第17章RNA合成

1、概概 述述 一、一、RNARNA的生理功能的生理功能 DNA DNA将携带的遗传信息转到将携带的遗传信息转到RNARNA分子中，分子中，RNARNA分分子以其信息指导蛋白质的合成子以其信息指导蛋白质的合成 二、二、RNARNA合成概况合成概况 在生物界，在生物界，RNARNA合成有两种方式：一是合成有两种方式：一是DNADNA指导指导的的RNARNA合成，此为生物体内的主要合成方式。另一种合成，此为生物体内的主要合成方式。另一种是是RNARNA指导的指导的RNARNA合成，此种方式常见于病毒。转录合成，此种方式常见于病毒。转录产生的初级转录本是产生的初级转录本是RNARNA前体（前体（RNA

2、precursorRNA precursor），），需经加工过程（需经加工过程（processingprocessing）方具有生物学活性）方具有生物学活性 转转录录RNADNA 第一节第一节 转录转录 二、原核生物的转录二、原核生物的转录（一）原核生物的（一）原核生物的RNARNA聚合酶聚合酶 亚基亚基分子量分子量功能功能160 000与与DNA模板结合模板结合150 000识别起始点和催化识别起始点和催化70 000识别起始点识别起始点36 000全酶组装，全酶识别启全酶组装，全酶识别启动子动子w11 000不明不明 RNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶不要引物不要引物（产物（产物5端多为

3、端多为A或或G）需要需要全保留复制全保留复制（DNA双链做模板）双链做模板）半保留复制半保留复制（DNA单链作模板）单链作模板）无校对功能无校对功能（无外切酶活性）（无外切酶活性）有有RNA聚合酶聚合酶 与与DNA聚合酶的区别聚合酶的区别 亚基在转录合成亚基在转录合成8-9个个bp后，从全酶脱落，与其他核心后，从全酶脱落，与其他核心酶结合并用于下一轮转录酶结合并用于下一轮转录目目 录录5 3 1. 不依赖不依赖 因子的转录终止信号因子的转录终止信号DNA模板上靠近终止处，有些特殊碱基序列，转录模板上靠近终止处，有些特殊碱基序列，转录出出RNA后，后，RNA产物形成特殊的结构产物形成特殊的结构来

4、终止转录。来终止转录。5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.35UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3RNA 5 TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT.3 DNA UUUU.UUUU.5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3发夹发夹(hairpin)结构结构5 pppG5 3 3 5 RN

5、A-polTOHAAAUUUOHUUUOHATP2. 依赖依赖 因子的转录终止因子的转录终止 因子与正在合成的因子与正在合成的RNA结合结合在在ATP供能条件下，沿合成方向移动供能条件下，沿合成方向移动接近终点时接近终点时RNA合成减速，合成减速， 因子追上来，转录终止，释放因子追上来，转录终止，释放RNA5GCAGTACATGTC 33 c g t g a t g t a c a g 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C编码链编码链模板链模板链mRNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译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

6、构基因结构基因转录方向转录方向转录方向转录方向DNADNA复制与转录的比较复制与转录的比较 复复 制制 转转 录录相相同同点点模模 板板 两股链均复制两股链均复制 模板链转录模板链转录合成方式合成方式 半保留复制半保留复制 不对称转录不对称转录原原 料料 dNTP NTPdNTP NTP聚合酶聚合酶 DNADNA聚合酶聚合酶 RNARNA聚合酶聚合酶碱基配对碱基配对 A-TA-T，G-C A-G-C A-U U，T-T-A A，G-CG-C产产 物物 半保留的双链半保留的双链DNA DNA 单链单链RNARNA 引引 物物 有有 无无不不同同点点以以DNADNA为模板为模板遵循遵循碱基配对碱基

7、配对原则原则都需都需依赖依赖DNADNA的聚合酶的聚合酶聚合过程都是生成聚合过程都是生成磷酸二酯键磷酸二酯键新链合成方向为新链合成方向为5353蛋蛋白白激激酶酶活活性性，使使CTD磷磷酸酸化化TFHATPase57（ ） 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

8、化TFHATPase57（ ） 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POL-TFFHEABTBPTAFTATAPOL-TFFBTBPTAFTATAHECTD-PA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

9、子 翻译起始点翻译起始点内内含含子子 OCT-1 OCT-1：ATTTGCAT八聚体八聚体乳糖操纵子乳糖操纵子调节基因调节基因启动子启动子操纵基因操纵基因结构基因结构基因A操纵子（操纵子（operon）BC原核生物的多顺反子原核生物的多顺反子真核生物的单顺反子真核生物的单顺反子非编码序列非编码序列核蛋白体结合位点核蛋白体结合位点起始密码子起始密码子终止密码子终止密码子编码序列编码序列PPPPPP5 3 3 蛋白质蛋白质PPPPPPmG -5 5 3 3 蛋白质蛋白质1. 5 加加 帽帽(m7GpppGp )O-CH3CABD真核真核mRNAmRNA前体转录后加工前体转录后加工( (以卵清蛋白以

10、卵清蛋白mRNAmRNA的转录为例的转录为例) )53UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5OHE1AAG-O P-OE2UGOPOO-P-OE1E2+AAG-OHUGOPOintronOP-O-GUAAG-OP-OE1E22-OHDNAmRNA甲基化作用甲基化作用专一核酸专一核酸切酶切酶原核生物中原核生物中rRNArRNA前体的加工前体的加工17StRNA25SP5P23P16专一核酸外切酶专一核酸外切酶专一核酸外切酶专一核酸外切酶tRNA5S RNA23SRNA16SRNAa a、切除、切除tRNAtRNA前体两端多余的序列

11、：前体两端多余的序列： 55端切除几到端切除几到1010个核苷酸。个核苷酸。b、末端添加：、末端添加：3-端添加端添加CCA序列。序列。c、修饰：形成稀有碱基如、修饰：形成稀有碱基如DH2 。RNAase DRNAase PRNAase FRNAase PRNAase FRNAase DACC与原核有区别：与原核有区别： 真核真核tRNAtRNA前体中无二聚体和多聚体前体中无二聚体和多聚体 增加了剪接内含子的过程增加了剪接内含子的过程 都要加都要加CCA CCA 加工过程加工过程多余部分剪切多余部分剪切加加CCA CCA 内含子的切除内含子的切除 连接外显子连接外显子 修饰碱基修饰碱基Prim

12、ary transcripts of tRNAMature tRNA2. 真核生物tRNA的加工的加工ligaseNucleotidyl transferaseRNAaseP、内切酶内切酶tRNA核苷酸转移酶、核苷酸转移酶、连接酶连接酶ADPATP碱基修饰碱基修饰（2）还原反应）还原反应 如：如：U DHU （3）核苷内的转位反应）核苷内的转位反应 如：如：U （4）脱氨反应）脱氨反应 如：如：A I 如：如：A Am（1）甲基化）甲基化（1 1）（1 1）（3 3）（2 2）（4 4）概念概念转录后的转录后的RNA在编码区发生碱基的加入在编码区发生碱基的加入,丢失丢失,转换转换特点：特点：（四）（四） RNA编辑（编辑（editing）编辑的生物学意义编辑的生物学意义