八十RNA生物合成

1、目的要求目的要求第1页/共39页第2页/共39页一、转录的定义及与复制的比较一、转录的定义及与复制的比较1.1.转录的定义转录的定义 以以DNADNA为模板，以四种核糖核苷酸为原料，在为模板，以四种核糖核苷酸为原料，在RNARNA聚合酶催化下，合成聚合酶催化下，合成RNARNA的过程。的过程。2.2.转录与复制的比较转录与复制的比较第3页/共39页二、参与转录的物质二、参与转录的物质（一）（一）DNADNA模板模板（二）（二）RNARNA聚合酶聚合酶（三）（三）合成合成RNARNA的原料的原料（四）（四）终止因子（终止因子（因子）因子）第4页/共39页（一）模板（一）模板三种三种RNARNA都

2、是以都是以DNADNA为模板，为模板，RNARNA聚合酶是以其中的一条链的某聚合酶是以其中的一条链的某一节段为模板，该链称为模板链，另一条链为编码链一节段为模板，该链称为模板链，另一条链为编码链 。第5页/共39页模板模板第6页/共39页（二）（二）RNARNA聚合酶聚合酶1.1. 原核生物原核生物RNARNA聚合酶聚合酶 由五个亚基构成：由五个亚基构成： 2 2 2 2 构成核心酶，与构成核心酶，与 因子一起构成全酶因子一起构成全酶 因子可帮助辨认转录起因子可帮助辨认转录起始位点。始位点。 核心酶催化核心酶催化3 3,5,5- -磷酸二磷酸二酯键的形成合成酯键的形成合成RNARNA。 RNA

3、聚合酶亚单位示意图 第7页/共39页原核生物原核生物RNARNA聚合酶亚基的功能聚合酶亚基的功能 识别并结合上游启动子元件，决定哪些基因被转录 含活性中心，催化3,5-磷酸二酯键的形成 结合DNA模板，解链 协助核心酶识别并结合启动子元件，辨认转录起始位点 未知第8页/共39页（二）（二）RNARNA聚合酶聚合酶2.2. 真核生物真核生物RNARNA聚合酶聚合酶分类分类分布分布作用作用RNARNA聚合酶聚合酶(A)A)核仁核仁2828S S、18S18S、5.8SrRNA5.8SrRNA共同前体共同前体4545SRNASRNA的合成的合成RNARNA聚合酶聚合酶(B)B)核质核质各种各种mRN

4、AmRNA前体的合成和前体的合成和U U1 1U U1313snRNAsnRNA前体（前体（U U6 6snRNAsnRNA除外）的合成除外）的合成RNARNA聚合酶聚合酶(C)C)核质核质各种各种tRNAtRNA、5SrRNA5SrRNA、U U6 6snRNAsnRNA以及非以及非U U族族snRNAsnRNA等前体的合成等前体的合成第9页/共39页真核生物真核生物RNARNA聚合聚合酶与大肠酶与大肠杆菌杆菌RNARNA聚合酶的聚合酶的比较比较第10页/共39页真核生物真核生物RNA-pol的大亚基蛋白质的的大亚基蛋白质的C端氨基酸序列为端氨基酸序列为( (YSPTSPS，酪丝脯苏丝脯丝，

5、酪丝脯苏丝脯丝) )n，不同物种不同物种n值不同，是由含值不同，是由含羟基氨基酸为主体的重复序列，称为羟基氨基酸为主体的重复序列，称为羧基末端结构域（羧基末端结构域（CTD）。第11页/共39页（三）合成（三）合成RNARNA的原料的原料四种核苷三磷酸：四种核苷三磷酸：ATP、GTP、CTP、UTP二价金属离子：二价金属离子：Mg2+、Mn2+是是RNA聚合酶的必需辅助因子。聚合酶的必需辅助因子。第12页/共39页（四）终止因子（四）终止因子（ 因子因子 ） 因子在特殊的位点上停止因子在特殊的位点上停止RNARNA的合成，又叫终止蛋白。的合成，又叫终止蛋白。第13页/共39页一、转录起始一、转

6、录起始1 1、启动子启动子2 2、原核生物的转录起始原核生物的转录起始3 3、真核生物的转录起始真核生物的转录起始第14页/共39页1 1、启动子、启动子启动子启动子( (promoter, P)promoter, P)是指能被是指能被RNARNA聚合酶识别、结合并启动基聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段因转录的一段DNADNA序列，位于转录起始点的上游。序列，位于转录起始点的上游。不同的启动子启动转录的活性不同，在原核生物和真核生物的不同的启动子启动转录的活性不同，在原核生物和真核生物的启动子序列中都有一些保守序列。启动子序列中都有一些保守序列。第15页/共39页1 1、启动子、启动子原核

7、生物启动子：原核生物启动子：-10-10bpbpTATAATTATAAT（PribnowPribnow盒盒）-35bp-35bpTTGACATTGACA真核生物启动子：真核生物启动子：-25-25-30-30bpbpTATATATA盒（即盒（即HognessHogness盒）盒）-30-30-110-110bpbpCAATCAAT盒和盒和GCGC盒盒第16页/共39页原原核核生生物物启启动动子子第17页/共39页真真核核生生物物启启动动子子第18页/共39页2 2、原核生物的转录起始、原核生物的转录起始RNARNA聚合酶以全酶形式与双链聚合酶以全酶形式与双链DNADNA结合，通过结合，通过 因

8、子识别模板链因子识别模板链并与启动子结合形成复合物，然后进行解链。以四种核苷三磷并与启动子结合形成复合物，然后进行解链。以四种核苷三磷酸为原料，按碱基配对的原则结合到模板链上，第一个多为酸为原料，按碱基配对的原则结合到模板链上，第一个多为ATPATP。第19页/共39页RNARNA聚合酶与启动子的结合聚合酶与启动子的结合第20页/共39页3、真核生物的转录起始、真核生物的转录起始真核生物的转录起始较原核生物复杂得多，需要转录因子（真核生物的转录起始较原核生物复杂得多，需要转录因子（TFTF）的参与，同时还需要很多其他的辅助因子的帮助才能启动转录。的参与，同时还需要很多其他的辅助因子的帮助才能启

9、动转录。其中参与其中参与RNARNA聚合酶聚合酶合成合成mRNAmRNA的转录因子为的转录因子为TFTF，包括有，包括有TFTFA A、TFTFB B、TFTFD D、TFTFE E、TFTFF F。TFTFD D能通过能通过TATATATA盒结盒结合亚基合亚基( (TBP)TBP)和与启动子的和与启动子的TATATATA盒结合。盒结合。第21页/共39页第22页/共39页第23页/共39页二、延长阶段二、延长阶段当合成大约当合成大约8 8个寡核苷酸时，个寡核苷酸时， 因子即脱离核心酶。核心酶在因子即脱离核心酶。核心酶在DNADNA链上不断滑动，每滑动一个核苷酸距离，即有一个与模板链链上不断滑

10、动，每滑动一个核苷酸距离，即有一个与模板链互补的互补的5 5- -NTPNTP进入，形成进入，形成3 3,5,5- -磷酸二酯键。合成的方向是磷酸二酯键。合成的方向是5 53 3，在模板链上滑动的方向则是，在模板链上滑动的方向则是3 35 5。 第24页/共39页核核苷苷酸酸链链的的延延伸伸第25页/共39页 转录泡转录泡第26页/共39页三、终止阶段三、终止阶段 模板模板DNADNA具有终止信号，它是特殊的碱基顺序，可被具有终止信号，它是特殊的碱基顺序，可被RNARNA聚合酶聚合酶或或 因子识别，转录终止。新合成的因子识别，转录终止。新合成的RNARNA、核心酶、核心酶、 因子均从模因子均从

11、模板链上释放出来。核心酶又与板链上释放出来。核心酶又与 因子结合构成全酶。因子结合构成全酶。第27页/共39页不依赖于不依赖于因子的终止子（强终止子）因子的终止子（强终止子）不依赖于不依赖于因子的终止子有两个特征因子的终止子有两个特征: :DNADNA顺序有富含顺序有富含GCGC的反向重复序列，位于的反向重复序列，位于RNA3RNA3端之前端之前15-2015-20核核苷酸处，苷酸处，DNADNA模板链中在反向重复序列之后有一串约模板链中在反向重复序列之后有一串约6 68 8个个A A，转录为转录为RNA3RNA3端的端的U U。第28页/共39页强强终终止止子子第29页/共39页不不依依赖赖

12、于于因因子子的的转转录录终终止止第30页/共39页依赖于依赖于因子的转录终止因子的转录终止依赖于依赖于因子的终止子也可以形成发夹结构，但是后面没有不因子的终止子也可以形成发夹结构，但是后面没有不依赖依赖的终止子特有的多聚的终止子特有的多聚dAdA序列。序列。 因子先与转录生成的因子先与转录生成的RNARNA结合，借助水解结合，借助水解ATPATP的能量向前移动，的能量向前移动，即追赶即追赶RNARNA聚合酶，当转录生成的聚合酶，当转录生成的RNARNA形成发夹结构时，使形成发夹结构时，使因因子追赶上子追赶上RNARNA聚合酶，导致聚合酶，导致RNA-DNARNA-DNA之间的结合不稳定，使之间

13、的结合不稳定，使RNARNA脱离模板。脱离模板。第31页/共39页依依赖赖于于因因子子的的转转录录终终止止第32页/共39页四、转录的特点四、转录的特点 1.1. 不对称性不对称性2.2. 具有方向性具有方向性 第33页/共39页真核生物真核生物mRNAmRNA的转录后加工修饰的转录后加工修饰第34页/共39页原核生物前体原核生物前体tRNAtRNA的转录后加工的转录后加工原核生物原核生物的加工包的加工包括括55和和33旁序列的旁序列的切除和个切除和个别碱基的别碱基的修饰。修饰。第35页/共39页真核生物的前体真核生物的前体tRNAtRNA的转录后加工的转录后加工第36页/共39页原核生物前体

14、原核生物前体rRNArRNA转录后加工转录后加工第37页/共39页真核真核生物生物前体前体rRNArRNA的转的转录后录后加工加工第38页/共39页四、核酶在转录修饰中的作用四、核酶在转录修饰中的作用核酶概念的提出：在研究四膜虫时发现，其核酶概念的提出：在研究四膜虫时发现，其rRNArRNA能进行自我剪能进行自我剪接，在没有蛋白质的情况下，剪接反应仍可完成。因此，将这接，在没有蛋白质的情况下，剪接反应仍可完成。因此，将这种具有催化作用的种具有催化作用的RNARNA命名为核酶。命名为核酶。其二级结构为槌头结构，这是核酶起作用的结构要求。其二级结构为槌头结构，这是核酶起作用的结构要求。第39页/共

15、39页真真核核生生物物启启动动子子第18页/共39页3、真核生物的转录起始、真核生物的转录起始真核生物的转录起始较原核生物复杂得多，需要转录因子（真核生物的转录起始较原核生物复杂得多，需要转录因子（TFTF）的参与，同时还需要很多其他的辅助因子的帮助才能启动转录。的参与，同时还需要很多其他的辅助因子的帮助才能启动转录。其中参与其中参与RNARNA聚合酶聚合酶合成合成mRNAmRNA的转录因子为的转录因子为TFTF，包括有，包括有TFTFA A、TFTFB B、TFTFD D、TFTFE E、TFTFF F。TFTFD D能通过能通过TATATATA盒结盒结合亚基合亚基( (TBP)TBP)和与

16、启动子的和与启动子的TATATATA盒结合。盒结合。第21页/共39页第22页/共39页二、延长阶段二、延长阶段当合成大约当合成大约8 8个寡核苷酸时，个寡核苷酸时， 因子即脱离核心酶。核心酶在因子即脱离核心酶。核心酶在DNADNA链上不断滑动，每滑动一个核苷酸距离，即有一个与模板链链上不断滑动，每滑动一个核苷酸距离，即有一个与模板链互补的互补的5 5- -NTPNTP进入，形成进入，形成3 3,5,5- -磷酸二酯键。合成的方向是磷酸二酯键。合成的方向是5 53 3，在模板链上滑动的方向则是，在模板链上滑动的方向则是3 35 5。 第24页/共39页不依赖于不依赖于因子的终止子（强终止子）因子的终止子（强终止子）不依赖于不依赖于因子的终止子有两个特征因子的终止子有两个特征: