
程
完成剪接的RNA
Note:
4.2.1 细菌mRNA的降解 4.2.2 真核生物mRNA的降解
mRNA is degraded by exo- and endo- nucleases
4.2.1 细菌mRNA的降解
细菌mRNA的降解总的 方向为5`→ 3`；
降解由两部分组成：核 酸内切酶的切割，以及核 酸外切酶对这些片段从3` → 5`方向的降解。
内含子可以阻止mRNA的出核，因为它们与 剪接装置联系在一起。
Spicing is required for mRNA export
The EJC (exon junction complex) binds to RNA by recognizing the splicing complex.
4.2 mRNA的降解
Splicing releases a mitochondrial group II intron in the form of a stable lariat.
3.3.3 内含子的不同剪接方式
（1）可变剪接 （2）顺式剪接和反式剪接
（1）可变剪接 （alternative splicing ）
tRNA splicing has separate cleavage and ligation stages
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(3) 核苷酸的修饰
➢在前体tRNA的一些专一部位的碱基需要通过 甲基化酶，硫醇酶，假尿嘧啶核苷化酶等的作 用进行修饰成为特殊的碱基，如氨基酸臂上 5′的4-硫尿苷（4tu），D臂上的2甲基鸟苷 （2mG），TψC臂上的假尿苷（ψ）以及反密 码子环上的2异戊腺苷（2ipA）
tRNA前体分子的加工
(2) tRNA5’-端的成熟
➢ RNaseP是一种不常用的酶，是由蛋白和RNA组 成的复合体。其RNA长375nt，分子量为130kDa。
➢RNase P具有内切酶的活性，可切除E.coli前
体tRNA 5′端的前导序列（41nt）
➢此酶不识别特殊的序列，而识别二级结构—— 发夹所组成的tRNA。即：S.Altman提出的外部引 导理论。类核糖核酸酶P-外部引导序列技术
3. 原核生物mRNA前体的加工
➢ 原核生物没有细胞核，不存在时空间隔，一般不 需要加工，一经转录即可翻译，一个多顺反子上可 被翻译出多个蛋白分子。 ➢ 原核生物中少数多顺反子mRNA需要通过核酸内 切酶（RNase III）切成较小的单位后再进行翻译。
三. 真核生物tRNA前体的转录后加工
2. 原核rRNA加工
原核生物有rrnA-rrnG共7个rRNA转录单位分散 在基因组中，每个 转录单位由16SrRNA、 23SrRNA 、 5SrRNA 及tRNA组成； rRNA含非转 录的间隔区，其产物中含tRNA。rRNA基因之间 以纵向串联的方式重复排列。
加工过程：
1）甲基化修饰：修饰在碱基和2’-核糖上。 2）剪切作用：需核酸酶（RNase III)参与
真核tRNA的基因和原核不同：
①真核的前体分子tRNA是单顺反子，但 成簇排列，基因间有间隔区。如在爪蟾中 每个基因组中各个tRNA基因超过200拷 贝，是一种重复序列；
②真核tRNA基因一般都比原核tRNA基因 多得多，如酵母约有400个tRNA基因；
③ tRNA的前体分子中含有内含子，其特点是：
第八章 转录产物的加工
一、RNA 转录后的加工与修饰概述
在细胞内，由RNA聚合酶合成的原初转录物 （primary transcript）往往需要一系列的变化，包 括链的裂解、5和3末端的切除和特殊结构的形成、 核苷的修饰、以及拼接和编辑等过程，才转变为 成熟的RNA分子。此过程总称为RNA的成熟或称 为RNA的转录后加工。 ➢ tRNA前体的转录后加工 ➢ rRNA前体的转录后加工
a、切除tRNA前体两端多余的序列R：NAaseF
RNAaseF
RNAaseP
RNAa5s’e—P 端切除几到10个核苷酸。
RNAaseD
b、末端添ACC 加：3’R-端NA添ase加D CCA序列。
c、修饰：形成 稀有碱基如DH2 。
表示核酸内切酶的作用 表示核苷酸转移酶的作用
表示核酸外切酶的作用 表示异构化酶的作用
➢ 原核生物的mRNA转录后一般不需要加工，转 录的同时即进行翻译（半寿期短）。
➢真核生物转录和翻译在时间和空间上是分开的 ，刚转录出来的mRNA是分子很大的前体hnRNA (heterogeneous nuclear RNA，核内不均一RNA)。 hnRNA分子中大约只有10%的部分转变成成熟的 mRNA，其余部分将在转录后的加工过程中被降 解掉。
（RNAIII）
RNase III
RNase III是一种负责RNA加工的内切核酸酶，可特 异识别特定的RNA双螺旋区，在茎部错位两个2bp的 位点切割，因此每个片段的3’端都有2个碱基突出。
Dicer 酶是RNase III家族中特异识别双链RNA的一 员，它能以一种ATP依赖的方式逐步切割由外源导 入或者由转基因，病毒感染等各种方式引入的双链 RNA，切割将RNA降解为19-21bp的双链 RNAs(siRNAs)，在RNA干扰（RNA interference)中 具有重要作用.
③由tRNA和rRNA串联组成。
(1) tRNA3’-端的成熟
➢ 此过程由多种内切酶和外切酶的共同参与。
➢ 内切酶 RNase P 识别发夹结构并粗切割3’， 5’端额外序列；
➢内切酶 RNase F识别发夹结构并进一步切割3’ 端冗余序列；
➢ 对于具有CCA末端的I型tRNA前体修整3′端的 外切酶是RNase D，在CCA末端它一次切除（或逐 步切除）3′的碱基。
A.位置相同，都在反密码子环的下游；
B.不同tRNA的内含子长度和序列各异； C.外显子和内含子交界处无保守序列，故其内 含子的剪切是依靠RNase异体催化进行剪切；
D.内含子和反密码子配对形成茎环，改变了反 密码子臂的结构，保护了反密码子，使其免受某 些酶的降解。
酵母tRNAPhe内含子的结构（引自B.Lewn: ,2000）
真核tRNA的加工和原核有区别，包括： ➢ 剪接内含子的过程； ➢ 3’端都要加CCA； ➢ 核苷酸修饰
1）内含子的剪接
(1) 内含子的切除 tRNA内切酶切割前体分子中的内含子；
酵母tRNA在未处理前先进行 凝胶电泳，结果只显示一条 带，且跑得较慢，表明此 tRNA的前体分子；当加入核 酸内切酶后无需加入ATP， 反应后再走电泳，结果出现 二条带，一条是剪切后游离 出的内含子，另一条是互补 的外显子，称为tRNA的半分 子（tRNA halfmolecules）。
对于没有CCA序列的II型tRNA前体分子，在 切除3’-端附加序列后，在tRNA核苷酸转 移酶(tRNA nucleotidyl transferase）的 作用下，逐个添加上去的。
tRNA+CTP tRNA-C+CTP tRNA-CC+ATP
tRNA-C+PPi tRNA-CC+PPi tRNA-CCA+PPi
二、原核生物RNA的转录后加工
1. 原核生物NA前体的加工
➢原核的tRNA初始转录本多为多顺反子 （polycistron）少数的tRNA前体为单顺反子 （monocistron）如tRNAser
①串联的tRNA分子都是相同的，如tRNATyrtRNATyr；
②串联的tRNA分子是不同的，如tRNAIletRNAAla-tRNAThr；