Chapter3RNAprocessing市公开课一等奖省赛课获奖课件

Chapter3

RNA

processingChapter3RNAprocessing第1页

RNA中内含子外显子（exonorextron）：真核细胞基因DNA中编码序列，这部分序列可转录为RNA，并翻译成蛋白质，也称表示序列。

内含子（intron）：真核细胞基因DNA中不编码序列，这部分序列并不编码蛋白质，又称间隔序列。1.内含子概念及发觉Chapter3RNAprocessing第2页Chapter3RNAprocessing第3页分子杂交技术检测非编码内含子存在Chapter3RNAprocessing第4页2.内含子种类I类内含子（核、线粒体、叶绿体）

II类内含子（真菌、藻类和植物线粒体和叶绿体mRNA前体）III类内含子mRNA前体中内含子tRNA前体中内含子Chapter3RNAprocessing第5页一、RNA加工：将各种前体RNA分子加工成成熟、有活性RNA过程二、场所：主要是在细胞核内进行Chapter3RNAprocessing第6页三、RNA加工类型：1.剪切：就是剪去部分序列；2.剪接：是指剪切后又将一些片段连接起来。3.末端添加核苷酸：如tRNA3′-末端添加-CCA。4.修饰：在碱基及核糖分子进行化学修饰。5.RNA编辑：一些RNA，尤其是mRNA自DNA模板上所取得遗传信息，在转录作用后又发生了改变。Chapter3RNAprocessing第7页一、原核生物rRNA加工

第二节rRNA加工16SrRNA23SrRNA5SrRNAtRNAtRNA大肠杆菌最初转录物（30S）Chapter3RNAprocessing第8页1.核糖核蛋白复合体（RNP）形成初生转录物形成一些茎环结构，随即与一些蛋白结合形成核糖核蛋白复合体（RNP）茎环结构RNPChapter3RNAprocessing第9页原核生物rRNA加工（RNA酶Ⅲ）Chapter3RNAprocessing第10页2.甲基化修饰：（通常是A）甲基供体--S-腺苷甲硫氨酸3.剪切：（1）RnaseⅢ剪切释放出5S，16S，23S前体分子；（2）随即RNA酶M5,M16,M23分别在每一前体分子5’端和3’端进行剪切。Chapter3RNAprocessing第11页二、真核细胞rRNA加工（一）概述

1.rRNA基因：

RNA聚合酶Ⅰ转录—转录物需要加工

2.5srRNA基因：

RNA聚合酶Ⅲ转录--转录物不需加工Chapter3RNAprocessing第12页Mammals18SrRNA5.8SrRNA28SrRNA47Spre-rRNA(13500nt)>100site2’-O-methlsnoRNPMaturerRNAsETS1ITS1ITS2ETS245Spre-rRNA41Spre-rRNA20S+32Spre-rRNA5.8S-28SBasepair（二）真核细胞rRNA前体加工过程18SrRNA5.8SrRNA28SrRNAChapter3RNAprocessing第13页（1）广泛地进行甲基化修饰，主要是在28S及18S中。（2）除掉外部转录间隔区(ETS)1和2，再切去内部转录间隔区（ITS），释放出32S和20S两个前RNA。

（3）随即45SrRNA前体经核酸酶次序剪切下生成18S、5.8S、28SrRNA。真核细胞rRNA前体加工过程Chapter3RNAprocessing第14页第三节

tRNA加工一、原核tRNA加工1.“斩头”，形成5′末端；（RNaseP）2.“去尾”，切除3’多出核苷酸直至CCA，形成3′-OH末端（RNaseD）；3.修饰：甲基化等Chapter3RNAprocessing第15页二、真核tRNA加工和原核区分1.真核tRNA前体中无二聚体和多聚体；2.增加了剪接内含子过程；3.真核生物CCA多由tRNA核苷酸转移酶添加，而原核多由tRNA基因编码。splicingChapter3RNAprocessing第16页第四节前体mRNA加工Chapter3RNAprocessing第17页原核真核geneOperon

intronmRNAPolycistronicmonocistronicShorter-livedPre-mRNAmRNAprocessing5’-cap,poly(A)tailLonger-livedTransporttocytoplasm

一、原核生物与真核生物基因表示差异Chapter3RNAprocessing第18页二、核内不均一RNA（hnRNAheterogeneousnuclearRNA

）--RNApolⅡ产物

1.hnRNP：hnRNA+蛋白前mRNAsnRNA2.snRNP：snRNA+蛋白功效：参加前mRNA剪接hnRNAChapter3RNAprocessing第19页三、真核生物前mRNA加工过程Chapter3RNAprocessing第20页前mRNA加工过程5’端加帽（5’-capping）3’端加尾剪接（splicing）甲基化修饰（methylation）Chapter3RNAprocessing第21页（一）5’端加帽（5’-capping）Chapter3RNAprocessing第22页1.三种5’帽结构形式帽0m7GpppNpN帽1m7GpppNmpN帽2

m7GpppNmpNmChapter3RNAprocessing第23页2.5’帽作用：（1）预防被5’外切核酸酶降解（2）翻译时可被起始因子和核糖体识别（3）有利于mRNA越过核膜，进入胞质Chapter3RNAprocessing第24页3.5-capping:m7G(5’-5’,mRNAguanyltransferase鸟苷转移酶)Base1:2’-OH甲基化；A(N6-甲基化)Base2:2’-OH甲基化Chapter3RNAprocessing第25页5pppNp…5GpppNp…pppGppi鸟苷酸转移酶5m7GpppNp…甲基转移酶SAM5ppNp…磷酸酶Pi真核生物mRNA转录后加工--“加帽”Chapter3RNAprocessing第26页（1）mRNA5′末端pppNp在磷酸酶作用下脱Pi，形成ppNp-。（2）在鸟苷酸转移酶作用下，与Gppp反应形成GpppNp-,连接方式为5‘-5’三磷酸桥。（3）在甲基转移酶作用下，由腺苷蛋氨酸(SAM)提供甲基，在鸟嘌呤N-7上甲基化（4）在连接于鸟苷酸第一个（或第二个）核苷酸2－OH上又进行甲基化，最终形成m7GpppNmp。Chapter3RNAprocessing第27页（二）3’端加尾1.3’端:polyA

poly(A)聚合酶--Poly(A)polymerase(PAP);

poly(A)＋：大部分真核mRNA有poly(A)尾巴

poly(A)－：无poly(A)尾巴，如组蛋白mRNA2.作用：（1）稳定mRNA

（2）有利于mRNA从核到细胞质转运Chapter3RNAprocessing第28页3.3’末端多聚A尾生成（1）识别因子识别AAUAAA（2）剪切因子(CF)在加尾位点AAUAAA下游11－

30nt处剪切RNA；（3）poly(A)聚合酶合成poly(A)尾巴；AAUAAA(20bp)CA5’UUGUGUGUUG3’PolyadenylationsignalCleavagesitepolyAadditionsiteGC-richregionChapter3RNAprocessing第29页第五节内含子剪接一、核酶(Ribozyme)

是指本质为RNA或以RNA为主含有蛋白质辅基一类含有催化功效物质。1.发觉

1981年T.Cech和S.Atman

四膜虫rRNA2.类型：①剪切型：相当于内切核酸酶

②剪接型：相当于内切核酸酶及连接酶

③其它类型：如核苷酸转移，脱磷酸作用Chapter3RNAprocessing第30页3.核酶与传统酶区分：（1）普通酶是纯蛋白质，而核酶是RNA或带蛋白RNA；（2）有核酶既是催化剂又是底物。而酶仅催化反应Chapter3RNAprocessing第31页4.意义：①突破了酶概念；②揭示了内含子自我剪接奥秘；促进了RNA研究③为生命起源和分子进化提供了新依据。Chapter3RNAprocessing第32页二、前mRNA剪接（splicing）（一）前mRNA内含子

GU-AG类（主要）

AU-AC类（次要）

G100U100A62A68G84T63

12PyN

C65A100G100A64G73N内含子外显子外显子左位点(5’/供体)右位点(3’/受体)分支点共同序列Py80NPy80Py87Pu75APy95Chapter3RNAprocessing第33页GU-AG类内含子剪接位点特征：（1）5’剪切点（供体位点）为GU（2）3’剪切点（受体位点）为AGGT-AGrule(GT-AG规则)：指在核基因内含子开始和结束出现两个固定脱氧核苷酸:5＇端为GT,3＇端为AG，与前体RNA内含子剪接相关（3）分支部位：多聚嘧啶序列：Py80NPy80Py87Pu75APy95，Chapter3RNAprocessing第34页（二）剪接体形成

1.剪接体（spliceosome）是由几个非特异小核糖核蛋白(UsnRNP)与mRNA前体结合而成2.剪接因子（1）UsnRNPs：U1、U2、U5、U4/U6（2）化学组成：U-RNA+proteinsU-RNAs(uracilrichRNA)：snRNAs（3）特点：snRNP中RNA成份与5’端和3’端剪接点及分支点各种保守碱基配对Chapter3RNAprocessing第35页U1U1U2U4/6U5U1U2U4/6U5U1U2OHOHUACUAACGUAGOHUACUAACUGAG3、剪接体形成3、剪接体形成：（1）U1snRNP识别外显子5′末端剪接序列，并与其互补而结合（2）U2snRNP识别并结合于分支部位（3）U5snRNP，识别并结合于内含子3′末端剪接位点（4）U4，U6也参加到剪接体中，起配合作用（5）mRNA与snRNP形成复合体---剪接体Chapter3RNAprocessing第36页GUAGAUGAGAGUAGA套索结构套索形成及剪接1212（三）前mRNA内含子剪接1、分支点A2′-OH攻击5′端交界处磷酸二酯键，形成套索（lariat）结构2、切下外显子13′-OH攻击内含子3′端交界处磷酸二酯键，同时释放出套索状内含子。Chapter3RNAprocessing第37页三、I型内含子剪接（一）结构特点无GT-AG结构边界序列为5’U…..3’G;Chapter3RNAprocessing第38页（二）I型内含子剪接机制1.自由鸟苷酸3’-OH作为亲核基团攻击内含子5’端磷酸二酯键，从上游切开RNA链2.上游外显子3’-OH作为亲核基团攻击内含子3’位核苷酸上磷酸二酯键，使内含子被完全切开3.上下游外显子经过新磷酸二酯键相连UpAGpUpGOHUOHGpUpGAUpUrRNApGpGUpAUpUChapter3RNAprocessing第39页（三）I型内含子剪接特点1.内含子自我催化断裂和连接（ribozymes）2.需要带有3’-OH鸟苷参加3.转酯反应(transesterification)Chapter3RNAprocessing第40页四、II型内含子介于GT-AG和I型内含子之间类型（一）结构特点（1）边界序列为5′↓GUGCG……YnAG↓；（2）分支点次序（branch-pointsequence）保守序列PyPuPyPyTAPy（3）分子内配对：分支点次序中间和两侧各有3-5bp序列与上游序列互补（A除外）Chapter3RNAprocessing第41页（二）II型内含子剪接机制1.支点A2′-OH对5′端交界处磷酸二酯键发动亲核进攻，产生了套索（lariat）结构2.切下外显子1其3′-OH继续对内含子3′端交界序列进行亲核进攻，同时释放出套索状内含子。Chapter3RNAprocessing第42页ConstitutiveSplicing（组成型剪接）AlternativeSplicing（选择性剪接/变位剪接）可变剪接是指同一基因转录形成RNA前体可经过一个以上剪接方式产生各种不一样mRNA过程。RNA可变剪接(选择性剪接)Chapter3RNAprocessing第43页Cis-splicing（顺式剪接）Trans-splicing（反式剪接）Chapter3RNAprocessing第44页第六节RNA编辑一、RNA编辑（RNAediting）概念是指转录后RNA在编码区发生碱基加入，丢失或转换等现象二、编辑生物学意义：

1.校正作用；

2.扩充遗传信息

Chapter3RNAprocessing第45页机制：脱氨基作用结果（胞苷和腺苷脱氨酶催化）进行编辑