第二节 真核生物转录

1、目目 录录 邱郑 目目 录录目目 录录种类种类对鹅膏蕈碱对鹅膏蕈碱的反应的反应45S-rRNAhnRNA5S-rRNAtRNAsnRNA耐受耐受极敏感极敏感中度敏感中度敏感转录产物转录产物目目 录录核心启动子（core promoter）上游启动子元件（upstream promoter element，UPE）目目 录录作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始TATA 常在-25bp左右，相当于原核的-10序列T T8585A A9797T T9393A A8585A A6363A A8383A A5050目目 录录作用：控制转录起始频率。CAAT：-70 - -80bpGGGCGG：-8

2、0 - -110bp目目 录录Eukaryotic Promoters“I would like to have TATA box and Initiator as my promoter. What would you like?”“Well, I prefer BRE and DPE.”目目 录录TATA区：区：使转录精确地起始。使转录精确地起始。CAAT区和区和 GC区区又称为又称为上游启动子元件上游启动子元件(upstream promoter element，UPE)或称或称上游激上游激活序列活序列(upstream activating sequence，UAS)主主要控制转录起始

3、频率，基本上不参与起始位点要控制转录起始频率，基本上不参与起始位点的确定。的确定。尽管这尽管这3种启动子区序列都有着重要功能，种启动子区序列都有着重要功能，但并但并不是每个基因的启动子区都包含这不是每个基因的启动子区都包含这3种序列。种序列。有些基因，如组蛋白有些基因，如组蛋白H2B，不含，不含GC区，但有区，但有两个两个CAAT区，一个区，一个TATA区。区。目目 录录TATACAATGC目目 录录目目 录录Transcriptionis activatedEnhancerTranscriptionis repressedSilencerRepressorActivator目目 录录转录起始

4、点转录起始点TATA盒盒CAAT盒盒GC盒盒 增强子增强子顺式作用元件顺式作用元件(cis-acting element)转录起始前的上游区段转录起始前的上游区段 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DNA分子上具有的可影响转录的各种组分分子上具有的可影响转录的各种组分General Transcription Factors and InitiationProkaryotic RNApolymerasepre-initiation complexEukaryoti

5、c RNApolymerase II:“I need help fromother proteins.”目目 录录三三. 转录因子转录因子 能直接、间接辨认和结合转录上游区段能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，统称为的蛋白质，统称为反式作用因子反式作用因子(trans-acting factors)。 反式作用因子中，直接或间接结合反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为聚合酶的，则称为转录因子转录因子(transcriptional factors, TF)。 目目 录录参与参与RNA-pol转录的转录的TF 蛋白激酶活性，使蛋白激酶活性，使CTD磷磷酸化酸化TFH

6、ATPase57（ ） 34（ ）TFE解螺旋酶解螺旋酶30，74TFF促进促进RNA-pol结合及作结合及作为其他因子结合的桥梁为其他因子结合的桥梁33TFB稳定稳定TFD-DNA复合物复合物12，19，35TFA辅助辅助TBP-DNA结合结合TAF*结合结合TATA盒盒TBP* 38TFD功功能能亚基组成，分子量亚基组成，分子量(kD)转录因子转录因子蛋白激酶活性，使蛋白激酶活性，使CTD磷磷酸化酸化TFHATPase57（ ） 34（ ）TFE解螺旋酶解螺旋酶30，74TFF促进促进RNA-pol结合及作结合及作为其他因子结合的桥梁为其他因子结合的桥梁33TFB稳定稳定TFD-DNA复合

7、物复合物12，19，35TFA辅助辅助TBP-DNA结合结合TAF*结合结合TATA盒盒TBP* 38TFD功功能能亚基组成，分子量亚基组成，分子量(kD)转录因子转录因子CTD:RNA聚合酶聚合酶亚基羧基末端的结构域亚基羧基末端的结构域目目 录录目目 录录二二 、真核生物转录的基本过程、真核生物转录的基本过程目目 录录（一）转录起始（一）转录起始真核生物和原核生物的真核生物和原核生物的RNA-pol种类不同种类不同，结合模板的特性不一样。转录起始时，原核，结合模板的特性不一样。转录起始时，原核生物生物RNA-pol可直接结合模板，而真核生物的可直接结合模板，而真核生物的RNARNA聚合酶需与

8、多种蛋白因子的相互作用才能聚合酶需与多种蛋白因子的相互作用才能结合模板。结合模板。目目 录录目目 录录参与参与RNA-pol转录的转录的TF 蛋白激酶活性，使蛋白激酶活性，使CTD磷磷酸化酸化TFHATPase57（ ） 34（ ）TFE解螺旋酶解螺旋酶30，74TFF促进促进RNA-pol结合及作结合及作为其他因子结合的桥梁为其他因子结合的桥梁33TFB稳定稳定TFD-DNA复合物复合物12，19，35TFA辅助辅助TBP-DNA结合结合TAF*结合结合TATA盒盒TBP* 38TFD功功能能亚基组成，分子量亚基组成，分子量(kD)转录因子转录因子蛋白激酶活性，使蛋白激酶活性，使CTD磷磷酸

9、化酸化TFHATPase57（ ） 34（ ）TFE解螺旋酶解螺旋酶30，74TFF促进促进RNA-pol结合及作结合及作为其他因子结合的桥梁为其他因子结合的桥梁33TFB稳定稳定TFD-DNA复合物复合物12，19，35TFA辅助辅助TBP-DNA结合结合TAF*结合结合TATA盒盒TBP* 38TFD功功能能亚基组成，分子量亚基组成，分子量(kD)转录因子转录因子CTD:RNA聚合酶聚合酶亚基羧基末端的结构域亚基羧基末端的结构域目目 录录 真核生物转录起始复合物目目 录录POL-TFFAB由由RNA-Pol 催化转录的催化转录的PIC POL-TFFHETBPTAFTFD-A-B-DNA复

10、合物复合物TATAABTBPTAFTATAHECTD-PPIC组装完成，组装完成，TFH使使CTD磷酸化磷酸化羧基末端羧基末端的结构域的结构域目目 录录目目 录录RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小体核小体转转录录延延长长中中的的核核小小体体移移位位和和解解聚聚转录方向转录方向目目 录录转录延长转录延长真核生物转录延长过程与原核生物大致相真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。现象。 RNA-pol前移处处都遇上核小体。前移处处都遇上核小体。 目目 录录3 5 RNA-DNA杂交螺旋杂交螺旋聚合酶的移动

11、方向聚合酶的移动方向新生新生RNA复链复链解链解链有义链有义链模板链（反义链模板链（反义链）延长部位延长部位目目 录录5 -AAUAAA-5 -AAUAAA-核酸酶核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTGTG转录终止的修饰点转录终止的修饰点5 5 3 3 3 3 加尾加尾AAAAAAA 3 mRNA（三）真核生物转录终止（三）真核生物转录终止 和转录后修饰密切相关。和转录后修饰密切相关。目目 录录DNA核核核糖体核糖体新生蛋白质新生蛋白质真核生物真核生物原核生物原核生物mRNA前体前体转运转运加工加工mRNAmRNA RNA聚合酶不相同聚合酶不相同 启动子不同启动子不同 转

12、录后转录后RNA加工修饰不同加工修饰不同 是否需要转录因子是否需要转录因子目目 录录目目 录录5 “帽子帽子”PolyA 3 m7G-5 ppp-N-3 pAAAAAAA-OH 5 5端接上一个端接上一个“帽子帽子”(CAP)(CAP)结构结构 3 3端添加端添加PolyA“PolyA“尾巴尾巴”, ,由由RNARNA末端核苷酸转移酶催化末端核苷酸转移酶催化 剪接：剪去内含子剪接：剪去内含子(intron)(intron)，拼接外显子拼接外显子(extron)(extron) 1 1 首、尾的修饰首、尾的修饰 5 端形成端形成 帽子结构帽子结构(m7GpppGp ) 3 端加上端加上多聚腺苷酸

13、尾巴多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)NNHNN+NH2OCH3H2COOHOHOCH2OPOO-POOO-OO-OOPPOOO-ON5 pppGp5 GpppGppppG ppi鸟苷酸鸟苷酸转移酶转移酶5 m7GpppGp甲基转移酶甲基转移酶SAM帽帽子子结结构构的的生生成成5 ppGp磷酸酶磷酸酶 Pi目目 录录目目 录录5 -AAUAAA-5 -AAUAAA-核酸酶核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTGTG转录终止的修饰点转录终止的修饰点5 5 3 3 3 3 加尾加尾AAAAAAA 3 mRNA真核生物转录真核生物转录后加尾修饰后加尾修饰 和转录和转录终止终

14、止密切相关。密切相关。目目 录录多聚腺苷酸尾巴AAUAAA：准确切割加poly（A）目目 录录外显子外显子(exon)和内含子和内含子(intron) 外显子外显子在断裂基因及其初级转录产物上出现，在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟并表达为成熟RNA的核酸序列。的核酸序列。内含子内含子 隔断基因的线性表隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除达而在剪接过程中被除去的核酸序列。去的核酸序列。2 2 mRNA的剪接的剪接 核内的初级核内的初级mRNA称为称为核不均一核不均一RNA (hetero-nuclear RNA, hnRNA)Fig. 14.1剪接信号 哺乳动物 5-/GUAAGU

15、-INTRON-YNCURAC-YnNAG/G-3 酵母 5-/GUAUGU-INTRON-UACUAAC-YAG/G-3分支点序列目目 录录snRNP与与hnRNA结合成为剪接体结合成为剪接体目目 录录snRNP与与hnRNA结合成为剪接体结合成为剪接体U1,U2U1,U2，U4U4，U5U5，U6U6目目 录录目目 录录目目 录录目目 录录 2 0H5 外显子 1 GU PyNCUPuAPy AG 外显子 2 35 外显子 1 G 外显子 2 OH 3 U AG 3 TAPy 套索结构 5 外显子 1 外显子 2 3 图 13- 类内含子 剪接的模式 类内含子的自我剪接（二）（二）tRNA

16、的转录后加工的转录后加工tRNA前体前体RNA pol TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA目目 录录目目 录录目目 录录tRNA tRNA 的转录后加工的转录后加工剪切剪切 (a)目目 录录剪接剪接(b)(c)添加添加碱基修饰碱基修饰(d)目目 录录（三）rRNA的转录后加工的转录后加工转录转录45S - rRNA剪接剪接18S - rRNA5.8S和和28S-rRNArDNA内含子内含子内含子内含子28S5.8S18S目目 录录目目 录录 大多数的真核基因都是断裂基因，断裂基因的转录产物需要大多数的真核基因都是断裂基因，断裂基因的转录产物需要通过拼接，去除插入部分（即内含子，

17、通过拼接，去除插入部分（即内含子，intronintron），使编码区（即），使编码区（即外含子，外含子，ExonExon）成为连续序列，这是基因表达的一个重要环节。）成为连续序列，这是基因表达的一个重要环节。RNARNA编码序列的改变称为编辑（编码序列的改变称为编辑（ editingediting），）， RNARNA编码和读码方式编码和读码方式的改变称为再编码（的改变称为再编码（recodingrecoding）。由于存在选择性的拼接、编辑）。由于存在选择性的拼接、编辑和再编码，一个基因可以产生多种蛋白质。和再编码，一个基因可以产生多种蛋白质。1 1、RNARNA的的拼接拼接2 2、RNA

18、RNA的的编辑编辑3 3、RNARNA的的再编码再编码目目 录录 编辑类型编辑类型 机制机制 存在存在U U的插入与删除的插入与删除 gRNA gRNA的转酯反应的转酯反应 锥虫线粒体锥虫线粒体mRNAmRNAC C、A A或或U U的插入的插入 多头绒孢菌线粒体的多头绒孢菌线粒体的 mRNA mRNA和和tRNAtRNAG G的插入的插入 RNA RNA聚合酶重复转录聚合酶重复转录 副粘病毒的副粘病毒的P P基因基因C C转变为转变为U U 酶促脱氢酶促脱氢 哺乳类肠的哺乳类肠的apoPtRNAapoPtRNAC C转变为转变为U U或或U U转变为转变为C C 脱氢或氨基化脱氢或氨基化 植物线