第十三章转录第二部分

1、二、真核生物的转录1.染色质和核小体结构对转录有深刻的影响2.真核细胞RNA聚合酶高度分工3.启动子以外的序列（顺式作用元件）参与调节基因的转录4.转录还需要许多被称为转录因子的蛋白质的参与5.转录与翻译不存在偶联关系6.转录的产物多为单顺反子，而原核基因的转录产物多为多顺反子（一）真核生物的转录系统的特点 TATA盒 CAAT盒 GC盒 增强子 启动子 结构基因-GCGC-CAAT-TATA转录起始（二）顺式作用元件顺式作用元件：同一DNA分子中具有转录调节功能的特异DNA序列。包括启动子，增强子、沉默子和调控元件等。真核细胞RNA pol启动子性质增强子和沉默子增强子（enhancer）：

2、是一种能够大幅度增强基因转录效率的顺式作用元件。沉默子（silencer）：与增强子相反，是一种阻止基因表达的顺式作用元件。作用特性：与启动子不同，其作用与距离、方向和位置均无关；对临近的基因作用最强；某些增强子或沉默子具有组织特异性。增强子和沉默子的作用特性增强子作用的环出模型 （三）转录因子（transcript factor,TF）反式作用因子：是能直接或间接地识别或结合各种顺式作用元件，参与调控基因转录的蛋白质。顺式作用元件必须由反式作用因子与之结合后才能对转录起调控作用。转录因子：真核RNA聚合酶不能识别DNA上的启动子，识别这些启动子序列的反式作用因子称为转录因子。转录因子在转录中

3、主要有两大基本功能：一是作为装配因子或定向因子识别和结合核心启动子，招募RNA聚合酶正确地与启动子结合；其次是调节RNA聚合酶的活性参与RNA-pol转录的TF TFH57（a）（）TFE与RNA-pol结合，解螺旋酶30，74TFF促进RNA-pol结合及作为其他因子结合的桥梁33TFB稳定TFD与启动子的结合12，19，35TFA辅助TBP-DNA结合TAF*结合TATA盒TBP* 38TFD功能亚基组成，分子量(kD)转录因子ATPase,解螺旋酶和CTD激酶活性促进启动子的解链和清空TFH与RNA-pol结合，协助招募TFH， 激活TFH，促进启动子解链57（a）TFE30，74TFF

4、促进RNA-pol结合及作为其他因子结合的桥梁33TFB12，19，35TFA辅助-DNA结合TAF*结合TATA盒TBP* 38TFD功能亚基组成，分子量(kD)转录因子b34（四）真核生物 RNA聚合酶II 所负责的基因转录过程1. 转录起始真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样化，转录起始时，RNA-pol不直接结合模板，其起始过程比原核生物复杂。转录起始前复合物(pre-initiation complex, PIC)：真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子。 POL-TFFAB由RNA-Pol 催化转录的PIC POL-TFFHETBPTAFTFD-A

5、-B-DNA复合物TATAABTBPTAFTATAHECTD-PPIC组装完成，TFH使CTD磷酸化POL IIIIFCTD转录预起始复合物的形成INRTATAUPE-20+1IIDIIAIIBHJE转录起始复合物的形成CTD的磷酸化INRTATAUPE-20+1IIDIIAIIBHJEPOL IIIIFCTDP P P PATP启动子清空INRTATAUPE-20+1IIDIIAIIBHJEPOL IICTDP P P PNTPsmRNA前体转录延伸因子模板理论(piecing theory) 一个真核生物基因的转录需要3至5个转录因子。转录因子之间互相结合，生成有活性，有专一性的复合物，再

6、与RNA聚合酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基因。 （二）转录延长转录因子TFS参与延伸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现象。 RNA-pol前移处处都遇上核小体。 转录延长过程中可以观察到核小体移位和解聚现象。 RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小体转录延长中的核小体移位转录方向5-AAUAAA-5 -AAUAAA-核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTGTG转录终止的修饰点55333加尾AAAAAAA 3 mRNA 和转录后修饰密切相关。（三）转录终止-3末端的产生和多聚腺苷酸化转录后加工Post-transcri

7、ptional Processing第三节一、真核生物mRNA的转录后加工（一）首、尾的修饰 5端形成 帽子结构(m7GpppGp ) 3端加上多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)帽子结构5端加帽：5端 帽子结构的功能提高mRNA的稳定性参与识别起始密码子的过程，提高mRNA的可翻译性有助于mRNA通过核孔从细胞核运输到细胞质提高剪接反应的效率。变性与成熟的mRNA杂交；在电镜下观察DNA 模板链成熟的mRNA（二）mRNA的剪接R-环技术发现基因断裂现象鸡卵清蛋白成熟mRNA与DNA杂交电镜图DNAmRNA目 录R-环技术发现基因断裂现象真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔

8、开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。 1.断裂基因(splite gene)CABD编码区 A、B、C、D非编码区2. 外显子(exon)和内含子(intron) 外显子在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列，也就是基因中编码氨基酸的序列。内含子隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列，也就是基因中不编码氨基酸的序列。鸡卵清蛋白基因hnRNA首、尾修饰hnRNA剪接成熟的mRNA鸡卵清蛋白基因及其转录、转录后修饰3. mRNA的剪接（RNA splicing）mRNA的剪接：除去hnRNA中的内含

9、子，并将相邻的外显子连接起来，形成成熟的m RNA。snRNP与hnRNA结合成为剪接体（splicesome）核内的蛋白质小分子核糖核酸蛋白体（snRNP发音为 snurps ）snRNA参与剪接的主要有：U1-snRNP、 U2-snRNP、 U4-snRNP、 U5-snRNP和U6-snRNP。剪接体组装过程剪接供体位点剪接受体位点分支点UACUACA - AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA - AGUGU6E1E2U1、U4无活性的剪接体U5激活的剪接体剪接过程中的两次转酯反应二、真核细胞tRNA的转录后加工tRNA前体RNA pol TGGCNNAGTGCGGTTC

10、GANNCCDNA目 录RNAaseP（外切酶）、内切酶目 录1.剪切和修剪：核糖核酸酶催化tRNA核苷酸转移酶、连接酶ATPADP目 录2. 添加CCA3.碱基修饰（2）还原反应 如：U DHU （3）核苷内的转位反应 如：U （4）脱氨反应 如：A I 如：A Am（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）目 录4.酵母Pre-tRNA的剪接真核细胞Pre-RNA具有小的内含子三、真核细胞rRNA前体的后加工 1)剪切、修剪和修饰 2)剪接 （某些真核生物，如四膜虫）四膜虫rRNA内含子的二级结构1.四膜虫rRNA的剪接采用自我剪接方式5-端核苷酸序列四、核 酶最简单的核酶二级结构锤头状结

11、构(hammerhead structure)通常为60个核苷酸左右同一分子上包括有催化部份和底物部份 催化部份和底物部份组成锤头结构 除rRNA外，tRNA、mRNA的加工也可采用自我剪接方式。 2.核酶：具有催化性质的RNA底物部分3.核酶研究的意义核酶的发现，对中心法则作了重要补充；核酶的发现是对传统酶学的挑战；利用核酶的结构设计合成人工核酶；生命的起源：“RNA世界”？本章小结DNA转录的一般特征RNA聚合酶及抑制剂原核细胞mRNA转录过程真核细胞mRNA转录过程真核细胞m RNA转录后加工 反转录Reverse Transcription反转录酶(reverse transcript

12、ase） ： 以RNA为模板，四种dNTP为底物，依据碱基互补原则指导合成DNA链的酶，又称逆转录酶、反向转录酶。含有此种酶的病毒称为反转录病毒。反转录酶含有两个亚基，小亚基是大亚基的特异性水解产物，它的作用是保护大亚基免受水解。大亚基具有三个酶活性：（1）53的依赖于RNA的DNA聚合酶活性，该活性用来催化负链DNA的合成；（2）核糖核酸酶H活性，该活性用来水解RNA引物和基因组RNA；（3）53的依赖于DNA的DNA聚合酶活性，该活性用来合成正链DNA。HIV-1反转录酶p51p66指形区掌状区拇指区RNase HDNA连接区RNA模板一、反转录过程 RNA指导的DNA合成反转录酶 RNA水解RNase H DNA指导的DNA合成DNA 聚合酶二、转录与癌变癌基因(oncogene，onc)：病毒基因组中的一些特殊序列，进入宿主细胞后，可诱发癌症，又称病毒癌基因(virus oncogene，v-onc)。原癌基因(proto-oncogenes , pro-onc)：存在于宿主细胞基因组中的癌基因，也称细胞癌基因(cellular oncogene，c-onc)。1. src家族：包括src、abl、fes、fgr、ros等10多种基因2