生物化学：第二节 RNA的生物合成

1、第二节 RNA的生物合成,一. 转录的基本特征,真核生物：细胞核 原核生物：细胞质的核质区,1. 转录的部位,1. 转录的反应,n1ATP,n2CTP,n3GTP,n4UTP,RNA聚合酶,DNA模板 Mg2,RNA,（n1+n2+n3+n4)PPi,定义：以DNA分子中一条链的部分片段为模板，按照碱基配对原则，合成出一条与模板DNA链互补的RNA分子的过程,RNA聚合酶催化的反应,A,C,G,A,C,G,U,U,模板DNA,5,3,新合成RNA,启动子 (promoter)：DNA上的特殊序列，是转录的起始信号 终止子 (terminator)：DNA上特殊序列，是转录的终止信号 转录单位

2、(transcriptional unit)：从启动子到终止子中间的区段 转录原点记为+1，其上游记为负值，下游记为正值,几个概念,特点： 不对称转录-我们将用作RNA合成的模板的链叫做反义链；另一条不做模板的链叫有义链。RNA为全保留转录 转录开始不需要引物， 链的延长方向也是 53 RNA聚合酶对利福平敏感,2. 转录的方式,2. 转录的方式,2. 转录的方式,对于整个DNA双链，每条链上有的区段用作有义链，有的区段用作反义链,3. 原核生物参与转录的酶,亚基组成：a2bbs = a2bb + s 全酶 核心酶,RNA聚合酶,s因子,s,3. 原核生物参与转录的酶,亚基组成：a2bbs =

3、 a2bb + s 全酶 核心酶,核心酶：解开前方的DNA双螺旋、RNA链的延伸、恢复后面的DNA双螺旋,s亚基：识别DNA上转录的起始部位，从而引导全酶结合上去 （ s,RNA聚合酶,a亚基 ：与核心酶装配有关，参与启动子识别 b、 b亚基 ：RNA聚合酶催化中心,4. 转录的过程,启动子：DNA上的转录的起始信号，位于结构基因上游，能被RNA聚合酶特异识别、结合的一段特殊的核苷酸序列，本身不能被转录。转录是由RNA聚合酶全酶结合于启动子而被启动的,1) 转录的启动,聚合酶全酶上的s因子能识别启动子，并识别有义链，从而使全酶定位到启动子部位,10区：TATAAT 35区：TTGACA CAP

4、结合位点：代谢分解物基因激活蛋白结合位 点，CAP是一种正结合蛋白。 增强子：P417,4. 转录的过程,1) 转录的启动,4. 转录的过程,2) 转录的起始,因子识别启动子,RNA聚合酶结合于DNA上，形成封闭的全酶-启动子二元复合物（可逆,由全酶在启动子附近将DNA局部解链，约解开17个碱基对，形成开放式“启动子-全酶”二元复合物。（不可逆,s因子从全酶上掉下，又去结合其它的核心酶,4. 转录的过程,3) 链的延伸,当s因子从核心酶上脱落后，核心酶与DNA链的结合变得疏松(依靠其蛋白质的碱性与核酸的酸性之间的非特异性的静电引力)，可以在模板链上滑动，方向为DNA模板链的 3 5，同时催化核

5、苷酸逐个加到RNA链的3-OH端，RNA链以 5 3方向延伸,4. 转录的过程,3) 链的延伸,DNA上的解螺旋区：在RNA链延伸的同时，RNA聚合酶继续解开它前方的DNA双螺旋，暴露出新的模板链，而后面被解开的两条DNA单链又重新形成双螺旋，DNA上的解螺旋区保持约17个碱基对的长度,4. 转录的过程,3) 链的延伸,RNA-DNA杂交区：刚合成出来的RNA链与解开的DNA模板链之间可形成一小段RNA-DNA杂交区。随着核心酶的移动，RNA链不断地延伸，杂交区也往前延伸，但后面的杂交区随着DNA双螺旋的回复，RNA链逐渐被置换出来，因此，杂交区也保持着固定一小段,RNA链的延伸图解,4. 转

6、录的过程,4) 转录的终止,DNA分子上有终止转录的特殊信号，也是特定的核苷酸序列，称为终止子,核心酶能识别终止子，停止转录,这一过程有时需要一种蛋白质 因子的帮助（当终止信号较弱时）；有时不需要（当终止信号较强时,核心酶释放出RNA，自己也离开DNA,DNA上的解链区重新形成双螺旋,原核生物复制与转录比较,一、rRNA,原核生物,E. coli, 已知有三种rRNA: 5S, 16S, 23S, 120 b, 1541 b, 2904 b E. coli 有7个这样的操纵子,5. 转录后加工,原核生物中rRNA前体的加工,甲基化作用 专一核酸外切酶,30S前体,17S,tRNA,25S,专一

7、核酸外切酶,16S rRNA,tRNA,23S rRNA,5S rRNA,专一核酸外切酶,tRNA前体分子的加工,a、切除tRNA前体两端多余的序列： 5端切除几到10个核苷酸,b、末端添加：3-端添加CCA序列,c、修饰：形成稀有碱基如DH2,剪接,内含子和外显子,5. 转录后加工,一、mRNA加工 a 帽子结构,5. 转录后加工,b 帽子结构功能,有利于核糖体对mRNA的识别，Cap0是必需的，而Cap1和Cap2并非需要的,增加mRNA的稳定性，避免核酸酶的作用,5. 转录后加工,Poly A 尾巴不是由DNA编码，而是mRNA合成后由一个300-KDa, RNA末端腺苷酸转移酶(RNA

8、 terminal ribodenylate transferase)催化下加上去,c Poly A 尾巴,是mRNA的一个特征，A的数量为200 b,5. 转录后加工,The end,中心法则：描述从一个基因到相应蛋白质的信息流的途径。遗传信息贮存在DNA中，DNA被复制传给子代细胞，信息被拷贝或由DNA转录成RNA，然后RNA翻译成多肽链。由于逆转录酶的发现，也可以RNA为模板合成DNA。 转录(transcription)：在由RNA聚合酶和辅助因子组成的转录复合物的催化下，从双链DNA分子中拷贝生物信息生成一条RNA链的过程,六、名词解释,3. 模板链(template strand)

9、或反义链：可作为模板转录为RNA的那条链，该链与转录的RNA碱基互补(A-U，G-C)。在转录过程中，RNA聚合酶与模板链结合，并沿着模板链的35方向移动，按照53方向催化RNA的合成。 4编码链(codingstrand)或有义链：双链DNA中，不能进行转录的那条DNA链，该链的核苷酸序列与转录生成的RNA的序列一致(在RNA中是以U取代了DNA中的T,六、名词解释,5. 核心酶(core-enzyme)：大肠杆菌的RNA聚合酶全酶由5个亚基组成(a2)，没有亚基的酶叫核心酶。核心酶只能使已开始合成的RNA链延长，但不具有起始合成RNA的能力，必须加入亚基才表现出全部聚合酶的活性。 6. RNA聚合酶(RNApolymerase)：以一条DNA链或RNA为模板催化由核苷-5-三磷酸合成RNA的酶,六、名词解释,7. 启动子(promoter)：在DNA分子中，RNA聚合酶能够结合并导致转录起始的序列。 8.内含子(intron)：在转录后的加工中，从最初的转录产物除去的内部的核苷酸序列。内含子也指编码相应RNA内含子的DNA中的区域。 9外显子(extron)：既存在于最初的转录产物中，也存在于成熟的RNA分子中的核苷酸序列。外显子也指编码相应RNA外显子的DNA中的区域,六、名词解释,10. RNA加工过程(RNA processing)