生物信息的传递(上)

1、第三章第三章 生物信息的传递（上）生物信息的传递（上）从从DNA到到RNAReverse transcription第一节 RNA的转录转录的基本过程转录的基本过程转录机器的主要成分转录机器的主要成分其中模板链（其中模板链（template strand）也叫反义链也叫反义链(antisense strand)与模板链互补的链因为与与模板链互补的链因为与RNA链碱基序列相同，所以叫编码链碱基序列相同，所以叫编码链（链（coding strand）叫正义链（叫正义链（ sense strand）。）。533355DNARNA转录方向转录方向反义链反义链 模板链、模板链、 （）链（）链正义链、正义

2、链、 编码链、编码链、（+）链）链转录：以转录：以DNA为模板合成为模板合成RNA的过程的过程 一、转录的基本过程一、转录的基本过程1. 模板识别模板识别2. 转录起始转录起始3. 转录延伸转录延伸4. 转录终止转录终止1、模板识别、模板识别RNA聚合酶聚合酶与与启动子启动子DNA双链相双链相互互作用作用并与之相并与之相结合结合的过程的过程识别序列识别序列结合序列结合序列起始位点起始位点启动子启动子RNARNA聚合酶聚合酶（全酶）（全酶）原核原核生物生物结结合合 真核生物的转录起始是在真核生物的转录起始是在转录因子转录因子的的协助下，协助下，RNA聚合酶辨认结合转录起聚合酶辨认结合转录起始点上

3、游的始点上游的DNA序列序列 (启动子启动子)，生成，生成起始复合物。起始复合物。TF II FRNA聚合酶TF II DTATADNATF II ATF II BTF II E转录前起始复合物 因子辨认起始点因子辨认起始点RNA聚合酶全酶结合到起始点聚合酶全酶结合到起始点 打开双链打开双链RNA链合成开始链合成开始 因子脱落，因子脱落，RNA链延长链延长2、转录起始、转录起始原核生物：真核生物：3、转录延伸、转录延伸4、转录终止、转录终止TranscriptionRNA polymerase,RNA聚合酶聚合酶closed promoter complex,封闭的启动子复合物封闭的启动子复合

4、物open promoter complex,开放的启动子复合物开放的启动子复合物initiationelongationterminationRNA productRNA chains are synthesized in a 5 to 3 direction二、转录机器的主要成分二、转录机器的主要成分1. RNA聚合酶聚合酶2. 转录复合物转录复合物1、RNA聚合酶聚合酶 (1) E.Coli RNA聚合酶聚合酶 全酶全酶: 2 核心酶：核心酶：2 2（全酶全酶 holoenzyme）=2+(2) (2) 真核生物的真核生物的RNARNA聚合酶聚合酶三种不同的三种不同的RNA聚合酶聚合酶根

5、据它们对根据它们对-鹅膏蕈碱（鹅膏蕈碱（- amanitin）的敏感性不同分为的敏感性不同分为RNA聚合酶聚合酶I、II、III。 对抑制物的敏感性对抑制物的敏感性 酶的种类酶的种类 真核生物真核生物RNARNA聚合酶聚合酶 对高浓度对高浓度-鹅膏蕈碱敏感鹅膏蕈碱敏感 RNARNA聚合酶聚合酶III III 对低浓度对低浓度-鹅膏蕈碱敏感鹅膏蕈碱敏感 RNARNA聚合酶聚合酶II II 对对-鹅膏蕈碱不敏感鹅膏蕈碱不敏感 RNARNA聚合酶聚合酶I I 真核生物真核生物RNA聚合酶聚合酶2、转录复合物、转录复合物原原核核生生物物真真核核生生物物+1转录起点转录起点增强子增强子n-10 sign

6、al (TATA box,Pribnow box)n -35 signal（ TTGACA ）n transcription start site操纵子操纵子-35区区-10区区+1trptRNAlacrecAaraTyr TTTACA .N16.TATGAT.N7.A. TTTACA.N17.TATGTT.N6.A. TTGATA.N16.TATAAT.N7.A. CTGACG.N18.TACTGT.N6.A. .TTGACA.N17.TTAACT.N7.A.TTGACATATAATPun1）-25bp-30bp TATA box DNA解链开始转解链开始转录位置录位置n2）CAAT box

7、 -75左右，左右，RNA聚合酶结合有关聚合酶结合有关n3）更上游）更上游 GC box 转录因子结合其上转录因子结合其上n4）增强子）增强子ATATAACCAATGCCACACCC 或或GGGCGGG+1转录起点转录起点TATA boxCAAT boxGC box增强子增强子-35 -25-80 -70-110 -80 promoter model( RNA Pol II)Initiation of pol genes transcriptionUBFUBFSL1POL NOTE: UBF-upstream binding factor SL1-selectivity factor Pol

8、gene+1内启动子内启动子A box+50+65C box+81+995s rRNA gene大沟和小沟：大大沟和小沟：大沟中碱基的差异很沟中碱基的差异很易被识别，是蛋白易被识别，是蛋白质结合特异质结合特异DNA序列的位点。序列的位点。RNA聚合酶全酶与启动子聚合酶全酶与启动子区闭合双链区闭合双链DNA结合形成结合形成二元闭合复合物（全酶、二元闭合复合物（全酶、模板模板DNA）再解链为二元开链复合物，再解链为二元开链复合物，转录起始，形成三元复合转录起始，形成三元复合物（全酶、模板物（全酶、模板DNA、新新生生RNA），）， 因子释放，因子释放，RNA合成开始：合成开始：Transcript

9、ionRNA polymerase,RNA聚合酶聚合酶closed promoter complex,封闭的启动子复合物封闭的启动子复合物open promoter complex,开放的启动子复合物开放的启动子复合物initiationelongationterminationRNA productRNA chains are synthesized in a 5 to 3 direction -10区与-35区的最佳间距大约是1619bp. 下降突变（TATAATAATAAT） 上升突变（TATGTTTATATT）1 1） 能能远距离远距离增强启动子的活性；增强启动子的活性；2 2） 在启

10、动子的在启动子的上游和下游上游和下游均起作用；均起作用；3 3） 无方向无方向性；性；4 4） 对启动子的影响对启动子的影响无无严格的专一性。严格的专一性。UPE/UAS（一）原核与真核生物启动子结构的差异（一）原核与真核生物启动子结构的差异 原核生物启动区范围较小原核生物启动区范围较小-7-10区的区的TATAAT（Pribnow区）区）-35区区TTGACA区区 真核生物基因调控区较大真核生物基因调控区较大-20-30区的区的TATAA/TA(Hogness)-7078区区CCAAT区区更上游的更上游的GC盒盒增强子增强子（二）真核（二）真核启动子结构对转录的影响启动子结构对转录的影响 T

11、ATA区主要作用使转录精确地起始区主要作用使转录精确地起始 除去或突变后，转录产物下降但不明显除去或突变后，转录产物下降但不明显 RNA的产物起始点不固定的产物起始点不固定CAAT和和GC区主要控制转录起始频率区主要控制转录起始频率 不参与起始位点的确定不参与起始位点的确定 对转录起始频率影响最大对转录起始频率影响最大（三）（三）真核真核启动子的多元性启动子的多元性 mRNA 肽链肽链原核（多顺反子）原核（多顺反子）真核（单顺反子）真核（单顺反子）两个顺反子之间距离较远 两个顺反子之间距离较近SD sequenceAUG10basesUAAGGAGGU:complementary with 5

12、The site for ribosome binding SD sequenceppGpi5+GpppG5+ppi 有利于核糖体对有利于核糖体对mRNA的识别的识别，Cap0必需必需帽子结构具有帽子结构具有增强翻译效率增强翻译效率的作用：的作用：增加增加mRNA的稳定性的稳定性，避免核酸酶的作用，避免核酸酶的作用RNARNA转录延伸阶段特点转录延伸阶段特点RNARNA聚合酶聚合酶 结合于新合成的RNA链，借助的能量沿RNA 链运动，当RNA 聚合酶遇终止子停止时， 因子追上酶，促使转录终止。UUUUUUUU调节区调节区 结构基因结构基因 trpROP前导序列前导序列 衰减子区域衰减子区域 U

13、UUU前导前导mRNA1234衰减子结构衰减子结构 终止密码子终止密码子 形成发夹结构能力强弱：形成发夹结构能力强弱： 序列序列1/21/2序列序列2/32/3序列序列3/4 3/4 trp 密码子密码子 UUUU衰减子作用衰减子作用外显子外显子（exonexon or or extronextron）：）：真核细胞基因真核细胞基因DNADNA中中的的编码序列编码序列，这部分序列可，这部分序列可转录为转录为RNARNA，并翻译成并翻译成蛋白质，也称表达序列。蛋白质，也称表达序列。 内含子内含子（intronintron）：）：真核细胞基因真核细胞基因DNADNA中的不编码中的不编码序列，这部分

14、序列序列，这部分序列并不编码蛋白质并不编码蛋白质，又称间隔序列。，又称间隔序列。 将转录形成的将转录形成的mRNA前体（前体（pre-mRNA）中的内含子剪除，将外显子连接起来的加工中的内含子剪除，将外显子连接起来的加工过程过程真核生物断裂（不连续）基因在表达过真核生物断裂（不连续）基因在表达过程中时必须经历的步骤程中时必须经历的步骤snRNA：(small nuclear RNA) 100-300 核苷酸，以核苷酸，以U分类：分类：U1-6snRNP：(small nuclear ribonucleoprotein) 作为作为mRNA剪切的场所。剪切的场所。hnRNA：(heterogeno

15、us nuclear RNA) mRNA原始转录产物或前体原始转录产物或前体 mRNA 的剪接 套索剪切模式套索剪切模式 内含子有 5 GUAG 3 5GU U1-snRNA 结合 3AG 分支点 A U2-snRNA 结合 U1-snRNA, U2-snRNA等形成剪接体将内含子切除hnRNA的内含子两端的内含子两端5GUAG-OH3与与U1,U2配对结合配对结合GOH3 G5 OH5 3 GOH414G 3995 3 3955 3 E1E2I5 3 L19RNA具有催化活具有催化活性的片段性的片段I 型自我剪接内含子型自我剪接内含子自我剪接型内含子自我剪接型内含子II 型自我剪接内含子型自我剪接内含子RNA的可变剪接的可变剪接(选择性剪接选择性剪接) 可变剪接是指同一基因转录形成的可变剪接是指同一