RNA的生物合成七版10.pptx

第第 十十 一一 章章RNA的生物合成的生物合成（转录转录）RNA Biosynthesis,Transcription转录转录 (transcription)(transcription)生物体以生物体以DNADNA为模板合成为模板合成RNARNA的过程的过程 。参与转录的物质参与转录的物质原料原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板模板:DNA DNA酶酶:RNA RNA聚合酶聚合酶(RNA polymerase,RNA-pol)(RNA polymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子其他蛋白质因子原核生物转录的原核生物转录的模板和酶模板和酶第一节第一节一、原核转录模板一、原核转录模板 不对称转录不对称转录(asymmetric transcription)(asymmetric transcription)在在DNADNA分子双链上某一区段，一股链分子双链上某一区段，一股链可转录，另一股链不转录可转录，另一股链不转录 ；模板链并非永远在同一条单链上。模板链并非永远在同一条单链上。5GCAGTACATGTC 33 c g t g a t g t a c a g 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C编码链编码链模板链模板链mRNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译模板链（有意义链，模板链（有意义链，Watson Watson 链）：链）：能转录、能复制能转录、能复制编码链（编码链（coding strand)coding strand)（反义链，（反义链，CrickCrick链）：链）：不能转录，能复制不能转录，能复制 功能功能（5353聚合功能）聚合功能）底物：底物：NTPNTP（N N：A A、U U、C C、G G）模板：模板：双股双股DNADNA链链引物：引物：不需要不需要聚合方向：聚合方向：5353（模板是模板是 35 35）聚合反应：反复形成磷酸二酯键聚合反应：反复形成磷酸二酯键依赖依赖DNADNA的的RNARNA聚合酶聚合酶 RNA-polRNA-pol 二、二、RNARNA聚合酶聚合酶（二）原核生物（二）原核生物RNARNA聚合酶组成聚合酶组成4 4种亚基形种亚基形成的五聚体成的五聚体核心酶核心酶 (core enzyme)(core enzyme)全酶全酶 (holoenzyme)(holoenzyme)全酶全酶 2 2核心酶核心酶 2 2 负责新链延伸负责新链延伸 因子（因子（亚基）亚基）辨认转录起始点辨认转录起始点 原核生物转录单位：原核生物转录单位：操纵子操纵子调节调节基因基因 -10-10区区 Pribnow boxPribnow box，TATATATA盒盒 合成合成RNARNA链中的第一个核苷酸链中的第一个核苷酸（一般为嘌呤）（一般为嘌呤）识别区识别区 结合区结合区转录起始点转录起始点原核生物的转录过程原核生物的转录过程The Process of TranscriptionThe Process of Transcription 第二节第二节 一、转录起始一、转录起始需要需要RNARNA聚合酶聚合酶全酶全酶RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH 3 转录起始复合物转录起始复合物:第一个磷酸二酯键第一个磷酸二酯键5-pppG-OH +NTP 5-pppGpN-OH 3 +ppi二、原核生物转录延长二、原核生物转录延长 因因子子从从全全酶酶上上脱脱离离，核核心心酶酶继继续续沿沿DNADNA链链移移动动，按碱基互补，按碱基互补，从从 5353不断聚合不断聚合RNARNA。转录空泡转录空泡 (transcription bubble)：RNA-pol（核心酶）（核心酶）DNA RNA5 3 DNA原核生物转录过程中的羽毛状现象（原核生物转录过程中的羽毛状现象（转录翻译相偶联转录翻译相偶联）核糖体核糖体RNARNA聚合酶聚合酶依赖依赖Rho()因子因子的转录终止的转录终止非依赖非依赖Rho因子的转录终止因子的转录终止三、原核生物转录终止三、原核生物转录终止指指RNA聚聚合合酶酶在在DNA模模板板上上停停顿顿下下来来不不再再前前进进，转转录录产产物物RNA链链从从转转录录复复合合物物上上脱脱落下来。落下来。分类分类A T P1.依赖依赖 Rho因子的转录终止因子的转录终止ATPATP酶酶和和解螺旋酶解螺旋酶活性活性5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3 5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3 RNA 5 TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT.3 DNA UUUU.UUUU.5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3茎环茎环(stem-loop)/发夹发夹(hairpin)结构结构2.非依赖非依赖 Rho因子的转录终止因子的转录终止茎环结构使转录终止的机理茎环结构使转录终止的机理 使使RNARNA聚合酶变构，转录停顿；聚合酶变构，转录停顿；使转录复合物趋于解离，使转录复合物趋于解离，RNARNA产物释放产物释放真核生物真核生物RNARNA的生物合成的生物合成 第三节第三节 一、真核生物的一、真核生物的RNA聚合酶聚合酶 有三类，能选择性的转录不同类型的基因有三类，能选择性的转录不同类型的基因二、真核生物的转录起始二、真核生物的转录起始（一）也具有启动子核心序列（一）也具有启动子核心序列 增强子增强子 增强子增强子顺式作用元件、反式作用因子、顺式作用元件、反式作用因子、转录因子转录因子（二）转录因子（二）转录因子转转录录起起始始时时，RNA-polRNA-pol不不直直接接结结合合模模板板，而需依靠众多的转录因子。而需依靠众多的转录因子。转录因子转录因子TFDTFD结合结合TATATATA盒盒参与参与RNA-pol转录的转录的TF 四、转录终止四、转录终止 和转录后修饰密切相关。和转录后修饰密切相关。5-AAUAAA-5 -AAUAAA-核酸酶核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTGTG转录终止的修饰点转录终止的修饰点5 5 3 3 3 3 加尾加尾AAAAAAA 3 mRNA 复制和转录的复制和转录的相同点：相同点：DNADNA模板模板依赖依赖DNADNA的聚合酶的聚合酶形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键合成方向都是合成方向都是53 53 碱基配对碱基配对复制和转录的区别复制和转录的区别 引物引物连续性连续性加工加工真核生物的转录后修饰真核生物的转录后修饰Post-transcriptional ModificationPost-transcriptional Modification第四节第四节转录的直接产物转录的直接产物初级转录本初级转录本成熟的成熟的RNARNA（mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNA）加工、改造加工、改造几种主要的修饰方式几种主要的修饰方式1.剪接剪接(splicing)2.剪切剪切(cleavage)3.修饰修饰(modification)4.添加添加(addition)一、真核生物一、真核生物mRNAmRNA的转录后加工的转录后加工（一）在（一）在5 5 端形成端形成 帽子结构帽子结构(m7m7GpppGpppG Gp p)初级转录本初级转录本hnRNAhnRNA甲基化帽子甲基化帽子帽子功能：帽子功能：防止降解、促进翻译中起始复合物的形成防止降解、促进翻译中起始复合物的形成帽子种类：帽子种类：0 0号（号（m7GpppXm7GpppX）、）、1 1号（号（m7GpppXmm7GpppXm）、）、2 2号号（二）（二）3 3 端加上多聚腺苷酸尾巴端加上多聚腺苷酸尾巴 (poly Apoly A tail)tail)3 特异核酸内切酶特异核酸内切酶polyApolyA功能：功能：增加增加mRNAmRNA的稳定性的稳定性 与与mRNAmRNA的运输有关的运输有关 参与基因表达的调控参与基因表达的调控加尾加尾5-AAUAAA-5 -AAUAAA-核酸酶核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTGTG转录终止的修饰点转录终止的修饰点5 5 3 3 3 3 加尾加尾AAAAAAA 3 mRNA（三）（三）mRNAmRNA的剪接：去除内含子，连接外显子的剪接：去除内含子，连接外显子1.断裂基因断裂基因和和hnRNA外显子外显子内含子内含子核内的初级核内的初级mRNA称为杂化核称为杂化核RNA(hetero-nuclear RNA,hnRNA )鸡卵清蛋白鸡卵清蛋白基因基因hnRNA首、尾修饰首、尾修饰hnRNA剪接剪接成熟的成熟的mRNA鸡鸡卵卵清清蛋蛋白白基基因因及及其其转转录录、转转录录后后修修饰饰1.872kb1.872kb鸡卵清蛋白成熟鸡卵清蛋白成熟mRNA与与DNA杂交电镜图杂交电镜图DNAmRNA3.mRNA的剪接的剪接 除去除去hnRNA中的内含子，将外显子连接。中的内含子，将外显子连接。snRNA(snRNA(s small mall n nuclear RNA)uclear RNA)核内的蛋白质核内的蛋白质小分子核糖核酸蛋白体小分子核糖核酸蛋白体（SnRNPSnRNP）snRNA内含子以内含子以GUGU开始，开始，AGAG结束结束55剪接点：剪接点：GUGU33剪接点：剪接点：AGAG分支点：分支点：CURCURA AY Y5 5剪切点切开剪切点切开套索结构套索结构3 3剪切点断开剪切点断开SnRNPSnRNP释放释放剪接体剪接体snRNPsnRNP与与hnRNAhnRNA第一次转酯反应第一次转酯反应 第二次转酯反应第二次转酯反应 二、二、rRNA的转录后加工的转录后加工转录转录45S-rRNA剪接剪接18S-rRNA5.8S和和28S-rRNArDNA内含子内含子内含子内含子28S5.8S18SRNA polRNA pol三、三、tRNA的转录后加工的转录后加工tRNA前体前体RNA pol TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA加工步骤：加工步骤：切除切除55端多余的核苷酸端多余的核苷酸形成形成33 CCACCAOHOH碱基的修饰碱基的修饰内含子的剪接内含子的剪接碱基修饰碱基修饰（2）还原反应）还原反应 如：如：U DHU （3）核苷内的转位反应）核苷内的转位反应 如：如：U （4）脱氨反应）脱氨反应 如：如：A I 如：如：G Gm（1）甲基化）甲基化（1 1）（1 1）（3 3）（2 2）（4 4）复习题复习题1.1.不对称转录不对称转录2.DNA2.DNA和和RNARNA生物合成的比较生物合成的比较3.3.真核真核mRNAmRNA加工步骤加工步骤