rna的生物合成】生物化学课件 96页

1、生物化学生物化学 多媒体课件试用版 杭 医 第十一章 ( RNA Biosynthesis, Transcription ) RNA的生物合成 转录 Biochemistry Department Department of Basic Medical Sciences Hangzhou Normal University Guyisheng 2021-6-42 转录转录 (transcription) 是是生物体以生物体以DNA为为 模板合成模板合成RNA的过程的过程 。 转转 录录 RNADNA 2021-6-43 RNA的合成方式 在生物界，在生物界，RNARNA合成有合成有 两种方式：

2、一是两种方式：一是DNADNA指指 导的导的RNARNA合成，此为生合成，此为生 物体内的主要合成方式物体内的主要合成方式 。另一种是。另一种是RNARNA指导的指导的 RNARNA合成，此种方式常合成，此种方式常 见于病毒。见于病毒。 转录产生的初级转录本转录产生的初级转录本 是是RNARNA前体（前体（RNA RNA precursorprecursor），），需经加需经加 工过程（工过程（processingprocessing） 方具有生物学活性。方具有生物学活性。 复制和转录的区别复制和转录的区别 复制转录 模 板两股单链模板链 原 料dNTPNTP 酶DNA聚合酶RNA聚合酶 产

3、物子代双链DNAmRNA、tRNA、rRNA 配 对A-T、G-CA-U、T-A、G-C 引物有无 方式半保留复制不对称转录 加工不需复制后加工转录后需要加工 2021-6-45 n参与转录的物质：参与转录的物质： 原料原料: : NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 模板模板: : DNA 酶酶 : : RNA聚合酶聚合酶(RNA polymerase, RNA- pol) 其他蛋白质因子其他蛋白质因子 2021-6-46 DNA双链在转录过程中只有一条链中的其 中某一活化基因片段起作用，该链称模板链 （template strand），又称有意义链或Watson 链； 与其互补

4、的链称为编码链（coding strand） ，又称反义链或Crick链。 一、转录模板一、转录模板 转录生成的转录生成的RNA链与编码链的碱基序列相似，链与编码链的碱基序列相似， 以以U取代取代T 第一节第一节 原核生物的转录模板和酶原核生物的转录模板和酶 Templates & Enzymes in Prokaryotic Transcription 2021-6-47 模板链与编码链 5GCAGTACATGTC 3 3 c g t g a t g t a c a g 5 5GCAGUACAUGUC 3 NAla Val His Val C 编码链编码链 模板链模板链 mRNA 蛋白质蛋白

5、质 转录转录 翻译翻译 2021-6-48 DNA分子上转录出分子上转录出RNA的区段，称为的区段，称为结构基因结构基因 (structural gene)。 不对称转录：不对称转录： 某一确定活化基因的转录，只能以DNA双链 的一条链作为模板，这种现象称为不对称转 录（asymmetric transcription）。 两重含义： 一是指双链DNA只有一股单链用作模板。 二是指同一单链上可以交错出现模板链和 编码链。 2021-6-49 5 5 3 3 3 3 5 5 模板链模板链编码链编码链 编码链编码链模板链模板链 结构基因结构基因 转录方向转录方向 转录方向转录方向 n不对称转录不对

6、称转录 2021-6-410 二、二、RNA聚合酶聚合酶 (DNA dependent RNA polymerase, DDRP, RNA-pol) （一）（一）RNA聚合酶能直接启动聚合酶能直接启动RNA链的合成链的合成 DNA依赖的RNA聚合酶催化合成RNA； RNA合成的化学机制与DNA依赖的DNA 聚合酶催化DNA合成相似。 ( NMP )n + NTP ( NMP ) n+1 + PPi RNA延长的延长的RNA 2021-6-411 DNA聚合酶在启动DNA链延长时需要引物 存在，而RNA聚合酶不需要引物就能直接 启动RNA链的延长。 RNA聚合酶和DNA的特殊序列启动子 (pro

7、moter)结合后，就能启动RNA合成。 2021-6-412 （二）（二）RNA聚合酶由多个亚基组成聚合酶由多个亚基组成 36512 决定哪些基因被转录决定哪些基因被转录 150618 催化功能催化功能 155613 结合结合DNA模板模板 70263 辨认起始点辨认起始点 亚亚 基基分分 子子 量量功功 能能 大肠杆菌（大肠杆菌（E.coli）RNA 聚合酶：聚合酶：4种亚基种亚基 、 、 、 组成的组成的五聚体蛋白质五聚体蛋白质，分子量，分子量480 kD。 2021-6-413 核心酶核心酶（core enzyme） ： 2 能催化能催化NTP按模板的指引合成按模板的指引合成RNA，在

8、转录在转录 延长延长全过程全过程中均起作用中均起作用 全酶全酶（holoenzyme）：）： 2 ，即即 亚基亚基 + 核心酶核心酶 亚基的功能是辨认亚基的功能是辨认转录起始点，转录起始阶转录起始点，转录起始阶 段需要全酶段需要全酶 2021-6-414 全酶全酶 (holoenzyme) 转录起始阶段转录起始阶段转录延长阶段转录延长阶段 核心酶核心酶 (core enzyme) 2021-6-415 三、三、RNA聚合酶与模板的辨认结合聚合酶与模板的辨认结合 转录是不连续、分区段进行的。 每一转录区段可视为一个转录单位，称 为操纵子(operon)。操纵子包括若干个 结构基因及其上游(ups

9、tream)的调控序 列。 5 3 3 5 结构基因结构基因调控序列调控序列 RNA-pol RNA聚合酶结合模板聚合酶结合模板DNA的部位，称为的部位，称为启启 动子动子(promoter)。 2021-6-416 启动子（启动子（promotor）：）： 调控序列中的启动子是RNA聚合酶识别、结 合并开始转录的一段DNA序列。也是控制转 录的关键部位。 原核生物以RNA聚合酶全酶结合到DNA的启 动子上而起动转录；其中由亚基辨认启动 子，其他亚基相互配合。 启动子序列按功能的不同可分为三个部位， 即起始部位、结合部位、识别部位。 2021-6-417 起始部位：起始部位： 指DNA分子上开

10、始转录的作用位点， 该位点有与转录生成RNA链的第一个核 苷酸互补的碱基，该碱基的序号为+1。 识别部位：识别部位： RNA 聚合酶亚基的识别部位。 中心部 位在35bp处,该序列的碱基富含TTGACA。 2021-6-418 结合部位：结合部位： 是DNA分子上与RNA聚合酶的核心酶结合的 部位，其长度为7bp，中心部位在10bp处。 碱基序列具有高度保守性，富含TATAAT序列， 故称之为 TATA盒（盒（TATA box），又称普里 布诺序列（Pribnow box）。 该序列中富含AT碱基，维持双链结合的氢键 相对较弱，导致该处双链DNA易发生解链， 有利于RNA聚合酶的结合。 202

11、1-6-419 RNA聚合酶保护法 聚合酶保护法 2021-6-420 开始转录开始转录 T T G A C A A A C T G T -35 区区 (Pribnow box) T A T A A T Pu A T A T T A Py -10 区区 1-30-5010-10-40-20 5 3 3 5 RNA-pol辨认位点辨认位点 (recognition site) 5 5 RNA聚合酶保护区聚合酶保护区结构基因结构基因 3 3 n用用RNA聚合酶保护法研究转录起始区聚合酶保护法研究转录起始区 2021-6-421 第二节第二节 原核生物的转录过程原核生物的转录过程 The Proce

12、ss of Transcription in Prokaryote 大肠杆菌转录过程包括转录起始、延长 、终止三步。 2021-6-422 一、转录起始需要一、转录起始需要RNA聚合酶全酶聚合酶全酶 转录起始不需引物，两个与模板配对的相 邻核苷酸，在RNA-pol催化下生成磷酸二 酯键直接连接起来。转录生成的第一个核 苷酸总是GTP或ATP ,以GTP更为常见。 转录起始复合物 ： RNA聚合酶的全酶、 DNA模板和四磷酸二核苷酸（pppGpN-OH 3）三者结合在一起的复合体。 2. DNA双链局部解开，形成双链局部解开，形成开放转录复合体开放转录复合体 (open transcriptio

13、n complex) ； 1. RNA聚合酶全酶聚合酶全酶( 2)与模板结合，形成与模板结合，形成闭闭 合转录复合体合转录复合体(closed transcription complex) ； 3. 在在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形 成转录起始复合物：成转录起始复合物： RNApol ( 2) - DNA - pppGpN- OH 3 转录起始复合物转录起始复合物: : 5 -pppG -OH + NTP 5 -pppGpN - OH 3 + ppi n转录起始过程：转录起始过程： 2021-6-424 第一个磷酸二酯键生成后，亚基即从 转录起始复

14、合物上脱落，核心酶连同四 磷酸二核苷酸，继续结合于DNA模板上 ，酶沿DNA链前移，进入延长阶段。 2021-6-425 nE.coli的转录起始和延长的转录起始和延长 2021-6-426 二、二、 原核生物的转录延长时蛋白质原核生物的转录延长时蛋白质 的翻译也同时进行的翻译也同时进行 1. 亚基脱落，RNApol聚合酶核心酶变构 ，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移； 2. 在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA 链不断延长。 (NMP) n + NTP (NMP) n+1 + PPi 转录空泡转录空泡(transcription bubble)： RNA-pol （核心酶）核心酶） DN

15、A RNA 2021-6-428 转录空泡的形成： 转录空泡（transcription bubble）：也称转录 复合物，是由RNA聚合酶的核心酶、DNA模板 和转录产物RNA三者结合在一起的复合体。 RNA 聚合酶亚基辨认启动子识别部位。在 这一区段，酶与模板的结合很松弛，酶随即移 向启动子的结合部位，并跨入了转录起始点， 开始转录。 第一个磷酸二酯键生成后， 亚基从转录起 始复合物上脱落，形成转录空泡。核心酶沿模 板DNA前移，进入延长阶段。 n转录延长：转录延长： 5 3 DNA n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 核糖体核糖体 RNA RNA聚合酶聚合酶

16、在同一在同一DNA模板上，有多个转录同时在进行；模板上，有多个转录同时在进行； 转录尚未完成，翻译已在进行。转录尚未完成，翻译已在进行。 这种形状说明：这种形状说明： 2021-6-431 依赖Rho 因子的转录终止 非依赖Rho因子的转录终止 三、原核生物转录终止分为依赖三、原核生物转录终止分为依赖(Rho)因因 子与非依赖子与非依赖因子两大类因子两大类 n依据是否需要蛋白质因子的参与，原依据是否需要蛋白质因子的参与，原 核生物转录终止分为：核生物转录终止分为： 2021-6-432 因子是由相同亚基组成的六聚体蛋 白质，亚基分子量46kD。 因子能结合RNA，又以对poly C的 结合力最

17、强。 因子还有ATP酶活性和解螺旋酶 (helicase)的活性。 （一）依赖（一）依赖因子的转录终止因子的转录终止 n因子：因子： 2021-6-433 n因子的作用原理：因子的作用原理： 2021-6-434 目前认为，因子终止转录的作用是： 与RNA转录产物结合，结合后因子和 RNA聚合酶都可发生构象变化，从而使 RNA聚合酶停顿，解螺旋酶的活性使 DNA/RNA杂化双链拆离，利于产物从 转录复合物中释放 。 2021-6-435 因子因子 DNA RNA RNA聚合酶聚合酶 2021-6-436 （二）（二） 非依赖非依赖 Rho因子的转录终止因子的转录终止 DNA模板上靠近终止处，有

18、些特殊的 碱基序列，转录出RNA后，RNA产物形成 特殊的结构来终止转录。 RNA产物3端往往形成茎环结构茎环结构，该 结构阻碍RNA聚合酶前移。 茎环结构后有一串寡聚寡聚U。寡聚U有利于 RNA不再依附DNA模板链而脱出。 5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3 5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3 RNA 5 TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT. 3

19、 DNA UUUU. UUUU. 5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3 近终止区的转录产物形成发夹近终止区的转录产物形成发夹(hairpin)结构结构 是非依赖是非依赖因子终止的普遍现象。因子终止的普遍现象。 2021-6-438 n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RNA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，RNA产物释放。产物释放。 5 pppG 5 3 3 5 RNA-pol 2021-6-439 第三节第三节 真核生物的转录过程

20、真核生物的转录过程 The Process of Transcription in Eukaryote 真核生物的转录过程比原核复杂。二者 的转录起始过程有较大区别，转录终止 也不相同。 一、一、 真核生物有三种真核生物有三种RNA聚合酶聚合酶 RNA聚合酶聚合酶（RNA Pol） RNA聚合酶聚合酶（RNA Pol） RNA聚合酶聚合酶（RNA Pol ） 2021-6-440 真核生物的真核生物的RNARNA聚合酶聚合酶 种类种类IIIIII 转录产物转录产物45s-rRNAhnRNA 5s-rRNA、tRNA 、snRNA 对鹅膏蕈对鹅膏蕈 碱的反应碱的反应 耐受耐受极敏感极敏感中度敏感

21、中度敏感 2021-6-441 真核生物RNA聚合酶的结构比原核生物复杂 ，所有真核生物的RNA聚合酶都有两个不同 的大亚基和十几个小亚基. RNA聚合酶由12个亚基组成，其最大的亚 基称为RBP1。 RNA聚合酶最大亚基的羧基末端有一段共 有序列(consensus sequence)为Tyr-Ser-Pro-Thr- Ser-Pro-Ser的重复序列片段，称为羧基末端羧基末端 结构域结构域(carboxyl-terminal domain, CTD)。 CTD对于维持细胞的活性是必需的。 2021-6-442 二、转录起始需要启动子二、转录起始需要启动子 、RNA聚合酶聚合酶 和转录因子的

22、参与和转录因子的参与 （一）转录起始前的上游区段具有 启动子核心序列 不同物种、不同细胞或不同的基因，转录 起始点上游可以有不同的DNA序列，但这 些序列都可统称为顺式作用元件(cis- acting element)。 真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样化真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样化 转录起始时，转录起始时，RNA-pol不直接结合模板不直接结合模板，其起始，其起始 过程比原核生物复杂。过程比原核生物复杂。 2021-6-443 顺式作用元件：顺式作用元件： n一个典型的真核生物基因上游序列一个典型的真核生物基因上游序列: 53 调控序列调控序列TATA盒盒Inr YYA

23、N YY T A -30+1 TATAAA 真核生物编码基因两侧的DNA序列，可影响 自身基因的表达活性 【DNA分子上具有可影响（调控）转录的各 种组分】 2021-6-444 顺式作用元件包括启动子、启动子上游元 件(upstream promoter elements 或 promoter-proximal elements)等近端调控元 件和增强子(enhancer)等远隔序列。 起始点上游多数有共同的TATA序列，称 为Hognest盒或TATA盒(TATA box)。通常 认为这就是启动子的核心序列。 2021-6-445 许多RNA聚合酶II识别的启动子具有保守的 共有序列：位于

24、转录起始点附近的起始子 (intiator，Inr) 。 启动子上游元件是位于TATA盒上游的DNA 序列，多在转录起始点约-40-100nt的位置 ，比较常见的是GC盒和CAAT盒。 增强子是能够结合特异基因调节蛋白， 促 进邻近或远隔特定基因表达的DNA序列。 2021-6-446 转录起始点转录起始点 TATA盒盒 CAAT盒盒 GC盒盒 增强子增强子 n顺式作用元件顺式作用元件(cis-acting element) AATAAA 切离加尾切离加尾 转录终止点转录终止点 修饰点修饰点 外显子外显子翻译起始点翻译起始点 内内 含含 子子 OCT-1 OCT-1：ATTTGCAT八聚体八聚

25、体 2021-6-447 n真核生物真核生物RNA聚合酶聚合酶转录的基因及转录的基因及 其转录起始上游序列其转录起始上游序列 2021-6-448 （二）（二） 转录因子转录因子 能直接、间接辨认和结合转录上游区段 DNA的蛋白质，现已发现数百种，统称为 反式作用因子(trans-acting factors)。 反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚 合酶的，则称为转录因子(transcriptional factors, TF)。 参与参与RNA-pol转录的转录的TF 蛋蛋白白激激酶酶活活性性，使使CTD磷磷 酸酸化化 TFH ATPase57（ ） 34（ ）TFE 解解螺螺旋旋酶酶3

26、0，74TFF 促促进进RNA-pol结结合合及及作作 为为其其他他因因子子结结合合的的桥桥梁梁 33TFB 稳稳定定TFD-DNA复复合合物物12，19，35TFA 辅辅助助TBP-DNA结结合合TAF* 结结合合TATA盒盒TBP* 38TFD 功功能能亚亚基基组组成成，分分子子量量(kD)转转录录因因子子 蛋蛋白白激激酶酶活活性性，使使CTD磷磷 酸酸化化 TFH ATPase57（ ） 34（ ）TFE 解解螺螺旋旋酶酶30，74TFF 促促进进RNA-pol结结合合及及作作 为为其其他他因因子子结结合合的的桥桥梁梁 33TFB 稳稳定定TFD-DNA复复合合物物12，19，35TFA

27、 辅辅助助TBP-DNA结结合合TAF* 结结合合TATA盒盒TBP* 38TFD 功功能能亚亚基基组组成成，分分子子量量(kD)转转录录因因子子 2021-6-450 RNA聚合酶II与启动子的结合、启动转录需 要多种蛋白质因子的协同作用。 通常包括： 可诱导因子或上游因子与增强子或启动子上游 元件的结合； 通用转录因子在启动子处的组装； 辅激活因子和/或中介子在通用转录因子/RNA 聚合酶II复合物与可诱导因子、上游因子之间 的辅助和中介作用。 因子和因子之间互相辨认、结合，以准确地控 制基因是否转录、何时转录。 2021-6-451 型基因中的四类转录因子型基因中的四类转录因子 转录因子

28、 具体组分 结合序列 功能 基本组分 TBP,TFA,B,E ,G,F和H TBP结合 TATA盒 转录起始定位； 转录 起始和延长 辅激活因子 TAFs和中介子 在可诱导因子和上游 因子与基本转录因子 、RNA聚合酶结合中 起联结和中介作用 上游因子 SP1、ATF、 CTF等 启动子上游 元件 协助基本转录因子， 提高转录效率和专一 性 可诱导因子 如MyoD、HIF- 1等 增强子等远 隔调控序列 时间和空间（组织） 特异性地调控转录 2021-6-452 （三）（三） 转录起始前复合物转录起始前复合物 真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合， 而需依靠众多的转录因子。 转录起始需

29、形成转录起始前复合物（pre- initiation complex, PIC）。 形成形成PIC的顺序如下：的顺序如下： TATA PIC TF II DTF II ATF II BTF II ERNA-pol II/TF II D TATA 由RNA-Pol 催化转录的PIC形成 A B POL- TFF H E TBP TAF TFD-A-B-DNA复合物复合物 POL- TFF A B TBP TAF TATA H E CTD-P PIC组装完成，组装完成，TFH使使CTD磷酸化磷酸化 2021-6-454 nPIC的形成与转录 的形成与转录 2021-6-455 （四）少数几个反式作

30、用因子的搭配启动特定（四）少数几个反式作用因子的搭配启动特定 基因的转录基因的转录（拼板理论）（拼板理论） 为了保证转录的准确性，不同基因需不同转 录因子。一个基因一般需3至5个转录因子。 拼板理论(piecing theory) ： 几个特定的反式作用因子（主要是可诱导因子和 上游因子）之间互相作用，再与基本转录因子、 RNA聚合酶搭配而有针对性地结合、转录相应的 基因。 可诱导因子和上游因子常常通过辅激活因子或中 介子与基本转录因子、RNA聚合酶结合，但有时 也可直接与基本转录因子、RNA聚合酶结合。 2021-6-456 三三 、真核生物转录延长过程中没有、真核生物转录延长过程中没有 转

31、录与翻译同步的现象转录与翻译同步的现象 真核生物转录延长过程与原核生物大致相 似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同 步的现象。 RNA-pol前移处处都遇上核小体。 转录延长过程中可以观察到核小体移位和 解聚现象。 RNA-Pol RNA-Pol RNA-Pol 核小体核小体 转转 录录 延延 长长 中中 的的 核核 小小 体体 移移 位位 转录方向转录方向 2021-6-458 四、真核生物的转录终止和加尾修饰四、真核生物的转录终止和加尾修饰 同时进行同时进行 真核生物的转录终止，是和转录后修饰密切相 关的。 真核生物mRNA有聚腺苷酸(poly A)尾巴结构， 是转录后才加进去的。 转录不

32、是在poly A的位置上终止，而是超出数 百个乃至上千个核苷酸后才停顿。 已发现，在读码框架的下游，常有一组共同序 列AATAAA，再下游还有相当多的GT序列。 这些序列称为转录终止的修饰点。 2021-6-459 转录终止与加尾修饰 2021-6-460 第四节第四节 真核生物真核生物RNA的加工的加工 Post-transcriptional Modification of Eukaryotic RNA 真核生物转录生成的RNA分子是初级 RNA转录物(primary RNA transcript)，几 乎所有的初级RNA转录物都要经过加工 ，才能成为具有功能的成熟的RNA。 加工主要在细

33、胞核中进行。 2021-6-461 n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) 2021-6-462 一、真核生物一、真核生物mRNA的加工包括的加工包括 首、尾修饰和剪接首、尾修饰和剪接 （一）前体（一）前体mRNA在在5-末端加入末端加入“帽帽”结构结构 大多数真核mRNA的5-末端有7-甲基 鸟嘌呤的帽结构。 这个真核mRNA加工过程的起始步骤由 两种酶，加帽酶(capping enzyme)和甲基 转移酶(methyltransferas

34、e)催化完成。 2021-6-463 mRNA的帽子结构（m7GpppG）是在 5-端形成的。转录产物第一个核苷酸 往往是5-三磷酸鸟苷 pppG。 mRNA成熟过程中，先由磷酸酶把5- pppG水解，生成5-ppG或5-pG。 然后， 5-端与另一三磷酸鸟苷（pppG ）反应，生成三磷酸双鸟苷。在甲基化 酶的作用下，第一或第二个鸟嘌呤碱基 发生甲基化，形成帽子结构。 2021-6-464 5 pppGp 5 GpppGp pppG ppi 鸟苷酸鸟苷酸 转移酶转移酶 5 m7GpppGp 甲基转移酶甲基转移酶 SAM n帽子结构的生成过程：帽子结构的生成过程： 5 ppGp 磷酸酶磷酸酶 P

35、i 2021-6-465 n帽子结构：帽子结构： 2021-6-466 n帽子结构的意义：帽子结构的意义： 可以使mRNA免遭核酸酶的攻击。（帽 子结构是前体mRNA在细胞核内的稳定 因素，也是mRNA在细胞质内的稳定因 素。） 也能与帽结合蛋白质复合体(cap-binding complex of protein)结合，并参与mRNA 和核糖体的结合，启动蛋白质的生物合 成。 2021-6-467 （二）前体（二）前体mRNA在在3端特异位点断裂并加端特异位点断裂并加 上多聚腺苷酸尾上多聚腺苷酸尾 尾部修饰是和转录终止同时进行的过程。 poly A的有无与长短，是维持mRNA作为 翻译模板的

36、活性，以及增加mRNA本身稳 定性的因素。 一般真核生物在胞浆内出现的mRNA，其 poly A长度为100至200个核苷酸之间，也 有少数例外。 poly A是mRNA由细胞核进入细胞质所必 需的。 2021-6-468 前体mRNA分子的断裂和加多聚腺苷酸尾 是多步骤过程。 加工过程先由核酸外切酶切去3-末端一 些过剩的核苷酸，然后由多聚腺苷酸酶催 化，以ATP为底物，在mRNA 3-末端逐个 加入腺苷酸，形成poly尾。 3-末端切除信号是3-端一段保守序列 AAUAAA。 AAUAAAG/U53 Poly(A)信号信号Poly(A)位点位点 mRNA CPSF G/U53CPSF CF

37、I,CFII,CStF CPSF CStF CFI CFII PAP CPSF CStF CFI CFII PAP ATP G/UP PPi CFII CFI CSt F 慢速多腺苷酸化慢速多腺苷酸化 PAB CPSFAAAAAAAAAAOHPAP ATP PPi PAB快速快速 多腺苷酸化多腺苷酸化 CPS F AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA HOAAAAAAAAAA PAP CPSFAAAAAAAAAAOHPAP 2021-6-470 （三）前体（三）前体mRNA的剪接的剪接 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 （剪接体剪接体, , splice

38、some） snRNA 1. hnRNA （hetero-nuclear RNA, hnRNA） 核内出现的转录初级产物，分子量往往比在胞浆 内出现的成熟mRNA大几倍，甚至数十倍，核内的 初级mRNA称为杂化核RNA。 snRNA（small nuclear RNA, snRNA） 核内的小型RNA。碱基数在100300bp范围。 snRNA和核内的蛋白质组成小分子核糖核蛋白体 （snRNP），作为RNA剪接的场所。 2021-6-471 真核生物结构基因，由若干个编码区和非 编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非 编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成 的完整蛋白质，这些基因称为断裂基

39、因。 断裂基因断裂基因(splite gene) CABD 编码区编码区 A、B、C、D 非编码区非编码区 2021-6-472 2. 外显子外显子(exon)和内含子和内含子(intron) 外显子：在断裂基因及其初级转录产物上 出现，并表达为成熟RNA的核酸序列。 （结构基因中有表达活性的编码区） 内含子：隔断基因的线性表达而在剪接过 程中被除去的核酸序列。（结构基因中无 表达活性的非编码区） 2021-6-473 DNA mRNA 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 剪接是把剪接是把hnRNA中的内含子除去，把外显子中的内含子除去，把外显子 连接起来。内含

40、子弯成套索状，称连接起来。内含子弯成套索状，称套索套索RNA （lariat RNA），），外显子相互靠近并连接。外显子相互靠近并连接。 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 2021-6-475 内含子的分类：内含子的分类： 根据基因的类型和剪接的方式，通常把根据基因的类型和剪接的方式，通常把 内含子分为内含子分为4 4类：类： I I ：主要存在于线粒体、叶绿体及某些低等真核生物主要存在于线粒体、叶绿体及某些低等真核生物

41、的的 rRNA基因；基因； II II：发现于线粒体、叶绿体，转录产物是发现于线粒体、叶绿体，转录产物是mRNA； IIIIII：是常见的形成套索结构后剪接，大多数是常见的形成套索结构后剪接，大多数mRNA基基 因有此类内含子；因有此类内含子； IVIV：是是tRNA基因及其初级转录产物中的内含子，剪基因及其初级转录产物中的内含子，剪 接过程需酶及接过程需酶及ATP。 2021-6-476 2021-6-477 3. mRNA的剪接的剪接 套索剪接模式套索剪接模式 除去除去hnRNAhnRNA中的内含子，将外显子连接。中的内含子，将外显子连接。 (1)内含子两端的序列：5GUAG 3 n5GU

42、可结合U1-snRNA n分支点A可结合U2-snRNA (2)U1-snRNA, U2-snRNA等形成剪接体 （splicesome）将内含子切除 2021-6-478 snRNP与与hnRNA结合成为剪接体结合成为剪接体 2021-6-479 UACUACA - AG UG U4 U5 U6 E1 E2 U1U2 UACUACA - AG UGU6 E1 E2 U1、U4、U5 pG-OH (ppG-OH, pppG-OH) U-OH GpUpGpA 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 UpAGpU 外显子外显子1 内含子内含子 外显子外显子2 G-OH UpU

43、pGpA 剪接过程的二次转酯反应剪接过程的二次转酯反应 (twice transesterification) 2021-6-481 4. 剪切和剪接，可加工成不同的剪切和剪接，可加工成不同的mRNA 剪切剪切：剪去内含子后，上游的外显子不再与 相邻的外显子连接。 剪接剪接：剪去内含子后，上游的外显子继续与 相邻的外显子连接。（即剪切后将相邻的外 显子连接起来） 某些真核生物的前体mRNA可经剪切或（和 ）剪接两种模式，加工成不同的mRNA 如：免疫球蛋白、肌球蛋白、降钙素等生成过程 2021-6-482 RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录编辑作用说明，基因的编码序列经过转录 后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分 化加工化加工(di