第3章生物信息的传递(上)

1、第第3章章 生物信息的传递生物信息的传递(上上)从从DNA到到RNA教学目的：教学目的： 1. 掌握掌握RNA转录的基本过程。转录的基本过程。 2. 熟悉熟悉RNA聚合酶的催化特点。聚合酶的催化特点。 3. 熟悉原核生物与真核生物转录产物的异同。熟悉原核生物与真核生物转录产物的异同。 4. 熟悉原核生物与真核生物熟悉原核生物与真核生物mRNA的特征。的特征。 5. 了解真核生物了解真核生物RNA的转录后加工方式与过程。的转录后加工方式与过程。教学重点：教学重点： RNA转录的基本过程和转录的基本过程和RNA聚合酶的催化特点。聚合酶的催化特点。第第3章章 生物信息的传递生物信息的传递(上上)从从

2、DNA到到RNA 3.1 RNA的结构、分类和功能的结构、分类和功能 3.2 DNA转录的基本过程转录的基本过程 3.3 RNA聚合酶聚合酶 3.4 启动子与转录起始启动子与转录起始 3.5 原核生物与真核生物转录产物比较原核生物与真核生物转录产物比较 3.6 原核生物与真核生物原核生物与真核生物mRNA的特征比较的特征比较 3.7 真核生物真核生物RNA的转录后加工的转录后加工 3.8 RNA的编辑、再编码和化学修饰的编辑、再编码和化学修饰DNA序列是遗传信息的贮存者，它通过自主复制序列是遗传信息的贮存者，它通过自主复制得到永存，并通过转录生成信使得到永存，并通过转录生成信使RNA、翻译生成

3、、翻译生成蛋白质的过程来控制生命现象。蛋白质的过程来控制生命现象。基因表达包括基因表达包括转录转录和和翻译翻译两个阶段。两个阶段。转录转录是指拷贝出一条与是指拷贝出一条与DNA链序列完全相同的链序列完全相同的RNA单链的过程，是基因表达的核心步骤。单链的过程，是基因表达的核心步骤。翻译翻译是指以新生的是指以新生的mRNA为模板，把核苷酸三联为模板，把核苷酸三联遗传密码子翻译成氨基酸序列、合成多肽链的过遗传密码子翻译成氨基酸序列、合成多肽链的过程，是基因表达的最终目的。程，是基因表达的最终目的。编码链编码链(有意义链有意义链)与与mRNA序列相同的序列相同的DNA单链。单链。模板链模板链(反义链

4、反义链)指导指导mRNA合成的合成的DNA单链。单链。不对称转录：不对称转录：RNA只转录只转录DNA的模板链。的模板链。DNA模板-mRNA-多肽链 之间的共线性关系3.1 RNA的结构、分类和功能的结构、分类和功能RNA主要以单链形式存在于细胞中。碱基主要有主要以单链形式存在于细胞中。碱基主要有A、G、C、U。RNA链可自身折叠形成局部双螺旋。主要是链可自身折叠形成局部双螺旋。主要是A-U、G-C配对，偶而有配对，偶而有G-U配对。配对。RNA双螺旋的大小双螺旋的大小沟差异不大，不适合与蛋白质进行序列特异性相沟差异不大，不适合与蛋白质进行序列特异性相互作用。互作用。RNA可折叠形成复杂的三

5、级结构。可折叠形成复杂的三级结构。RNA主链上的主链上的未配对区可自由旋转，以及不规则的碱基配对。未配对区可自由旋转，以及不规则的碱基配对。3.1.1 RNA的结构特点的结构特点3.1.2 RNA的种类和功能的种类和功能mRNA：编码了一个或多个多肽链序列。：编码了一个或多个多肽链序列。tRNA：把：把mRNA上的遗传信息变为多肽中的氨基上的遗传信息变为多肽中的氨基酸信息。酸信息。rRNA：是核糖体中的主要成分。：是核糖体中的主要成分。hnRNA：由：由DNA转录生成的原始转录产物。转录生成的原始转录产物。snRNA：核小：核小RNA，在前体，在前体mRNA加工中，参与去加工中，参与去除内含子

6、。除内含子。snoRNA：核仁小：核仁小RNA，主要参与，主要参与rRNA及其它及其它RNA的修饰、加工、成熟等过程。的修饰、加工、成熟等过程。scRNA：细胞质小：细胞质小RNA在蛋白质合成过程起作用。在蛋白质合成过程起作用。3.2 DNA转录的基本过程转录的基本过程RNA链合成的特点：链合成的特点：新链合成方向新链合成方向5 3 。DNA模板链方向模板链方向3 5 。以以DNA双链中的反义链双链中的反义链(模板链模板链)为模板。为模板。RNA聚合酶以四种核苷三磷酸聚合酶以四种核苷三磷酸(NTP)为底物。为底物。DNA模板链与模板链与RNA链之间的碱基配对规则：链之间的碱基配对规则：A-U、

7、T-A、G-C、C-G。各核苷酸之间通过各核苷酸之间通过3 , 5 磷酸二酯键相连。磷酸二酯键相连。RNA聚合酶不需要引物，可从头合成聚合酶不需要引物，可从头合成RNA。RNA链带有与链带有与DNA编码链相同的序列编码链相同的序列(UT)。RNA转录的基本过程：模板识别、转录起始、转转录的基本过程：模板识别、转录起始、转录延伸和转录终止。录延伸和转录终止。3.2.1 模板识别模板识别模板识别是指模板识别是指RNA聚合酶与启动子聚合酶与启动子DNA双链相互双链相互作用并与之相结合的过程。作用并与之相结合的过程。启动子是基因转录起始所必需的一段启动子是基因转录起始所必需的一段DNA序列。序列。真核

8、细胞中模板识别与原核细胞不同。真核细胞中模板识别与原核细胞不同。真核生物真核生物RNA聚合酶不能直接识别基因的启动子聚合酶不能直接识别基因的启动子区，需要转录调控因子区，需要转录调控因子(辅助蛋白辅助蛋白)按特定顺序结按特定顺序结合于启动子上，合于启动子上，RNA聚合酶才能与之结合并形成聚合酶才能与之结合并形成复杂的转录前启始复合物。复杂的转录前启始复合物。3.2.2 转录起始转录起始RNA聚合酶结合到启动子上后，使启动子附近的聚合酶结合到启动子上后，使启动子附近的DNA双链解旋并解链，形成转录泡以便底物核苷双链解旋并解链，形成转录泡以便底物核苷酸与模板上的碱基配对。酸与模板上的碱基配对。转录

9、起始是转录起始是RNA链上第一个磷酸二酯键的产生。链上第一个磷酸二酯键的产生。转录起始可分为转录起始可分为3个阶段：个阶段：RNA聚合酶全酶与启动子结合形成封闭复合物。聚合酶全酶与启动子结合形成封闭复合物。DNA构象改变，封闭复合物转变成开放复合物。构象改变，封闭复合物转变成开放复合物。开放复合物与最初两个开放复合物与最初两个NTP结合形成磷酸二酯键，转结合形成磷酸二酯键，转变成变成RNA聚合酶、聚合酶、DNA和新和新RNA三元复合物。三元复合物。3.2.3 转录延伸转录延伸当当RNA聚合酶催化新生聚合酶催化新生RNA链长达链长达910核苷酸时，核苷酸时，因子从全酶上脱落下来。因子从全酶上脱落

10、下来。核心酶沿核心酶沿DNA模板链移动使新生模板链移动使新生RNA链不断伸长，链不断伸长，这个过程称为转录延伸。这个过程称为转录延伸。全酶构象是与全酶构象是与DNA专一结合所要求的，核心酶就失专一结合所要求的，核心酶就失去了对去了对DNA特异性序列的识别和结合能力。特异性序列的识别和结合能力。在延伸阶段，底物在延伸阶段，底物NTP不断被添加到不断被添加到RNA链的链的3 -OH端。端。DNA双链不断解开，双链不断解开，RNA新链继续延伸。新链继续延伸。由核心酶、由核心酶、DNA和新生和新生RNA组成的延伸复合物直组成的延伸复合物直到遇到转录终止信号时，才停止加入新的核苷酸。到遇到转录终止信号时

11、，才停止加入新的核苷酸。3.2.4 转录终止转录终止当当RNA链延伸到转录终止位点时，链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不聚合酶不再形成磷酸二酯键，再形成磷酸二酯键，RNA-DNA杂合双链分离，杂合双链分离，DNA恢复双链状态，而恢复双链状态，而RNA聚合酶和聚合酶和RNA链从模链从模板上释放出来，这就是转录的终止。板上释放出来，这就是转录的终止。转录的终止信号存在已经转录的转录的终止信号存在已经转录的RNA序列中，提供序列中，提供终止信号的这段终止信号的这段DNA序列称为终止子。序列称为终止子。终止子的主要特征：转录终止点前有一段富含终止子的主要特征：转录终止点前有一段富含G-C碱基对的回

12、文序列，能形成茎环或发卡结构；其后碱基对的回文序列，能形成茎环或发卡结构；其后有一段有一段48个寡聚个寡聚A序列。序列。转录终止分为不转录终止分为不依赖依赖因子和因子和依赖依赖因子两类。因子两类。有时转录遇到终止信号仍继续转录，称为抗终止。有时转录遇到终止信号仍继续转录，称为抗终止。原核细胞中的原核细胞中的RNA转录过程转录过程3.3 RNA聚合酶聚合酶大多数原核生物大多数原核生物RNA聚合酶的组成是相同的。聚合酶的组成是相同的。大肠杆菌大肠杆菌RNA聚合酶由聚合酶由2个个亚基、一个亚基、一个亚基、一亚基、一个个 亚基和一个亚基和一个亚基组成，称为核心酶。加上一亚基组成，称为核心酶。加上一个个

13、亚基后则成为聚合酶全酶亚基后则成为聚合酶全酶(见见P82表表3-2)。转录起始需要全酶，延伸过程仅需核心酶。转录起始需要全酶，延伸过程仅需核心酶。亚基与核心酶的组装及启动子识别有关，并参与亚基与核心酶的组装及启动子识别有关，并参与RNA聚合酶和部分调节因子的相互作用。聚合酶和部分调节因子的相互作用。由由和和 亚基组成了聚合酶的催化中心。亚基组成了聚合酶的催化中心。因子的作用是负责模板链的选择和转录的起始。因子的作用是负责模板链的选择和转录的起始。3.3.1 原核生物原核生物RNA聚合酶聚合酶3.3.2 真核生物生物真核生物生物RNA聚合酶聚合酶真核生物真核生物RNA聚合酶有聚合酶有3种种(见见

14、P83表表3-4)。RNA聚合酶聚合酶存在于细胞核的核仁中，转录产物存在于细胞核的核仁中，转录产物是是45S rRNA前体，经剪接修饰后生成除前体，经剪接修饰后生成除5S rRNA外的各种外的各种rRNA。RNA聚合酶聚合酶存在于细胞核质内，转录产物为存在于细胞核质内，转录产物为hnRNA，经加工后生成，经加工后生成mRNA。RNA聚合酶聚合酶 存在于细胞核质内，主要转录产物存在于细胞核质内，主要转录产物为为tRNA、5Sr RNA、snRNA。真核生物真核生物RNA聚合酶一般由聚合酶一般由816个亚基所组成，个亚基所组成，相对分子质量超过相对分子质量超过5105 。3.4 启动子与转录起始启

15、动子与转录起始启动子是一段位于结构基因启动子是一段位于结构基因5 端上游区的端上游区的DNA序列，序列，能活化能活化RNA聚合酶，使之与模板聚合酶，使之与模板DNA准确地结合，准确地结合，并具有转录起始的特异性。并具有转录起始的特异性。转录单位是一段从启动子开始至终止子结束的转录单位是一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。启动子区是序列。启动子区是RNA聚合酶的结合区，其结构关聚合酶的结合区，其结构关系到转录效率。转录起始点为嘌呤，多数为系到转录效率。转录起始点为嘌呤，多数为A。-10区保守序列区保守序列TATAAT，RNA聚合酶结合部位，聚合酶结合部位，形成开放启动复合体，使形成开放启动

16、复合体，使RNA聚合酶定向转录。聚合酶定向转录。-35区保守序列区保守序列TTGACA，RNA聚合酶识别位点。聚合酶识别位点。 亚基识别亚基识别-35序列，为转录选择模板链。序列，为转录选择模板链。3.4.1 启动子区的基本结构启动子区的基本结构原核生物启动子结构原核生物启动子结构3.4.2 RNA聚合酶与启动子区的识别和结合聚合酶与启动子区的识别和结合RNA聚合酶并不直接识别启动子区的碱基对，而是聚合酶并不直接识别启动子区的碱基对，而是通过氢键互补的方式加以识别。通过氢键互补的方式加以识别。在在RNA聚合酶与启动子相互作用的过程中，聚合酶聚合酶与启动子相互作用的过程中，聚合酶首先与启动子区双

17、链首先与启动子区双链DNA结合，形成二元闭合复合结合，形成二元闭合复合物，再经解链生成二元开链复合物。物，再经解链生成二元开链复合物。解链区一般在解链区一般在- -9+13之间，之间，RNA聚合酶与启动子结聚合酶与启动子结合的主要区域在其上游。合的主要区域在其上游。RNA聚合酶既是双链聚合酶既是双链DNA结合蛋白，又是结合蛋白，又是DNA单链单链结合蛋白。结合蛋白。-10区与区与-35区之间小于区之间小于15bp或大于或大于20bp都会降低启都会降低启动子的活性。将动子的活性。将TATAAT变成变成AATAAT将会大降低将会大降低转录水平，将转录水平，将TATGTT变为变为TATATT则提高效

18、率。则提高效率。3.4.3 增强子及其功能增强子及其功能能强化转录起始的能强化转录起始的DNA序列称为增强子，其特点：序列称为增强子，其特点：远距离效应。一般位于上游远距离效应。一般位于上游-200bp处。处。无方向性。可位于靶基因的上游、下游或内部。无方向性。可位于靶基因的上游、下游或内部。顺式调节。只调节位于同一染色体上的靶基因。顺式调节。只调节位于同一染色体上的靶基因。无物种和基因特异性。可接到异源基因上发挥作用。无物种和基因特异性。可接到异源基因上发挥作用。有组织特异性。需要特定的蛋白因子参与。有组织特异性。需要特定的蛋白因子参与。有相位性。其作用与有相位性。其作用与DNA的构象有关。

19、的构象有关。有的增强子可以对外部信号产生反应。有的增强子可以对外部信号产生反应。3.4.4 真核生物启动子对转录的影响真核生物启动子对转录的影响真核生物启动子的结构包括核心启动子和上游启真核生物启动子的结构包括核心启动子和上游启动子元件。动子元件。核心启动子核心启动子 指保证指保证RNA聚合酶聚合酶转录正常起始转录正常起始所必需的、最少的所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游及转录起始位点上游-25-35区区TATA序列序列(TATA盒盒)。其作用是选择正确的转录起始位点，保证精。其作用是选择正确的转录起始位点，保证精确起始。确起始。上游启动子元件

20、上游启动子元件 包括包括-70-80区区CCAAT序列序列(CAAT盒盒)和和-80-110区区GGGCGG序列序列(GC盒盒)。其作用是控制转录起始频率。其作用是控制转录起始频率。3.4.5 转录的抑制转录的抑制转录抑制剂根据其作用性质可以分为两大类：转录抑制剂根据其作用性质可以分为两大类：DNA模板功能抑制剂模板功能抑制剂 与与DNA结合改变模板的功能。结合改变模板的功能。RNA聚合酶抑制剂聚合酶抑制剂 与与RNA聚合酶结合抑制其活力。聚合酶结合抑制其活力。抑制剂抑制剂 靶酶靶酶 抑制作用抑制作用利福霉素利福霉素细菌的全酶细菌的全酶与与亚基结合，阻止起始亚基结合，阻止起始链霉溶菌素链霉溶菌

21、素细菌的核心酶细菌的核心酶与与亚基结合，阻止延长亚基结合，阻止延长放线菌素放线菌素D真核真核RNA聚合酶聚合酶与与DNA结合，并阻止延长结合，并阻止延长-鹅膏蕈碱鹅膏蕈碱真核真核RNA聚合酶聚合酶与与RNA聚合酶聚合酶结合结合除上述抑制剂外，还有一些嘌呤和嘧啶的类似物，除上述抑制剂外，还有一些嘌呤和嘧啶的类似物，如如5-氟尿嘧啶等，可以作为核苷酸代谢拮抗物来抑氟尿嘧啶等，可以作为核苷酸代谢拮抗物来抑制核酸前体的合成。制核酸前体的合成。3.5 原核生物与真核生物转录产物比较原核生物与真核生物转录产物比较原核生物只一种原核生物只一种RNA聚合酶参与基因转录。真核生聚合酶参与基因转录。真核生物有物有

22、3种种RNA聚合酶负责不同基因转录，合成不同聚合酶负责不同基因转录，合成不同类型和不同定位的类型和不同定位的RNA。原核生物初级转录产生大多是编码序列。真核生物原核生物初级转录产生大多是编码序列。真核生物初级转录产物很大，含有内含子序列。初级转录产物很大，含有内含子序列。原核初级产物不需剪接加工，可直接作为翻译模板。原核初级产物不需剪接加工，可直接作为翻译模板。真核初级产物需经剪接、修饰等转录后加工。真核初级产物需经剪接、修饰等转录后加工。原核生物的转录和翻译同时同地同步进行，真核生原核生物的转录和翻译同时同地同步进行，真核生物的转录和翻译不同步。物的转录和翻译不同步。3.6 mRNA的特征的

23、特征原核生物原核生物mRNA半衰期短。半衰期短。原核生物原核生物mRNA以多顺反子的形式存在。以多顺反子的形式存在。5 端无端无“帽子帽子”结构，结构，3 端没有或只有较短的端没有或只有较短的poly A结构。结构。原核生物起始密码子原核生物起始密码子(AUG)上游上游7-12bp核苷酸处核苷酸处有一个称为有一个称为SD序列的保守区，在核糖体序列的保守区，在核糖体-mRNA的结合过程中起作用。的结合过程中起作用。3.6.1 原核生物原核生物mRNA的特征的特征3.6.2 真核生物真核生物mRNA的特征的特征“基因基因”的分子生物学定义：产生一条多肽链或功的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能能

24、RNA所必需的全部核甘酸序列。所必需的全部核甘酸序列。真核生物真核生物mRNA的的5 端存在帽子结构。端存在帽子结构。5 端加帽反端加帽反应在转录早期即已完成。帽子结构可使应在转录早期即已完成。帽子结构可使mRNA免遭免遭核酸酶的破坏。核酸酶的破坏。真核生物多数真核生物多数mRNA3 端具有端具有poly(A)尾巴尾巴(组蛋白组蛋白除外除外)。尾巴是在转录后在。尾巴是在转录后在3 端的特定部位由内切端的特定部位由内切酶切开，然后由酶切开，然后由polyA聚合酶催化多聚腺苷酸反应。聚合酶催化多聚腺苷酸反应。PolyA是是mRNA进入胞质必需的形式，增强稳定性。进入胞质必需的形式，增强稳定性。真核

25、生物真核生物mRNA以单顺反子的形式存在。以单顺反子的形式存在。真核生物起始密码子仅为真核生物起始密码子仅为AUG。原核生物与真核生物原核生物与真核生物mRNA结构的比较结构的比较3.7 真核生物真核生物RNA的转录后加工的转录后加工真核基因大多是断裂的，一个基因由多个内含子真核基因大多是断裂的，一个基因由多个内含子和外显子间隔排列而成。和外显子间隔排列而成。内含子在真核基因中所占的比例很高。内含子在真核基因中所占的比例很高。真核基因的表达都伴随着真核基因的表达都伴随着RNA的剪接。的剪接。从从hnRNA中切除内含子的非编码区，将外显子的中切除内含子的非编码区，将外显子的编码区拼接形成成熟编码

26、区拼接形成成熟mRNA(见见P99图图3-33)。3.7.1 真核生物真核生物RNA中的内含子中的内含子3.7.2 真核生物真核生物tRNA前体的转录后加工前体的转录后加工真核生物真核生物tRNA基因有内含子，前体需剪接。基因有内含子，前体需剪接。tRNA基因内含子的特点：长度和序列没有共同性，基因内含子的特点：长度和序列没有共同性，位于反密码子后，内含子和外显子间的边界没有保位于反密码子后，内含子和外显子间的边界没有保守序列。守序列。tRNA的加工包括的加工包括3个方面：个方面：内含子的剪接内含子的剪接 tRNA核酸内切酶切除前体中的内含核酸内切酶切除前体中的内含子，子，RNA连接酶将外显子

27、连接在一起。连接酶将外显子连接在一起。3 端添加端添加CCA 在在tRNA核苷酸转移酶催化下从核苷酸转移酶催化下从3 端端添加添加-CCA-OH。核苷酸修饰核苷酸修饰 tRNA中稀有碱基较多，修饰很平繁。中稀有碱基较多，修饰很平繁。3.7.3 真核生物真核生物rRNA前体的转录后加工前体的转录后加工大多数真核生物大多数真核生物rRNA基因无内含子。基因无内含子。新生新生rRNA前体与蛋白质结合，形成巨大的核糖核前体与蛋白质结合，形成巨大的核糖核蛋白前体颗粒。蛋白前体颗粒。rRNA前体的剪切过程包括如下前体的剪切过程包括如下4个步骤：个步骤：在在rRNA前体前体5 端切除非编码的序列，生成端切除

28、非编码的序列，生成41S中间物。中间物。41S RNA被切割成两段，被切割成两段，32S RNA和和20S RNA。32S RNA切割产生成熟切割产生成熟28S rRNA和和5.8S rRNA。20S RNA切割产生成熟切割产生成熟18S rRNA。3.7.4 真核生物真核生物mRNA的剪接的剪接由由DNA转录产生的初级转录产物转录产生的初级转录产物hnRNA，经过，经过5 端加帽、端加帽、3 端酶切加多聚腺苷酸；再经端酶切加多聚腺苷酸；再经RNA的剪的剪接，将编码蛋白质的外显子部分连接成一个连续接，将编码蛋白质的外显子部分连接成一个连续的可读框，形成成熟的的可读框，形成成熟的mRNA；通过核

29、孔进入细；通过核孔进入细胞质基质，作为指导蛋白质合成的模板。胞质基质，作为指导蛋白质合成的模板。每个真核基因平均有每个真核基因平均有810个内含子，前体分子一个内含子，前体分子一般比成熟般比成熟mRNA大大410倍。倍。不同生物内含子的边界处存在相似的核苷酸序列，不同生物内含子的边界处存在相似的核苷酸序列，内含子剪接过程在进化上是保守的。内含子剪接过程在进化上是保守的。人类的许多疾病是内含子剪接异常引起的。人类的许多疾病是内含子剪接异常引起的。1)RNA序列决定了剪接的发生位点序列决定了剪接的发生位点在在mRNA前体中内含子的两端边界存在共同的序前体中内含子的两端边界存在共同的序列，列，5 边

30、界序列为边界序列为GU，3 边界序列为边界序列为AG。这些。这些序列结构是序列结构是mRNA前体产生剪接的信号。前体产生剪接的信号。内含子与外显子交界外的序列，内含子内部的部内含子与外显子交界外的序列，内含子内部的部分序列也可能参与内含子的剪接。分序列也可能参与内含子的剪接。在在3 端端AG附近有一段富含嘧啶附近有一段富含嘧啶(1020)的区域。的区域。在在5 端有一保守序列端有一保守序列(5 -GUPuAGU-3 )。在分叉剪接保守序列中的在分叉剪接保守序列中的A具有具有2 -OH(分支点分支点)。内含子中的保守序列是内含子中的保守序列是mRNA前体剪接过程中各前体剪接过程中各种核糖核蛋白剪

31、接调节蛋白因子的结合位点。种核糖核蛋白剪接调节蛋白因子的结合位点。2)RNA剪接中的两步转酯反应剪接中的两步转酯反应RNA剪接是由两步转酯反应完成，使前体剪接是由两步转酯反应完成，使前体RNA中中原有磷酸二酯键断开，并形成新的磷酸二酯键。原有磷酸二酯键断开，并形成新的磷酸二酯键。第一步转酯反应由位于分支点第一步转酯反应由位于分支点A上的上的2 -OH引发。引发。2 -OH作为亲核基团攻击作为亲核基团攻击5 剪接位点保守剪接位点保守G的磷酸的磷酸基团，造成外显子基团，造成外显子3 端的核糖与内含子端的核糖与内含子5 端磷酸端磷酸之间的磷酸二酯键断开。之间的磷酸二酯键断开。内含子游离出来的内含子游

32、离出来的5 端磷酸与分支点端磷酸与分支点A上的上的2 -OH连接，形成磷酸二酯键，产生一个三叉交汇。连接，形成磷酸二酯键，产生一个三叉交汇。第二步转酯反应中，第二步转酯反应中，5 外显子作为亲核基团攻击外显子作为亲核基团攻击3 剪接位点的磷酸基团。导致二个结果。剪接位点的磷酸基团。导致二个结果。一是将一是将5 和和3 外显子连接越来，二是把内含子作外显子连接越来，二是把内含子作为游离基团释放出去。为游离基团释放出去。释放出来的内含子的释放出来的内含子的5 端在第一次转酯中与分支端在第一次转酯中与分支点点A相连，形状像一个套索。相连，形状像一个套索。3)RNA剪接大多发生在剪接体上剪接大多发生在

33、剪接体上RNA剪接的转酯反应是由大型剪接体介导的。剪接的转酯反应是由大型剪接体介导的。这个大型复合物包含约这个大型复合物包含约150种蛋白质和种蛋白质和5种种RNA。5种核小种核小RNA(snRNA)为：为：U1, U2, U4, U5, U6。与与snRNA相结合的蛋白质称为核小核蛋白相结合的蛋白质称为核小核蛋白(snRNPs)。 snRNA与与snRNPs形成的复合物称为核小核糖核蛋形成的复合物称为核小核糖核蛋白白(snRNP)。剪接体就是由这些剪接体就是由这些snRNP形成的巨型复合物。形成的巨型复合物。不同的不同的snRNP执行不同的任务，不同剪接反应的复执行不同的任务，不同剪接反应的

34、复合物中含有不同的合物中含有不同的snRNP。snRNP在剪接中的功能：识别在剪接中的功能：识别5 剪接位点和分支点，剪接位点和分支点，按需要将这两个位点集合到一起，催化或协助催化按需要将这两个位点集合到一起，催化或协助催化RNA的剪接和连接反应。的剪接和连接反应。(过程见过程见P104图图3-28)4)RNA的可变剪接的可变剪接在高等生物中，内含子通常是有序或组成型地从在高等生物中，内含子通常是有序或组成型地从mRNA前体中被剪接。前体中被剪接。在个体发育和细胞分化时可选择性地越过某些外在个体发育和细胞分化时可选择性地越过某些外显子或某个剪接点进行变位剪接，以产生组织或显子或某个剪接点进行变

35、位剪接，以产生组织或发育阶段特异性发育阶段特异性mRNA，这种现象称为内含子的，这种现象称为内含子的可变剪接或变位剪接。见可变剪接或变位剪接。见P104图图3-29。果蝇中与性别分化相关基因产物的特异性剪接过果蝇中与性别分化相关基因产物的特异性剪接过程见程见P105图图3-30。脊椎动物中约有脊椎动物中约有5%的基因以这种方式剪接。的基因以这种方式剪接。可变剪接能保证同源蛋白质之间既有大致相同的可变剪接能保证同源蛋白质之间既有大致相同的结构，又有特定的性质差异。结构，又有特定的性质差异。5)类和类和类自剪接内含子类自剪接内含子类和类和类内含子本身具有催化活性，能进行内类内含子本身具有催化活性，

36、能进行内含子的自我剪接。内含子的类型见含子的自我剪接。内含子的类型见P106表表3-11。类自我剪接内含子类自我剪接内含子 剪接过程主要是转酯反应，剪接过程主要是转酯反应，首先由游离鸟苷酸的首先由游离鸟苷酸的3 -OH攻击内含子的攻击内含子的5 剪接剪接点，上游切开点，上游切开RNA链；左外显子的链；左外显子的3 -OH 攻击攻击3 剪接点，上下游两个外显子相连，同时释放线状剪接点，上下游两个外显子相连，同时释放线状的内含子的内含子(见见P107图图3-31)。类自我剪接内含子类自我剪接内含子 主要存在于线粒体和叶绿体主要存在于线粒体和叶绿体rRNA基因中。剪接过程也是转酯反应，释放出基因中。

37、剪接过程也是转酯反应，释放出套索状内含子套索状内含子(见见P107图图3-32) 。3.8 RNA的编辑、再编码和化学修饰的编辑、再编码和化学修饰RNA编辑编辑 某些某些RNA，特别是，特别是mRNA的一种加工方的一种加工方式，将导致式，将导致DNA所编码的遗传信息的改变，因为所编码的遗传信息的改变，因为经过编辑的经过编辑的mRNA序列发生了不同于模板序列发生了不同于模板DNA的的变化。变化。介导介导RNA编辑的机制：单个碱基的替换，碱基的编辑的机制：单个碱基的替换，碱基的添加或缺失。添加或缺失。RNA编辑的生物学意义：编辑的生物学意义：校正作用校正作用 恢复基因突变丢失的遗传信息。恢复基因突

38、变丢失的遗传信息。调控翻译调控翻译 构建或除去起始密码子和终止密码子。构建或除去起始密码子和终止密码子。扩充遗传信息扩充遗传信息 使基因产物获得新的结构和功能。使基因产物获得新的结构和功能。3.8.1 RNA的编辑的编辑3.8.2 RNA的再编码的再编码mRNA在某些情况下改变原来的编码信息，以不同在某些情况下改变原来的编码信息，以不同的方式进行翻译，将这种把的方式进行翻译，将这种把RNA编码和读码方式的编码和读码方式的改变称为改变称为RNA的再编码。的再编码。核糖体程序性位移核糖体程序性位移 进行蛋白质翻译时，进行蛋白质翻译时，mRNA的的读码信号在读码信号在tRNA、rRNA和其他蛋白质因子作用下和其他