RNA的合成转录和加工PPT课件

1、生物化学第1页/共42页第十四章 RNA的合成：转录和加工 DNA的转录 转录后加工 逆转录第2页/共42页DNA的转录 转录transcription：指遗传信息从DNA转移到RNA的过程，即以DNA为模板，由依赖DNA的RNA聚合酶催化RNA合成的过程。第3页/共42页 参与转录的各因素：1. 依赖DNA的RNA聚合酶：作用特点：（1）以4种核糖核苷三磷酸作为底物，反应需要Mg2的参与（2）需要适当的DNA作为模板（3）合成的RNA链方向也为53（4）反应无需引物，直接以DNA为模板合成新的RNA链（5）RNA聚合酶无校对功能第4页/共42页依赖DNA的RNA聚合酶催化的转录是不对称的：在

2、体内转录过程中，DNA双链中只有一条链或者某个区段作为模板进行转录。参与转录的DNA链被称为模板链（反义链），而另一条链则被称为编码链（正义链）。RNA含有与编码链几乎完全相同的碱基序列，除了以U代替T以外。第5页/共42页 RNA聚合酶：含有2 亚基，其中2 构成核心酶，负责转录过程中RNA链的延伸。起始亚基，为转录起始所必需功能未知第6页/共42页 RNA聚合酶的三维构像图第7页/共42页2. 转录单位：RNA链的合成是从模板特定的部位起始的，经过链的延伸终止于特定的模板部位。一般将从转录起始点到转录终止点的整个区域称为转录单位。参与转录的各因素：第8页/共42页参与转录的各因素：3. 启

3、动子结构：启动子是指RNA聚合酶识别、结合并由此启动转录的一段DNA序列，位于转录起点的5端上游区，启动子本身一般是不被转录的。E. Coli 中的两个启动子序列：-10序列（Pribnow框）：TATAAT-35序列（识别序列）：TTGACA第9页/共42页E. Coli 中不同基因的启动子序列-10序列（Pribnow框）-35序列（识别序列）-35序列（识别序列）第10页/共42页转录的起始第11页/共42页 原核生物转录的过程：1. 模板的识别和转录泡的形成： 亚基第12页/共42页转录泡结构RNA聚合酶模板链非模板链第13页/共42页 原核生物转录的过程： 2. 转录的起始： RNA

4、聚合酶到达转录起始点，开始催化核苷三磷酸按照模板链上的碱基顺序合成RNA。此时亚基从全酶上脱离下来，解离后的亚基再与另一个核心酶组成全酶开始下一轮转录。 3. RNA链的延伸：转录泡延着模板链3 5方向不断移动，转录泡内RNA链的5端方向1012个核苷酸始终与模板链形成杂合体。 4. 转录的终止：当RNA聚合酶达到终止子时，RNA转录将终止第14页/共42页转录的进行第15页/共42页终止子：具有终止功能的特定的DNA序列，为RNA聚合酶提供终止转录信号的DNA序列。（1）不依赖于因子的终止子：含有一个或多个富含GC的回文对称序列；含有一个多聚的A或T序列在回文序列后。AGCCCGCCTAAT

5、GGCGGGCTTCGGGCGGATTACCGCCCGAAGCCCGCCUAAUGGCGGGCU第16页/共42页转录的终止第17页/共42页不依赖于因子的转录终止第18页/共42页（2）依赖于因子的终止子：这类终止子必须在因子存在下转录才发生终止。这类终止子的回文结构中不含GC富集区，回文结构后也无寡聚U。因子：一种相对分子量约为45kD的蛋白质因子，起协助终止的作用。第19页/共42页依赖于因子的转录终止第20页/共42页真核生物的转录：真核生物含有三种RNA聚合酶，根据它们对于-鹅膏蕈碱 敏感度的不同，分为RNA聚合酶、。真核生物的RNA聚合酶不能直接识别启动子起始转录，必须在其他的转录

6、因子的帮助下开始转录。真核生物DNA含有复杂的转录调控结构第21页/共42页真核生物三种RNA聚合酶的比较第22页/共42页转录后加工 在体内，尤其是真核生物体内，由DNA直接转录合成的RNA大多数要经过一系列的后加工才能生成成熟的RNA的过程，称为转录后加工。第23页/共42页 原核生物体内的RNA后加工：原核生物的mRNA通常一经转录即进行翻译，大多不进行转录后加工。但tRNA和rRNA都要在转录后经过一系列加工才能成为有功能的分子。第24页/共42页原核生物中rRNA前体的加工：E. Coli 中rRNA 有7个转录单位，每个转录单位由16s rRNA、23s rRNA、5s rRNA以

7、及一个或几个tRNA基因组成。第25页/共42页 真核生物体内RNA的转录后加工：真核生物体内的tRNA和rRNA和原核生物有些类似，但真核生物的mRNA前体必须经过复杂的加工过程。第26页/共42页1. 真核生物中rRNA前体的加工：哺乳动物的rRNA 前体约为45S，在细胞核中加工最后形成18S、28S和5.8S rRNA.第27页/共42页2. 真核生物中tRNA前体的加工：通过核酸内切酶和外切酶去除5及3端的附加序列；在3端加上CCA序列；核苷的修饰第28页/共42页3. 真核生物中mRNA前体的加工：在细胞核内，mRNA的初始转录物被加工为分子大小不等的中间产物，称为核不均一RNA

8、（hnRNA)。 hnRNA在转变为成熟的mRNA的过程中，需经以下的进一步加工：（1） 5端加“帽”：真核生物mRNA 5端“帽”结构5,5-三磷酸键7-甲基鸟苷第29页/共42页真核生物mRNA 5端“帽”结构第30页/共42页真核生物mRNA 5端加“帽”过程鸟苷酰转移酶磷酸水解酶鸟嘌呤-7-甲基转移酶2-O-甲基转移酶第31页/共42页（2） 3端加polyA 尾：AAUAAA：最主要的polyA信号Poly A聚合酶内切酶第32页/共42页（3） 内含子的剪切：大多数真核基因是断裂基因，其转录产物中同时含有内含子（插入序列）和外显子（编码序列）。在mRNA的后加工过程中，将通过拼接（splicing）去除内含子，使外显子成为连续序列。第33页/共42页真核生物的mRNA剪切外显子内含子第34页/共42页初级转录物中间体剪接的RNA内含子外显子真核生物的mRNA剪切模式（1）第35页/共42页2,5-磷酸二酯键真核生物的mRNA剪切模式（2）第36页/共42页相同的转录产物，不同的剪接方式，最终可生成不同的蛋白质降钙素甲状腺脑降钙素基因相关肽 第37页/共42页真核生物mRNA剪切举例卵清蛋白第38页/共42页逆转录 逆转录：是指以RNA为模板合成DNA的过程。，催化逆转录反应的酶称为逆转录酶，也称为RNA指导的DNA