RNA的生物合成和加工教程教案
合集下载
RNA的生物合成和加工
18s
5.8s
28s
18s--rRNA
5.8s和28s--rRNA
Chapter36 RNA的生物合成与加 三工、相关概念
（一）启动子和转录因子
什么是 启动子是指RNA聚合酶识别、结合和开始转录 启动子？ 的一段DNA系列。
什么是转 RNA聚合酶在进行转录时常需要一些辅助因 录因子？ 子（蛋白质）参与作用，称之为转录因子。
RNA复制酶需要专一性的RNA模板，例如Qβ噬菌体的 RNA复制酶只能用Qβ病毒RNA为模板，它不用寄主的RNA 为模板。
Chapter36 RNA的生物合成与加 四工、在RNA指导下的RNA和DNA的合成
（二）RNA的逆转录 （1）什么是逆转录？
以RNA为模板，按RNA中的核苷酸顺序合成DNA，这与通 常转录过程中遗传信息流从DNA到RNA的方向相反，故称为 逆转录。如劳氏病毒则以RNA为模板反转录为DNA，然后再 从DNA转录为RNA。
•3、转录的终止
（1）原核生物转录终止的模式： ρ依赖因子(ρ因子能与RNA结合，还具有ATP酶和 解链酶的活性) 不依赖ρ因子 终止区的碱基可形成特殊的结构 RNA 3′形成茎环结构和一串寡聚U
（2） 真核生物的转录终止
编码链上存在转录终止的修饰点AATAAA
真核生物 mRNA带有polyA尾巴；
转录的过程
启动子 5′ 3′
pppG
ρ
5′
5′ pppG
mRNA
Chapter36 RNA的生物合成与加 二工、转录后加工
（一） 真核生物mRNA的转录后加工 1、首、尾的修饰
5′--端帽子结构的形(m7GpppG) 0型帽子 Ⅰ型帽子
3′--端 poly A尾巴的生成
分子生物学教案-RNA的生物合成
學習內容
一、原核生物轉錄的範本和酶
1．轉錄範本
2．RNA聚合酶
3．範本與酶的辨認結合
二、原核生物的轉錄過程
1．轉錄的起始
2．轉錄的延長
3．轉錄的終止
三、真核生物RNA的生物合成
四、真核生物RNA轉錄後的加工
1．mRNA轉錄後加工修飾
2．tRNA轉錄後加工修飾
3．rRNA轉錄後加工修
五、核酶
學習要求
一、掌握轉錄的概念，不對稱轉錄、範本鏈、編碼鏈。
原核生物RNA聚合酶全酶，核心酶的組成和作用。
真核生物RNA聚合酶的主要類型和產物。
二、掌握RNA聚合酶與範本辨認結合。
掌握原核轉錄起始。
熟悉真核轉錄因數，轉錄前起始複合物。
熟悉延長與原核兩類轉錄終止過程。
三、掌握真核基因的斷裂基因、內含子、外顯子的概念。
掌握mRNA、tRNA轉錄後的加工方式。
熟悉內含子
剪接機制，rRNA的加工過程，核酶結構、作用特點。
四、熟悉核酶的概念，結構、作用特點。
生物化学-RNA的生物合成和加工培训讲学
原核生物tRNA前体分子的加工
RNAaseP
RNAaseF
RNAaseP
RNAaseF
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
（三） mRNA的加工 原核细胞的mRNA通常没有转录后的加工过程。
终止阶段：检测RNA 合成的终止信号，停止
RNA的合成。
特点：不需引物；无核酸外切酶活性。 错误率高：1/104~105核苷酸,是DNA复制的105倍。
一、原核生物的转录过程
（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
ω亚基由基因rpoZ编码，Mr为1.10×104，曾长期
被忽略，甚至许多人不把它作为聚合酶的组分。然 而，现在已经肯定，ω亚基是嗜热水生菌RNA pol必 不可少的组分，也是体外变性的RNA pol成功复性所 必需的，它与β亚基一起构成催化中心，稳定其与 β' 亚基的结合。
E.coli不同σ因子的性质与功能比较
原核生物的转录后加工
（一）rRNA的加工
原核生物有7个rRNA转录单位 原核生物rRNA转录初始物: ➢rRNA基因和tRNA基因组成混合操纵子：
16SrDNA 23SrDNA 5SrDNA tDNA
加工 ➢RNA酶Ⅲ对转录初始物切割
甲基化碱基 甲基化核糖
RNaseⅢ
RNaseⅢ
RNaseE
(二)tRNA的加工
3. 转录起始前复合物(PIC)
《RNA生物合成》PPT课件
真核RNA需 要加工
rRNA tRNA mRNA
5’加 在转录过
帽 3’加
程中
剪尾接 转录后进行
精选ppt
33
第三节 真核生物转录后的加工
• 意义：转录生成的前体RNA,无生物学活性, 需加工变为成熟、有活性的RNA
• 加工种类：剪切与剪接、末端添加核苷酸、 修饰、RNA编辑
精选ppt
34
一、mRNA前体的加工
被切断
加尾信号
GC丰富序列
AATAA----- GTGTGT
A AAUAA
G GUGUGU
A
G
酶切
AATAA----- GTGTGT
A AAUAA A
G
GUGUGU
G
酶切 (继续转录，
AAUAA
GUGUGU
但5’端没 有“帽子”，
A
精选Gp加pt 尾
产物被降3解2 ）
转录后的加工
原核RNA不需加工，边转录边翻 译
例:同一转录本, 在不同的组织, 因剪接差异产生 各自不同的mRNA
• 剪接的本质：磷酸酯键的转移
• 剪接特点 ：剪接部位的结构为内含子末端的特定
序列，分布在内含子的三个部位，5‘端剪切点为
GU;3’端剪切点为AG；靠近3‘端含A序列的分
支点
精选ppt
41
• mRNA的剪接：
hnRNA被剪接体作用，剪除内含子、 连接外显子，产生成熟的mRNA的过 程
8
3、原料：四种磷酸核苷NTP,DNA中的T 在RNA合成中变为U
4、合成过程: 连续，方向：5'→3' 5、合成部位：细胞核内
精选ppt
9
二、原核RNA聚合酶
第10章RNA的生物合成和加工20102
(一) DNA指导的RNA聚合酶
RNA聚合酶(RNA pol)也称转录酶（transcriptase) ， 全称：依赖DNA的RNA聚合酶(DDRP)。 1 RNA合成反应的特点：
（1）由DNA指导下的RNA聚合酶催化。 （2）反应需要：4种核糖核苷酸、DNA模板、 Mg2+等二价阳离子。 （3）RNA链的延伸方向：5'3' （4）合成的RNA链与DNA模板互补 （5）合成反应可逆，由PPi水解推动。 （6）RNA聚合酶无校对功能。
RNA聚 转录45S rRNA前体，加工后 合酶I 为5.8S、18S和28S rRNA RNA聚 合酶II
RNA聚 合酶III
转录所有编码蛋白的基因 （hnRNA→m RNA）及大多 核质 数核内小RNA（snRNA） 转录小RNA的基因，包括 tRNA ，5S rRNA, U6 snRNA 核质 和 scRNA
• 大肠杆菌的终止子有两类：
（1）不依赖于rho（）的终止子（简单终止子）
原核生物的主要终止方式
发夹结构中富含G-C区，之后含polyU（~6个）。
（2）依赖于rho（）的终止子：
广泛存在于噬菌体中，少见于细菌
因子 依赖于RNA的ATPase RNA-DNA解螺旋酶
大肠杆菌两类终止子的回文结构
C
ห้องสมุดไป่ตู้
-35
-10
大肠杆菌启动子
Pribnow box
5-9bp
E. coli
效率 亚基能直接和启动子的-35序列以及-10序列相互作用
RNA聚合 酶保护区
终止点 结构基因 翻译开始
-35
-10
转录开始 10 +1
TTGACA
生物化学临床五年制教案—RNA的生物合成
生物化学临床五年制教案RNA的生物合成教学要求：1．掌握转录是RNA生物合成及信息流动的重要环节。
2．掌握转录的特点及三类RNA转录后的加工。
3．了解转录酶的特征。
4．熟悉核酶及其功能。
课时安排：总学时 4.0第一节原核生物转录的模板和酶1.0第二节原核生物的转录过程1.0第三节真核生物RNA的生物合成1.0第四节真核生物RNA的加工1.0重点：1．原核生物转录的模板和酶2．原核生物的转录过程3．真核生物RNA的加工难点：真核生物mRNA的加工中内含子的剪接方式、mRNA编辑。
教学内容：一、原核生物转录的模板和酶1．原核生物转录的模板2．RNA聚合酶全酶、核心酶3．RNA聚合酶结合到DNA的启动子上启动转录二、原核生物的转录过程1．转录起始转录起始复合物，开放转录复合体。
2．原核生物转录延长时蛋白质的翻译也同时进行。
3．转录终止依赖ρ因子、非依赖ρ因子两大类。
三、真核生物RNA的生物合成1．真核生物有三种DNA依赖性RNA聚合酶2．转录起始需要启动子、RNA聚合酶和转录因子的参与3．真核生物转录延长过程中没有转录与翻译同步的现象4．真核生物转录终止和加尾修饰同时进行四、真核生物RNA的加工1．真核生物mRNA的加工首尾修饰及剪接、内含子的其它剪接方式及功能、断裂基因、mRNA编辑。
2．真核前体rRNA的加工3．真核生物前体tRNA的加工包括把核苷酸的碱基修饰为稀有碱基。
中、英文专业词汇：DNA dependent RNA polymerase依赖DNA的RNA聚合酶coding strand编码链template strand模板链core enzyme核心酶holoenzyme全酶operon操纵子promoter启动子Pribnow box Pribnow盒transacting factor反式作用因子transcriptional factor转录因子stern loop茎环hairpin发夹primary transcripts初级转录产物post-transcriptional modification转录后修饰hetero-nuclear RNA hnRNAsmall nuclear RNA snRNAsplit gene断裂基因exon外显子intron内含子self splicing自我剪接思考题：1．试比较原核生物与真核生物RNA聚合酶有何区别？2．试举例说明什么是mRNA编辑？3．试小结真核生物mRNA的加工过程。
化工专业生物化学课件—RNA的生物合成和加工
– 底物：四种核糖核苷酸三磷酸 – 新链合成方向：通过形成磷酸二酯键在53的方向上延伸 – 引物：不需要引物，可以以某一个核糖核苷酸三磷酸为起始单元 – 辅因子：需要Mg2+协助催化 – 校对功能：不具有校正功能：没有35和53外切酶活性 – 转录速度：50个NTP/S
1.DNA转录—转录过程：3个阶段（P457）
– 释放RNA
1.DNA转录—第二/三阶段：延伸和终止-2（P464-5）
• 终止子
– DNA上提供终止信号的序列 – 回文结构：终止序列之前的一
段序列，以其为模板合成的 RNA可以形成发卡结构，组织 聚合酶前进
• 终止因子
– 协助RNA聚合酶识别终止序列 的蛋白质，如ρ因子（P464）
– 通读现象：某些蛋白质与终止 序列结合后，使聚合酶通过终 止序列继续转录
拼接为成熟的RNA，通过组合形成不同序列的成熟RNA（同工酶 ） – 意义：基因表达调节的重要手段
• RNA编辑（P486）
– 在转录或转录后加工过程中，通过插入或删除核苷酸、碱基修饰 等方式改变RNA序列和翻译信息的加工过程
自我剪切
• I型自我剪切
– 鸟苷酸作为辅助 因子
– 分两步完成
• II型自我剪切
余序列 – 碱基修饰（甲基
化） – 3-端加上CCA-
OH
2. RNA转录后加工—其他加工方式（P478）
• RNA拼接（P478-85）
– 剪切除去内含子后，将相应的外显子连接到一起 – 举例：多亚基蛋白的每个亚基的基因序列 – 自我剪切：没有蛋白酶参加，由RNA自己（核酶）完成剪切 – 酶促剪切：在蛋白酶的作用下完成内含子的剪切 – 选择性拼接：同一preRNA，剪切内含子后，只有部分外显子序列
1.DNA转录—转录过程：3个阶段（P457）
– 释放RNA
1.DNA转录—第二/三阶段：延伸和终止-2（P464-5）
• 终止子
– DNA上提供终止信号的序列 – 回文结构：终止序列之前的一
段序列，以其为模板合成的 RNA可以形成发卡结构，组织 聚合酶前进
• 终止因子
– 协助RNA聚合酶识别终止序列 的蛋白质，如ρ因子（P464）
– 通读现象：某些蛋白质与终止 序列结合后，使聚合酶通过终 止序列继续转录
拼接为成熟的RNA，通过组合形成不同序列的成熟RNA（同工酶 ） – 意义：基因表达调节的重要手段
• RNA编辑（P486）
– 在转录或转录后加工过程中，通过插入或删除核苷酸、碱基修饰 等方式改变RNA序列和翻译信息的加工过程
自我剪切
• I型自我剪切
– 鸟苷酸作为辅助 因子
– 分两步完成
• II型自我剪切
余序列 – 碱基修饰（甲基
化） – 3-端加上CCA-
OH
2. RNA转录后加工—其他加工方式（P478）
• RNA拼接（P478-85）
– 剪切除去内含子后，将相应的外显子连接到一起 – 举例：多亚基蛋白的每个亚基的基因序列 – 自我剪切：没有蛋白酶参加，由RNA自己（核酶）完成剪切 – 酶促剪切：在蛋白酶的作用下完成内含子的剪切 – 选择性拼接：同一preRNA，剪切内含子后，只有部分外显子序列
第九章RNA的生物合成和加工
第九章 RNA的生物合成和加工
第一节 第二节 第三节 第四节 RNA转录 转录后加工 RNA的复制与逆转录 RNA生物合成的抑制剂
第一节
•转录研究的主要问题
RNA转录
①RNA聚合酶
②转录过程 ③转录后加工 ④转录的调控 ①~③是基本内容，④是目前研究的焦点，转录调控是 基因调控的核心
一、转录：
• 转录----生物体以DNA为模板合成RNA的过程.转录 是基因表达的第一步，也是最关键的一步。 • 转录的起始由DNA上的启动子区控制，转录的终止 由DNA上的终止子控制， • 转录所需的酶叫RNA聚合酶（依赖DNA的RNA聚合 酶）, • 转录产物：mRNA 、rRNA、 tRNA、小RNA.
RNA聚合酶/ DNA模板、Mg 2 n1 ATP n2GTP n3CTP n4UTP RNA (n1 n2 n3 n4) PPi
•催化的反应：
不需引物,在单核苷酸的3’-OH上逐个加核苷酸。
1、原核生物的RNA聚合酶 （大肠杆菌） – 复合体，分子量为480kD，由六个亚基组成 α2ββ′ωσ(全酶)，还含有两个Zn+ – α2ββ′ω称为核心酶，只催化链的延长，对起 始无作用。 –σ亚基为启动因子 –不同的原核生物的核心酶相同，但σ亚基有所差别
因为： G=C＞A=T＞A=U 故，鼓泡后DNA互补链取代杂交链中 的RNA，恢复双螺旋结构。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3、终止 • RNA聚合酶到达转 录终止点时，在 终止子的帮助下， 聚合反应停止。 • RNA链和聚合酶脱 离DNA模板链。
转 录 的 过 程
2、真核生物的RNA聚合酶
三种RNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,它们专一地转录不同的基因,其转 录过程和产物已各不相同.三种RNA聚合酶对鹅膏覃碱的敏感 性反应不同.
第一节 第二节 第三节 第四节 RNA转录 转录后加工 RNA的复制与逆转录 RNA生物合成的抑制剂
第一节
•转录研究的主要问题
RNA转录
①RNA聚合酶
②转录过程 ③转录后加工 ④转录的调控 ①~③是基本内容，④是目前研究的焦点，转录调控是 基因调控的核心
一、转录：
• 转录----生物体以DNA为模板合成RNA的过程.转录 是基因表达的第一步，也是最关键的一步。 • 转录的起始由DNA上的启动子区控制，转录的终止 由DNA上的终止子控制， • 转录所需的酶叫RNA聚合酶（依赖DNA的RNA聚合 酶）, • 转录产物：mRNA 、rRNA、 tRNA、小RNA.
RNA聚合酶/ DNA模板、Mg 2 n1 ATP n2GTP n3CTP n4UTP RNA (n1 n2 n3 n4) PPi
•催化的反应：
不需引物,在单核苷酸的3’-OH上逐个加核苷酸。
1、原核生物的RNA聚合酶 （大肠杆菌） – 复合体，分子量为480kD，由六个亚基组成 α2ββ′ωσ(全酶)，还含有两个Zn+ – α2ββ′ω称为核心酶，只催化链的延长，对起 始无作用。 –σ亚基为启动因子 –不同的原核生物的核心酶相同，但σ亚基有所差别
因为： G=C＞A=T＞A=U 故，鼓泡后DNA互补链取代杂交链中 的RNA，恢复双螺旋结构。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3、终止 • RNA聚合酶到达转 录终止点时，在 终止子的帮助下， 聚合反应停止。 • RNA链和聚合酶脱 离DNA模板链。
转 录 的 过 程
2、真核生物的RNA聚合酶
三种RNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,它们专一地转录不同的基因,其转 录过程和产物已各不相同.三种RNA聚合酶对鹅膏覃碱的敏感 性反应不同.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
转录与基因表达调控
Transcription of DNA
2020/4/17
1
一、转录——DNA指导下RNA的 合成
2020/4/17
2
DNA复制：以DNA为模板合成DNA，遗传信息自上一代细胞
向下
转录：一以代D细NA胞为传模递板合成RNA，遗传信息自DNA转录至RNA
分翻子译：以mRNA为模板合成蛋白质，遗传信息表达至蛋白质
2020/4/17
8ห้องสมุดไป่ตู้
1、原核生物的RNA聚合酶（大肠杆菌）
Mw：465～480kD 亚基组成：α2ββ′σ (全酶)
α2ββ′（核心酶）
σ：起始因子，识别DNA模板上的转录起始位点前的特异碱基
序列,引导RNA聚合酶结合到DNA的启动子，开始转录
不同菌种σ因子大小差别很大
转录开始后，σ脱离聚合酶，核心酶催化RNA的延长
2020/4/17
9
转录单位： RNA链的转录起始于DNA模板的一个特定位点, 其上游有特异的碱基序列,为启动子(promoter） 并在另一位点处终止（终止子terminator） 此转录区域称为转录单位（DNA）
转录起
2020/4/17
始点
10
大肠杆菌的RNA聚合酶
全酶由5种亚基α2ββ’σ 组成，σ因子与其它部分的结 合不是十分紧密，它易于与β’βα2分离，没有σ亚基 的酶称为核心酶——只催化链的延长，对起始无作用。
TTGACA
5’
3’
AACTGT
－35序列
Sextama 框
TATAAT
ATATTA
－10序列 Pribnow框
5’ 3’ +1
转录起始点
2020/4/17
15
单独的核心酶 与DNA随机疏松结合（低亲和力），不能区分启动子和一般序 列 全酶：与启动子结合牢固（高亲和力），并开始转录
全酶通过扩散作用与DNA随机结合 与酶结合的DNA迅速被置换 全酶不断改变与DNA的结合部位，直到启动子，转变为紧 密结合
在模板链上通过碱基配对合成最初的RNA链 加入的第一个核苷三磷酸常是GTP或ATP。 所形成的启动子、全酶和核苷三磷酸复合 物称为三元起始复合物，第一个核苷三磷 酸一旦掺入到转录起始点， σ亚基就会被 释放脱离核心酶。
2020/4/17
19
3、转录的延伸
σ因子脱离，核心酶向前移动，RNA链延长
原核、真核生物基本相同，不需要引物 σ因子脱落，核心酶构象变松弛 RNA的5′端伸展在转录空泡之外 模板为A，转录产物相应为U
启动子：与基因表达相关的特定的DNA序列（顺式作用元件）
RNA聚合酶与之特异结合，基因转录的开始部位 强启动子2秒钟启动依次一次转录 弱启动子10分钟一次 转录因子：RNA聚合酶起始转录需要的辅助因子（蛋白质）
与顺式作用元件结合（反式作用因子）
识别启动子
2020/4/17
18
2、转录的起始
1、模板的识别：
σ因子辨认启动子 RNA聚合酶结合到DNA的启动子，开始转录 启动子具有共有的序列——保守序列或一致性序列：在10bp处有-TATAAT-，Pribnow盒；-35bp处有TTGACA-，辨认点
2020/4/17
14
σ识别正确的启动位点，启动子的结构至少由三部分组成：
-35序列提供了RNA聚合酶全酶识别的信号；-10序列是酶 的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打开）；第三部 分是RNA合成的起始点。
1）原核生物转录终止：
四种亚基的功能分别为：
α亚基：与启动子结合功能。
β亚基：含催化部位，起催化作用，催化形成磷酸二酯键。
β’亚基：与DNA模板结合功能。
σ亚基：识别起始位点。
2020/4/17
11
2、真核生物的RNA聚合 酶
RNA聚合酶：Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ 专一地转录不同的基因 转录过程、产物不同 对鹅膏蕈碱的敏感性不同
2020/4/17
5 ′ 3 ′
3 ′ 5 ′
2020/4/17
4
复制和转录的异同点
相同点：
1.模板：DNA 2.合成方向：5′→ 3′ 3.酶：均依赖DNA 4.碱基互补配对原则 5.产物：多聚核苷酸链
2020/4/17
6
不同点：
复制
转录
模板 两股链均作为模板 模板链作为模板
原料 dNTP
NTP
聚合酶 DNA聚合酶
加工产生5.8S rRNA，18S rRNA 、28S
12
➢ 8～14个亚基，Mw 500KD左右 ➢ 无σ识别亚基 ➢ 转录：起始复合体（转录因子、启动子、RNA聚合酶） ➢ 线粒体、叶绿体RNA聚合酶类似于原核生物 ➢mRNA不稳定，寿命短，RNA聚合酶Ⅱ最重要
2020/4/17
13
（三）转录过程：起始、延长、终止
原核生物：转录、翻译同时进行
2020/4/17
20
2020/4/17
第一个碱基总是G或A
21
4、转录的终止 RNA聚合酶到达基因转录终点 RNA、RNA聚合酶自DNA脱
终止子：能够使离转录终止的DNA序列 终止因子：协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助蛋白质因子 抗终止因子：能够使转录酶越过终止子继续转录蛋白质因子
2020/4/17
16
真核生物：转录因子识别启动子
RNA聚合酶在起点处形成起始复合体
CAAT
－25bp（Hogness盒） GC TATA
增强子，增强启动子 活性，
mRNA转录起始点
增强子序列可以远离启动子几千bp，位于上游或者下游，
位于模板链或编码链，均能发挥作用
2020/4/17
17
启动子和转录因子
反转录：以RNA为模板合成DNA（RNA病毒、真核细胞的端
粒R20N2酶0/A4/）1复7 制：以RNA为模板合成RNA（RNA病毒）
3
（一）模板 1、转录模板
两股DNA单链中只有一股可转录 可作为模板转录成RNA的一股DNA链——模板链 对应的一股DNA链——编码链 能转录出mRNA，指导蛋白质合成的部分——结构基因 其余的DNA可能转录(rRNA,tRNA)，也可能不转录
RNA聚合酶
产物 子代DNA双链
mRNA;tRNA;rRNA
配对 A-T；G-C
A-U；T-A;G-C
引物 RNA引物
不需要引物
方式(特点) 半保留复制
不对称转录
2020/4/17
7
（二）参与转录的酶
1.原核细胞的RNA聚合酶 σ因子为起始因子
2.真核细胞的RNA聚合酶Ⅰ（核仁）：催化rRNA前 体的合成；Ⅱ：催化mＲＮＡ的合成；Ⅲ：催化小分 子ＲＮＡ的合成
Transcription of DNA
2020/4/17
1
一、转录——DNA指导下RNA的 合成
2020/4/17
2
DNA复制：以DNA为模板合成DNA，遗传信息自上一代细胞
向下
转录：一以代D细NA胞为传模递板合成RNA，遗传信息自DNA转录至RNA
分翻子译：以mRNA为模板合成蛋白质，遗传信息表达至蛋白质
2020/4/17
8ห้องสมุดไป่ตู้
1、原核生物的RNA聚合酶（大肠杆菌）
Mw：465～480kD 亚基组成：α2ββ′σ (全酶)
α2ββ′（核心酶）
σ：起始因子，识别DNA模板上的转录起始位点前的特异碱基
序列,引导RNA聚合酶结合到DNA的启动子，开始转录
不同菌种σ因子大小差别很大
转录开始后，σ脱离聚合酶，核心酶催化RNA的延长
2020/4/17
9
转录单位： RNA链的转录起始于DNA模板的一个特定位点, 其上游有特异的碱基序列,为启动子(promoter） 并在另一位点处终止（终止子terminator） 此转录区域称为转录单位（DNA）
转录起
2020/4/17
始点
10
大肠杆菌的RNA聚合酶
全酶由5种亚基α2ββ’σ 组成，σ因子与其它部分的结 合不是十分紧密，它易于与β’βα2分离，没有σ亚基 的酶称为核心酶——只催化链的延长，对起始无作用。
TTGACA
5’
3’
AACTGT
－35序列
Sextama 框
TATAAT
ATATTA
－10序列 Pribnow框
5’ 3’ +1
转录起始点
2020/4/17
15
单独的核心酶 与DNA随机疏松结合（低亲和力），不能区分启动子和一般序 列 全酶：与启动子结合牢固（高亲和力），并开始转录
全酶通过扩散作用与DNA随机结合 与酶结合的DNA迅速被置换 全酶不断改变与DNA的结合部位，直到启动子，转变为紧 密结合
在模板链上通过碱基配对合成最初的RNA链 加入的第一个核苷三磷酸常是GTP或ATP。 所形成的启动子、全酶和核苷三磷酸复合 物称为三元起始复合物，第一个核苷三磷 酸一旦掺入到转录起始点， σ亚基就会被 释放脱离核心酶。
2020/4/17
19
3、转录的延伸
σ因子脱离，核心酶向前移动，RNA链延长
原核、真核生物基本相同，不需要引物 σ因子脱落，核心酶构象变松弛 RNA的5′端伸展在转录空泡之外 模板为A，转录产物相应为U
启动子：与基因表达相关的特定的DNA序列（顺式作用元件）
RNA聚合酶与之特异结合，基因转录的开始部位 强启动子2秒钟启动依次一次转录 弱启动子10分钟一次 转录因子：RNA聚合酶起始转录需要的辅助因子（蛋白质）
与顺式作用元件结合（反式作用因子）
识别启动子
2020/4/17
18
2、转录的起始
1、模板的识别：
σ因子辨认启动子 RNA聚合酶结合到DNA的启动子，开始转录 启动子具有共有的序列——保守序列或一致性序列：在10bp处有-TATAAT-，Pribnow盒；-35bp处有TTGACA-，辨认点
2020/4/17
14
σ识别正确的启动位点，启动子的结构至少由三部分组成：
-35序列提供了RNA聚合酶全酶识别的信号；-10序列是酶 的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打开）；第三部 分是RNA合成的起始点。
1）原核生物转录终止：
四种亚基的功能分别为：
α亚基：与启动子结合功能。
β亚基：含催化部位，起催化作用，催化形成磷酸二酯键。
β’亚基：与DNA模板结合功能。
σ亚基：识别起始位点。
2020/4/17
11
2、真核生物的RNA聚合 酶
RNA聚合酶：Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ 专一地转录不同的基因 转录过程、产物不同 对鹅膏蕈碱的敏感性不同
2020/4/17
5 ′ 3 ′
3 ′ 5 ′
2020/4/17
4
复制和转录的异同点
相同点：
1.模板：DNA 2.合成方向：5′→ 3′ 3.酶：均依赖DNA 4.碱基互补配对原则 5.产物：多聚核苷酸链
2020/4/17
6
不同点：
复制
转录
模板 两股链均作为模板 模板链作为模板
原料 dNTP
NTP
聚合酶 DNA聚合酶
加工产生5.8S rRNA，18S rRNA 、28S
12
➢ 8～14个亚基，Mw 500KD左右 ➢ 无σ识别亚基 ➢ 转录：起始复合体（转录因子、启动子、RNA聚合酶） ➢ 线粒体、叶绿体RNA聚合酶类似于原核生物 ➢mRNA不稳定，寿命短，RNA聚合酶Ⅱ最重要
2020/4/17
13
（三）转录过程：起始、延长、终止
原核生物：转录、翻译同时进行
2020/4/17
20
2020/4/17
第一个碱基总是G或A
21
4、转录的终止 RNA聚合酶到达基因转录终点 RNA、RNA聚合酶自DNA脱
终止子：能够使离转录终止的DNA序列 终止因子：协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助蛋白质因子 抗终止因子：能够使转录酶越过终止子继续转录蛋白质因子
2020/4/17
16
真核生物：转录因子识别启动子
RNA聚合酶在起点处形成起始复合体
CAAT
－25bp（Hogness盒） GC TATA
增强子，增强启动子 活性，
mRNA转录起始点
增强子序列可以远离启动子几千bp，位于上游或者下游，
位于模板链或编码链，均能发挥作用
2020/4/17
17
启动子和转录因子
反转录：以RNA为模板合成DNA（RNA病毒、真核细胞的端
粒R20N2酶0/A4/）1复7 制：以RNA为模板合成RNA（RNA病毒）
3
（一）模板 1、转录模板
两股DNA单链中只有一股可转录 可作为模板转录成RNA的一股DNA链——模板链 对应的一股DNA链——编码链 能转录出mRNA，指导蛋白质合成的部分——结构基因 其余的DNA可能转录(rRNA,tRNA)，也可能不转录
RNA聚合酶
产物 子代DNA双链
mRNA;tRNA;rRNA
配对 A-T；G-C
A-U；T-A;G-C
引物 RNA引物
不需要引物
方式(特点) 半保留复制
不对称转录
2020/4/17
7
（二）参与转录的酶
1.原核细胞的RNA聚合酶 σ因子为起始因子
2.真核细胞的RNA聚合酶Ⅰ（核仁）：催化rRNA前 体的合成；Ⅱ：催化mＲＮＡ的合成；Ⅲ：催化小分 子ＲＮＡ的合成