第五章转录课件

1、第五章 转录转录 ( transcription ) 生物体以DNA为模板合成RNA的过程转录RNADNA 第一节 转录概述一、转录生物体以DNA为模板合成RNA的过程叫做转录(transcription) 。基因表达(gene expression):基因所贮存的遗传信息通过转录和翻译产生具有生物功能的多肽和蛋白质的过程 阶段特异性（时间特异性）组织特异性（空间特异性） 转录是基因表达的第一步，也是最关键的步。转录调控蛋白(Regulatory protein)决定了一个基因能否被RNA聚合酶转录。生物体基因表达调控的第一步也就是决定是否要让该基因转录。对于大多数基因来说，这是最重要的调控机

2、制，在有些情况下甚至是唯一的调控机制。RNA分为3种:（1）信使RNA分子(mRNA)，含有一条或多条多肽链的氨基酸顺序的信息。（2）转运RNA(tRNA),可以阅读mRNA中的信息,并在蛋白质合成中携带和转移特定的氨基酸到生长中的多肽链上。（3）核糖体RNA(rRNA),它与蛋白质结合,形成蛋白质合成的场所核糖体。二、转录单位(Transcription unit)DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因(structural gene)。DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链，称为模板链(template strand)，也称作反义链（antisense strand

3、）或负链。相对的另一股单链是编码链(coding strand)，也称为有义链(sense strand）或正链。 5GCAGTACATGTC 33 c g t c a t g t a c a g 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C编码链模板链蛋白质转录翻译RNA合成由RNA聚合酶(RNA polymerase)催化。当RNA聚合酶结合到称为启动子(Promoter)的DNA特异转录起始区时，转录就开始了。启动子通常在转录起点附近，即位于RNA转录产生的第一个碱基对附近。RNA聚合酶从转录起始位点(Start point)开始沿模板边移动边合成RNA，直至终止

4、序列。从启动子延伸到终止子(Terminator)所跨越的部分称为一个转录单位 位于起始位点之前的序列称为转录单位的上游(Upstream)，起始位点之后(在转录序列之内)的序列被称为下游(Downstream)。按照书写规范，转录是从左(上游)向右(下游)进行的，与mRNA 的通常书写形式：5-3方向一致。碱基的位置以起始位点为准，转录起始位点被定为+1，位于其下游的碱基序数按顺序值递增。起始位点前的一个碱基的位置被定义为-1，越靠近转录起始位点上游，碱基负值也越大。 转录的直接产物被称为初始转录本(primary transcript) 。它包含一条从启动子延伸到终止子含有5端及3端的RN

5、A。 初始转录本通常不稳定:在原核生物中，它或被迅速降解(对于mRNA)，或被剪接成为成熟产物(对于rRNA和tRNA)。在真核生物中，它或被末端修饰(主要对于mRNA)，或被剪接成为成熟产物(对于所有RNA) 三、不对称转录(asymmetric transcription) DNA分子的双链均有转录功能,但对于一个特定的DNA区域或对一个特定的mRNA,只能有一条链为模板进行转录，这种现象叫转录的不对称性,即在DNA分子双链上某一区段,一股链用作模板指引转录，另一股链不转录 RNA合成过程，天然双链DNA为不对称转录，但体外条件下，一般DNA的2条链都可以作为模板链转录RNA，称为对称转录

6、 5335模板链编码链（coding strand）结构基因（ structural gene ）编码链模板链（template strand） DNA分子双链上某一区段，一条链可转录，另一条链不转录，但模板链并非永远在同一单链上。四、转录的一般特点1、底物:4种核糖核苷三磷酸,ATP,GTP, CTP, UTP2、转录方向:与DNA复制方向相同,即从53末端3、模板:以一条DNA链为模板,按碱基互补规律,在转录区转录4、不需要引物:RNA聚合酶能起始一条新链的合成,起始的核苷酸一般是嘌呤核苷三磷酸,而且将在RNA链的5末端保持这一三磷酸基团。 5、转录具有阶段特异性(时间特异性)和组织特异性

7、(空间特异性) 第二节RNA合成的酶学RNA合成主要包括四个步骤（1）RNA聚合酶结合于DNA上的特定位点（2）起始（3）链的延长（4）链的终止和释放 一、E.coli RNA聚合酶E.coli RNA聚合酶由5个亚基组成（5个多肽链），即2四个亚基的分子量分别为36.5KDa、150 KDa、160KDa和82 KDa，整个酶分子的分子量为465KDa 分别是基因rpoA、rpoB、rpoC和rpoD的产物与RNA聚合酶相结合的一个很小的蛋白质(MW10KDa)，叫做亚基，其功能尚不清楚，有人认为亚基对于RNA聚合酶的结构和功能没有太大的影响。 36512 决定哪些基因被转录 150618

8、催化功能 155613 结合DNA模板 70263 辨认起始点亚 基 分 子 量 功 能 原核生物的 RNA聚合酶这样的酶称为全酶，RNA聚合酶是指全酶。从全酶中去除亚基后的其余部分（2）称为核心酶 亚基的最主要功能是识别启动子，细胞内DNA双链的哪条链被转录，即转录的方向、转录起点的选择都与亚基有关 不同的亚基识别不同类型的启动子，可借以调节基因转录，而核心酶相同，即哪条链被转录，起始点在什么地方靠亚基识别，与核心酶无关 核心酶 core enzyme全酶 holoenzyme亚基参与底物的结合（包括前体核苷三磷酸以及已经形成的RNA链），催化磷酸二酯的形成 在E.coli 细胞里，某些药物

9、如利福霉素类药物（抑制RNA合成的起始）和链霉溶菌素（抑制RNA链的延伸）能有效抑制RNA合成，试验证明，这2种药物均作用于亚基；同时，发现亚基与前体核苷三磷酸有很强的亲和力 亚基参与反义链结合。在离体转录试验中，肝素(heparin)能抑制转录作用，人们发现肝素是与亚基紧密结合的。亚基是碱性最强的亚基，而肝素是一种酸性的粘多糖，正好与核酸竞争亚基，从而妨碍亚基与反义链的结合。亚基可能参与全酶和启动子的牢固结合.这一牢固结合需要DNA双螺旋的局部解链;当RNA聚合酶核心酶沿着模板移动、进行RNA链的延伸时,需要不断地在前面解开双螺旋,在后面恢复双螺旋,这些作用可能与两个亚基的功能有关 RNA聚

10、合酶仅仅是复杂的转录机构的核心部分。除了RNA聚合酶之外，还需要其他一些辅助的蛋白质因子。如在转录终止时发生作用的释放因子(因子)和抗终止因子等。参与起始作用的因子习惯上算作RNA聚合酶的成分，其实也是一种辅助因子 二、真核生物的 RNA聚合酶真核细胞中有三种RNA聚合酶，即RNA聚合酶、RNA聚合酶、RNA聚合酶 这些名称最早是依据它们从DEAE纤维素柱上洗脱的先后顺序而定出来的。后来发现不同生物的三种RNA聚合酶的洗脱顺序并不相同，因而改用三种不同的RNA聚合酶对于-鹅膏蕈碱(-amanitine)的敏感性不同来进行区别。RNA聚合酶I基本不受-鹅膏蕈碱的抑制，在大于103 mol/L时才

11、表现出轻微的抑制作用；RNA聚合酶对于-鹅膏蕈碱最为敏感，在10-910-8mol/L浓度下就会被抑制；RNA聚合酶的敏感性介于RNA聚合酶和之间，在10-510-4 mol/L时表现抑制作用。 真核生物的RNA聚合酶 种类 对鹅膏蕈碱 的反应 rRNAsnRNAmRNA 5S-rRNA tRNA耐受极敏感中度敏感转录产物RNA聚合酶主要存在于核仁中,其功能是合成5.8 S rRNA、18S rRNA和28S rRNARNA聚合酶存在于核质中,其功能是合成mRNA以及snRNARNA聚合酶也存在于核质中,其功能是合成tRNA和5S rRNA以及转录Alu序列 在细胞质中也能发现一些RNA聚合酶

12、，它是从细胞核中渗漏出来的。 三种主要的RNA聚合酶的分子量都在500 KDa左右(14S15S)，每种酶分子含有两个大亚基和48个小亚基，每个小亚基的分子量为10 KDa90KDa 像原核生物一样，不同种类的基因需要不同的蛋白质辅助因子协助RNA聚合酶进行工作 。细菌RNA聚合酶的核心酶可以独立合成RNA，它由亚基的两个拷贝和、各一个拷贝组成；该酶与真核生物的聚合酶有密切联系： 大亚基和与Pol 的大亚基RPB1及RPB2同源；亚基与RPB11及RPB13同源；亚基与RPB6同源。原则上，细菌的核心酶能够在DNA分子的任何一点开始转录，但在细胞内，聚合酶只在启动子处起始转录由于起始因子的加入

13、。此为全酶。大肠杆菌最常见的因子为70。70 识别的启动子有以下共同特征：两段6个核苷酸长的保守序列，其中心分别位于起始位点上游约10bp和35bp处，被1719个核苷酸的非特异序列隔开。第三节启动子和终止子一、原核生物的启动子结构启动子是基因转录起始所必需的一段DNA序列，一般位于结构基因的上游，是DNA分子与RNA聚合酶特异结合而起始转录的部位。启动子本身不被转录。原核生物启动子有4 个保守特征：起始位点、-10 区、-35 区以及-10 和-35 区之间的间隔距离。 保守序列 （一致性序列）开始转录T T G A C AA A C T G T-35 区(Pribnow box)T A T

14、 A A T A T A T T A -10 区1-30-5 010-10-40-205 3 3 5 1、起始位点通常都是嘌呤碱基 (90%)原核典型的启动子转录启始位点、-10 区、-35 区 2、Pribnow框Pribnow框 在原核生物启动子-10区域的一段核苷酸序列中，大多包含TATAAT序列或是稍有不同的变化形式，是RNA聚合酶牢固结合的位点，此段序列称为Pribnow框。由于其中心在-10位点附近，所以又称为-10序列。不同的启动子，其位置略有不同，一般都在-4到-13的范围之内。一致序列 ：T80A95T45A60A50T96其中带有底线的T称为保守T,它存在于目前已知的几乎所

15、有启动子中,一般位于-6到-9位点。头两个核苷酸是TA的也占3/4以上。 Pribnow框是RNA聚合酶的牢固结合位点（简称结合位点 ）由于RNA聚合酶的诱导作用，在富含AT的Pribnow框内的DNA双螺旋首先“熔解”。 DNA双螺旋在起始点周围大约14 bp的距离内分开以形成转录泡，即与RNA聚合酶形成开放式启动子复合体，使RNA聚合酶定向移动而行使其转录功能。3、Sextama框 对于大多数启动子，在RNA聚合酶覆盖的部分还有一个重要的区域，叫做Sextama框,其位置在-35附近,因此又叫 -35序列。-35序列是RNA聚合酶初始结合位点，RNA聚合酶依靠其亚基(因子)识别该位点,因此

16、又称为RNA聚合酶识别位点 一致序列为： T82T84G78A65C54A45 RNA聚合酶先结合于-35序列，然后才结合于-10序列 有实验表明，亚基识别-35序列并与之结合。由于RNA聚合酶分子很长，大约能覆盖70bp的DNA序列。因此酶分子上的一个适合部位就能达到-10 序列区域。酶分子一旦与-10序列结合以后， 亚基就立即从识别位点上解离下来 。 -35序列的重要性还在于，这一序列的核苷酸结构在很大程度上决定了启动子的强度。RNA聚合酶很容易识别强启动子,而对弱启动子的识别较差。Pribnow框和Sextama的碱基序列通过影响开放性启动子复合物的形成速度而控制转录。这两个序列是决定启

17、动子强度的重要因素，细胞可以由此来调节单位时间内所转录的mRNA分子数，从而控制蛋白质的合成速度。启动子的强度指一个启动子在一定的时间内可以起始转录物的多少；具有与共有序列近似序列的启动子“更强”。启动子的强度受以下因素影响：启动子最初与聚合酶的结合程度、对异构化作用的支持效率，以及此后聚合酶逃离的难易程度。4、-10 和-35 区之间间隔距离 在90%启动子中，-35 和-10 区之间的分隔距离在16 到19bp 之间。个别例外的可以小于15 或者大于20bp。尽管间隔区的真实序列并不重要，但其距离大小保持两个位点恰当分隔，从而在适合RNA 聚合酶的几何结构方面是很重要。几种启动子的Sext

18、ama框、Pribnow框以及二者之间的距离 二、真核生物的启动子结构 真核生物有三种RNA聚合酶，每一种都有自己的启动子类型：RNA聚合酶只转录rRNA（合成5.8S rRNA、18S rRNA和28S rRNA）,只有一种启动子类型。RNA聚合酶负责蛋白质编码基因（合成mRNA和snRNA ） ，其启动子结构最复杂。RNA聚合酶负责合成tRNA和5S rRNA，其启动子常位于转录的DNA序列之内，称为下游启动子。1、RNA聚合酶的启动子结构 1）帽子位点(CAP site)，即转录起始位点。碱基大多为A(指的是非模板链)，两侧各有若干个嘧啶核苷酸。2）TATA框，又叫Hogness框或Go

19、ldberg-Hogness框。其一致序列是： 基本上都由AT碱基对所组成,只在很少的启动子中有GG碱基对的存在。一般位于-25附近。 1、RNA聚合酶的启动子结构3）CAAT框 一致序列是：一般位于-75区域附近。4）增强子（enhancer)，又称为远上游序列，一般都在-100以上，是启动子的上游或下游对转录有促进作用的一段DNA 序列。 增强子 的特点a对依赖于TATA框的转录和不依赖于TATA框的转录都有增强效应。但对前者的增强效应高。b距离效应：离72bp重复序列近的容易起始转录。c极性效应：转录方向离开72bP重复序列的起始序列优先转录，而朝向72bp重复序列的则效率差。可能是这一

20、重复序列中含有引起转录中止的序列。d具有组织细胞特异性。真核生物的核心启动子(core promoter)是指在体外检测时，Pol 精确地起始转录所需要的最少一组序列元件；代表性的核心启动子约有40个核苷酸，向转录起始点的上游或下游延伸。核心启动子中发现的4个元件：TFB识别元件(TFB recognition element, BRE)、TATA元件(盒)、起始密码子(initiator, Inr)和下游启动子元件(downstream promoter element, DPE)。一个启动子含有其中的2或3个元件。在核心启动子之外（上游）存在一些在体内进行有效转录所需的其他序列元件，共同组

21、成调节序列(regulatory sequence)，包括：启动子最近元件(promoter proximal element)，上游激活物序列(upstream activator sequence, UAS)，增强子(enhancer)，以及一列的沉默子(silencer)、边界元件(boundary element)和绝缘子(insulator)组成的抑制元件。所有这些DNA元件都与调节蛋白（激活或抑制因子）结合，促进或阻碍从核心启动子开始的转录。2、RNA聚合酶的下游启动子 5S RNA基因的启动子位于转录区内，在转录起始点下游5083之间。 缺失50以前的序列和缺失83以后的序列都能

22、正常转录，但5083这段序列缺失，无转录活性；而加上此段序列，又能正常转录。 把这段DNA序列插入任何DNA中，RNA聚合酶都能识别并起始转录。这段序列就是5S RNA基因的启动子，这样的位于转录起始点下游的启动子又称为内部启动子。3、RNA聚合酶的启动子 RNA聚合酶转录rRNA，大多数真核生物rRNA基因启动子可以分为两个部分：核心元件，位于转录起始点周围（-40+5），又称近启动子，其功能决定转录起始的精确位置；-165-40称为远启动子（上游控制元件），其功能是影响转录的频率。 每种生物都有特定的转录因子与RNA聚合酶结合，因此，RNA聚合酶的启动子具有明显的种族特异性。 第四节 转录

23、过程RNA转录的过程包括：RNA聚合酶与模板DNA 的结合RNA合成的启动：启动子与聚合酶结合，启动子聚合酶复合体一旦形成，就发生结构改变，起始过程继续；DNA碱基对断裂，形成“泡”；总是从5端向3端方向进行。RNA链的延长：一旦RNA聚合酶以及形成一小段RNA(10个碱基左右)，转录便进入延伸阶段。RNA链合成的终止：在某些细胞存在着特定的、已研究清楚的引发终止的序列。一 转录起始转录起始需解决两个问题： 1 、RNA聚合酶必须准确地结合在 转录模板的起始区域 2 、DNA双链解开，使其中的一条 链作为转录的模板（一） 原核生物的转录起始2、DNA双链解开,形成转录空泡1、RNA聚合酶全酶

24、(2 ) 与模板结合 3、在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应 5 -pppGpN OH + ppiRNApol - DNA - pppGpN- OH pppGNTPpppGpN - OHppi起始复合物:5-pppG -OH + NTP1、在原核生物中，当亚基与核心酶形成全酶后，全酶与非特异性DNA序列的结合力显著下降(结合常数下降)，半衰期极大地缩短，使得全酶有可能采取快速的尝试错误的方式(trial and error) 寻找启动子。当亚基发现其识别位点时，全酶就与35序列结合(初始结合)，形成一个封闭的启动子复合物。 2、可能由于RNA聚合酶全酶的分子很大，其一端可以到达10序列，然

25、后由于某种机制，整个酶分子向10序列转移并与之牢固结合(此时在操作子上必须没有阻遏蛋自存在)，然后35序列及起始位点处发生局部解链，一般为1217bp。这时的全酶和启动子的复合物称为开放性启动子复合物 3、封闭性和开放性启动子复合物均为二元复合物。因为只有全酶和DNA这两种成分在开放性启动子复合物中，RNA聚合酶上的起始位点和延长位点被相应的核苷酸前体充满，在亚基的催化下形成RNA的第一个磷酸二酯键。4、此时，由RNA聚合酶、DNA模扳和新生的RNA链组成的复合物称为三元复合物。三元复合物形成之后，因子从全酶解离下来，致使三元复合物中核心酶与DNA的亲和力下降到非特异性结合水平以下。 转录起始

26、过程新生的RNA链与模板形成的杂交双链很短 用胰脏RNAase处理转录系统时,由于胰脏RNAase能切断单链RNA而不能切断RNADNA杂交分子,结果得到大约10个碱基的RNA片断。这10个碱基中多少是受到DNA的保护的(形成氢键),多少是受到RNA聚合酶保护的(空间作用)，尚不清楚。有人推测只有两个左右核苷酸能与DNA形成氢键而配对形成杂交状态。而在DNA合成中的引物可长达5060个核苷酸均与DNA形成氢键结合。为什么有这样的区别，其原因还不清楚。 真核生物转录的起始机制还不很清楚。从启动子结构方面来说，它包含了许多启动子成分，每一种成分都有相应的蛋白质因子与之结合，这些蛋白质因子总称为转录

27、因子。在众多的转录因子中，哪种是类基因转录所共同需要的？哪些是不同亚类的基因所特有的？在一个基因启动子的许多启动子成分上，是否全要结合有相应的转录因子才能起始转录？这些因子结合的顺序有何影响？是否还有转录起始的抑制因子？这些问题都还没有明确的结论。 RNA合成速度大约为每秒3050个核苷酸,但是,RNA链的延长,并不是以恒定速度进行的，有时会降低速度或延宕(delay)。这是延长阶段的重要特点 链的延长在通过一个富含GC对的模板以后约8至10个碱基,则会出现一次延宕。如果在突变体中,GCAT则减少延宕。如果在连续的GC对之间只有一个AT,把这个AT变为GC，则会出现强烈的延宕作用。这种延宕作用

28、可能在RNA链的终止和释放过程中起重要作用。二 转录延长1、 亚基脱落，RNA pol 聚合酶核心酶变构,与模板结合松弛,沿着DNA模板前移； 2、在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。(NMP) n + NTP (NMP) n+1 + PPi二、转录的终止终止子:RNA链的终止与一段序列有关，其终止信号存在于已转录过的序列。这段终止信号序列叫终止子。终止子可以分为两类：不依赖于蛋白质辅助因子而能实现终止作用(2) 依赖蛋白质辅因才能实现终止作用。这种蛋白质辅因子称为释放因子，通常又称因子。两类终止子的共同序列特征：在转录终止点之前有一段回文序列回文序列的两个重复部分(每个720b

29、p)由几个碱基对的不重复节段隔开回文序列的对称轴一般距转录终止点1624bp。 两类终止子的不同点是：不依赖因子的终止子的回文序列中富含GC碱基对，在回文序列的下游方向又常有68个AT碱基对(模板链上为A)依赖因子的终止子中回文序列的GC对含量较少。在回文序列下游方向的序列没有固定特征，其AT对含量比前一种终止子低E.coli的色氮酸操纵元的转录终止子（不依赖因子）噬菌体的TA1终止子序列（依赖因子）因子如何行使功能？ 离体条件下,它有两种活性：一种是促进转 录终止的活性，另一种是NTPase活性， 后一种活性是实现前一种活性不可缺少的因子是通过识别DNA、RNA 或RNA 聚合酶起作用的吗？

30、 因子有ATP 酶活性，但这种活性依赖于RNA，需要一个大于50个碱基的多聚核糖核酸的存在。提示与RNA结合。 “热追踪(Hot pursuit)”模型假设因子与新生RNA链的终止子上游某位点结合，然后因子沿mRNA 转位。因子沿RNA 的移动比聚合酶沿DNA的速度快。 因子沿着RNA 追赶聚合酶，当聚合酶在依赖于因子的终止子处作短暂停顿时将其捕获，从而导致转录终止。 2、抗终止及抗终止因子 在一些终止子上，终止事件可以被某些与RNA 聚合酶相互作用的特异辅助因子所阻止。“抗终止(Antitermination)”使酶越过终止子序列而继续转录，此过程称为通读(Readthrough)。抗终止是

31、在细菌噬菌体感染中被发现的,是细菌操纵子和噬菌体调控回路中的一个调控机制 图5.11 抗终止作用决定RNA聚合酶在终止子位 点处终止还是通读下去第五节 RNA转录后的加工一、概述在原核生物中，多基因的mRNA生成以后，绝大部分直接作为模扳去翻译各个基因所编码的蛋白质，并以此手段协调相关基因的表达量。原核生物的mRNA寿命很短，其半衰期通常为几分钟。这个现象看起来似乎是浪费，而实际上这恰恰是原核生物内的重要调控机制。如果一种酶或蛋白质不再需要，只要简单地关闭其mRNA的合成就行了。在真核生物中，可能有特别的机制来延长需要翻译的mRNA的寿命，而缩短不再需要的mRNA的寿命。rRNA和tRNA则不

32、同，它们不是翻译的模板，而是蛋白质合成机器的组成成分。不管在原核生物中还是在真核生物中，它们都很稳定，半衰期一般为几个小时。 无论是rRNA还是tRNA，都不是最初转录产物，其证据如下：(1)rRNA和tRNA分子的5端都是单磷酸，而所有原始转录产物的5端部是三磷酸(2)rRNA和tRNA分子都比原始转录产物小，也就是比RNA的转录元小(3)所有的tRNA分子都含有原始转录产物所没有的异常碱基，即除了A、G、C、U以外的碱基。因此，无论是rRNA，还是tRNA，都需要作转录后加工，删除基因间序列以及基因内的介入序列(内元)二、mRNA的转录后加工1、真核生物mRNA 的5端帽子2、真核生物mR

33、NA 3端多聚腺苷酸化3、剪接1、真核生物mRNA 的5端帽子尽管真核生物mRNA的转录起始于一个嘌呤核苷三磷酸(pppA或pppG，A或G)，第一个核苷酸保留着其5三磷酸，使通常的磷酸二酯键从其3位向下一个核苷酸的5位之间生成。转录本的初始序列可描述为： 5pApNpNpNp 或5pGpNpNpNp但是,当成熟的mRNA 在体外用能使其降解为单核苷酸的RNAase酶处理时，其5端并没有像所希望的那样生成核苷三磷酸pppA或pppG。相反，得到一个以5-5三磷酸二酯键相连的二核苷酸，且带有甲基，而且5末端的一个核苷酸总是N7甲基鸟嘌呤核苷酸。这样成熟的mRNA没有自由的5端。mRNA5端的这种

34、结构叫做帽子。图5.13 真核生物mRNA 5端的不同帽子结构真核生物mRNA 5端的不同帽子结构 （1）第一种甲基化,即N7甲基鸟嘌呤核苷酸甲基化，发生在所有真核生物中，是在在端部鸟嘌呤的7位加上了一个甲基，仅仅拥有这样单一甲基的帽子被称为cap0，符号为M7GpppX。即使在单细胞真核生物中也发生这个甲基化反应。负责催化这种修饰反应的酶是鸟嘌呤-7-甲基转移酶(Methyltranferase)。（2）下一步是在第二碱基(在没有任何修饰之前转录本真正的第一个起始碱基)的2-O位置。此反应被另一个酶催化(2-O-甲基-转移酶)，带有上述两个甲基的被称为cap1，符号为M7GpppXm。除单细

35、胞生物之外，这是一种多数的帽子形式。（3）第二个碱基再次发生甲基化，这是高等真核生物中的少数情况。仅当此碱基为腺嘌呤时这种甲基化才发生，被甲基化的是N6位。只有当腺嘌呤的2-O位已经甲基化时，负责此种甲基化的酶才能起修饰作用。（4）在一些种类中，甲基被加到戴帽mRNA的第三个碱基，这种反应的底物是已经带有两个甲基的cap1 mRNA。第三碱基的修饰通常是2-O位的甲基化，这创造了cap2 类型，符号为M7GpppXmpYm。所有戴帽mRNA 中，此类帽子只占1015%。在5端加鸟嘌呤是由鸟苷转移酶(Tranferase)催化实现的，此反应紧随转录的起始而发生: 在真核mRNA 群体中所有分子都

36、加帽,对于特定有机体，不同帽子类型的比例是其主要特征。对于一个特定mRNA 结构而言，现在尚不知道是否可能有不止一种的帽子。在加帽过程中除了甲基化外，高等真核生物的mRNA 会低频率地发生内部甲基化。在每1000 个碱基中可能会产生一个N6甲基腺嘌呤，这样在典型的高等真核mRNA（平均长度18002000bp）中存在1-2个甲基腺嘌呤，其功能还不知道。2、3端多聚腺苷酸化mRNA 3端延伸的多聚A 经常被描述为poly(A)尾巴；有这种特征的mRNA 称为poly(A)+。poly(A)序列并非DNA编码，在核内它是在转录以后被加到RNA上的。加poly(A)的反应由poly(A)聚合酶(Po

37、lymerase)所催化，它在mRNA的自由3-OH上加上200个腺嘌呤。核RNA与mRNA的poly(A)及poly(A)结合蛋白(PABP)相结合，许多真核生物内部有相关类型的蛋白质。一个PABP(Poly A binding protein)单体分子量约70kDa，与poly(A)尾的10-20 碱基相结合。所以在大多数真核生物的mRNA 3端会有一大群蛋白质与之结合，这是一个普遍特征。加上poly(A)是mRNA 3端通过酶复合体产生和修饰过程中的一部分反应。 几乎所有的细胞mRNA 都拥有poly(A)，明显的例外是编码组蛋白的mRNA 不具有poly(A)。组蛋白mRNA 缺少po

38、ly(A)的意义尚不清楚，在功能上并不存在什么因素使poly(A)必需存在。真核生物RNA聚合酶的转录产物的多聚腺苷酸化与转录的终止。AAUAAA和GUGUGUG为切断RNA的酶所识别的信号，切断后RNA聚合酶可继续转录直到终止子或者由别的机制促进RNA聚合酶的释放 3、剪接与没有内含子的原核基因一样，真核“割裂”基因也整个转录为单一的一条RNA链。一个典型的真核基因，其初始转录产物包含了外显子和内含子。内含子的数量和长度都可以非常大，初始转录产物（前mRNA，pre-mRNA）实际也可以很长 从pre-mRNA中除去内含子的过程称为RNA剪接(RNA splicing) 内含子的数目和长度不

39、同使基因间长度差别很大。在一个典型的哺乳动物基因中约有7-8个外显子，分布在16 kb 左右的范围内。外显子较短(100200bp)，内含子较长(1 kb) 真核生物基因组内存在更多需要加工剪接的情况，特别是真核生物基因的内含子被转录后，需要在RNA水平上进行转录后的剪接。转录产物的剪接是RNA水平上加工内容之一，是基因表达调控的方式之一对于剪接反应本身来说，一个最主要的问题是如何保证它的准确性。是什么确保了每个内含子末端可以被准确的识别，并把正确的序列从RNA 中剪接掉？从前体中切除内含子的过程是否是按照特定的顺序进行？成熟RNA 是通过有效前体间的识别，还是通过改变剪接机制来调控基因表达的

40、？原核或真核生物的RNA剪接没有单一的剪接机制，形式很多。根据基本的共同方式，内含子的剪接可以分为三类。（1）第一类是自我剪接内含子。由于这类内含子的特殊结构而能自发地进行剪接，至少在体外不需要酶或蛋白质参与。这一类又分为两个亚类，即I型内含子和型内含子，它们各有特征性的二级结构和短的共同序列，采取不同的两种自我剪接方式。I型内含子存在于多数真核线粒体、四膜虫、一些叶绿体和噬菌体RNA等。型内含子主要在线粒体和叶绿体基因中。一些I型内含子自身也能编码蛋白质。（2）第二类内含子是蛋白质(酶)参与剪接的内含子，主要在tRNA前体中发现。剪接是在一系列酶催化下进行的。（3）第三类内含子是snRNP参与剪接的内含子。这一类内含子绝大部分存在于真核细胞核的蛋白质基因中。其剪接方式与第一类型内含子相似，都通过形成马套索结构的中间物和马套索内含子产物。区别在于型内含子剪接不需要任何蛋白质，而细胞核RNA前体的内含子剪接要在snRNP参与下进行。两者比较后认为，型自我剪接的内含子是细胞核基因内含子的前身，是失去自我剪接能力和增加对snRNP依赖性的进化过程。三、rRNA的转录后加工E.coli共有三种rRNA,