RNA的生物合成转录

RNA的生物合成（转录）ATGC转录生物体以DNA的一条链为模板，以NTP为原料合成RNA的过程转录RNADNA

复制和转录的区别第一节转录的模板和酶转录以在DNA的一条链为模板，另一条链为编码链（不转录），这样模板链不总在同一条链上，这种转录方式称为不对称转录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，也称作有意义链或Watson链。相对的另一股单链是编码链，也称为反义链或Crick链5′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C编码链模板链mRNA蛋白质转录翻译5335模板链编码链编码链模板链结构基因转录方向转录方向结构基因RNA聚合酶（一）原核生物的RNA聚合酶核心酶全酶转录起始转录延长阶段σ亚基脱落RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合（二）真核生生物的RNA聚合酶模板与酶的辨辨认结合原核生物一个个转录区段可可视为一个转转录单位，称称为操纵子，包括若干个个结构基因及其上游的调控序列5335结构基因调控序列RNA-polRNA聚合酶酶结合模板DNA的部位位，称为启动子开始转录TTGACAAACTGT-35区(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10区1-30-5010-10-40-205335原核生物启动动子保守序列列RNA-pol辨认位点点55RNA聚合酶保护区结构基因33第二节转录过过程一、原核生物物的转录过程程（一）转录起起始1.RNA聚合酶全酶酶(2)与模板结结合-35区区，酶移向－－10区，跨跨入转录起始始点2.DNA双链解开，，20bp以以下，通常是是（17±1）bp转录起始过程程3.在RNA聚合酶作作用下发生第第一次聚合反反应，形成转转录起始复合合物（5-端GTP、ATP）RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3亚基脱落，，进入延长阶阶段转录起始复合合物:5-pppG-OH+NTP5-pppGpN-OH3+ppi（二）转录延延长1.亚基脱落，RNA–pol聚合酶核核心酶变构，，与模板结合合松弛，沿着着DNA模板板前移；2.在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断断延长。(NMP)n+NTP(NMP)n+1+PPi3.转录空空泡DNA/DNA>DNA/RNAG-C>A-T>A-U转录空泡：RNA-pol（核心酶）····DNA····RNADNA/DNA>DNA/RNAG-C>A-T>A-U53DNA原核生物转录录过程中的羽羽毛状现象核糖体RNARNA聚合酶酶依赖Rho(ρ)因子子的转录终止非依赖Rho因子的转录终止（三）转录终终止指RNA聚合合酶在DNA模板上停顿顿下来不再前前进，转录产产物RNA链从转录复合合物上脱落下来。分类ATP1.依赖Rho因子子的转录终止止2.非依赖赖Rho因因子的转录终终止DNA模板上靠近终终止处，有些些特殊的碱基基序列，转录录出RNA后，RNA产物形成特殊的结结构来终止转录。。5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`茎环环/发发夹夹结结构构茎环环结结构构使使转转录录终终止止的的机机理理使RNA聚聚合合酶酶变变构构，，转转录录停停顿顿；；使转转录录复复合合物物趋趋于于解解离离，，RNA产产物物释释放放。。5´pppG5335RNA-pol二、、真真核核生生物物的的转转录录过过程程（一一））转转录录起起始始真核核生生物物的的转转录录起起始始上上游游区区段段比比原原核核生生物物多多样样化化，，转转录录起起始始时时，，RNA-pol不直直接接结结合合模模板板，其其起起始始过过程程比比原原核核生生物物复复杂杂。。转录录起起始始点点TATA盒盒CAAT盒盒GC盒盒增强强子子顺式式作作用用元元件件(cis-actingelement)1.转录录起起始始前前的的上上游游区区段段AATAAA切离离加加尾尾转录录终终止止点点修饰饰点点外显显子子翻译译起起始始点点内含含子子OCT-1OCT-1：：ATTTGCAT八聚聚体体2.转录录因因子子能直直接接、、间间接接辨辨认认和和结结合合转转录录上上游游区区段段DNA的的蛋蛋白白质质，，现现已已发发现现数数百百种种，，统统称称为为反式式作作用用因因子子反式式作作用用因因子子中中，，直直接接或或间间接接结结合合RNA聚聚合合酶酶的的，，则则称称为为转录录因因子子(TF)参与与RNA-polⅡⅡ转录录的的TFⅡⅡ3.转录录起起始始前前复复合合物物(pre-initiationcomplex,PIC)真核生物物RNA-pol不与与DNA分子直直接结合合，而需需依靠众众多的转录因子子。POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡ催化转转录的PICPOL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡⅡA-ⅡⅡB-DNA复复合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC组组装完成成，TFⅡH使CTD磷磷酸化4.拼板理论论(piecingtheory)一个真核核生物基基因的转转录需要要3至5个转录录因子。。转录因因子之间间互相结结合，生生成有活活性，有有专一性性的复合合物，再再与RNA聚合合酶搭配配而有针针对性地地结合、、转录相相应的基基因。（二）转录录延长真核生物转转录延长过过程与原核核生物大致致相似，但但因有核膜相隔隔，没有转录录与翻译同同步的现象象。RNA-pol前移处处都都遇上核小小体。转录延长过过程中可以以观察到核小体移位位和解聚现象。5------AAUAAA-5------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG转录终止的的修饰点55333加尾AAAAAAA········3mRNA（三）转录录终止——和转转录后修饰饰密切相关关一、真核生生物mRNA的转录后加加工（一）首、、尾的修饰饰5端形成帽子结构(m7GpppGp—)3端加上多聚腺苷酸酸尾巴(polyAtail)第三节真核核生物的转转录后修饰饰5pppGp……5GpppGp…pppGppi鸟苷酸转移酶5

m7GpppGp…甲基化酶帽子结构的的生成5ppGp…磷酸酶Pi帽子结构（二）mRNA的剪接1.hnRNA和snRNA核内的初级级mRNA称为杂化核RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)snRNA(smallnuclearRNA)核内的蛋白质小分子核糖核蛋白体（snRNP）RNA剪接场所snRNA真核生物结结构基因，，由若干个个编码区和和非编码区区互相间隔隔开但又连连续镶嵌而而成，去除除非编码区区再连接后后，可翻译译出由连续续氨基酸组组成的完整整蛋白质，，这些基因因称为断裂裂基因。断裂基因(splitegene)CABD编码区A、B、C、D非编码区2.外显显子(exon)和和内含子(intron)外显子在断裂基因因及其初级级转录产物物上出现，，并表达为为成熟RNA的核酸酸序列内含子隔断基因的的线性表达达而在剪接接过程中被被除去的核核酸序列鸡卵清蛋白白基因hnRNA首、尾修饰饰hnRNA剪接成熟的mRNA鸡卵清蛋白白基因及其其转录、转转录后修饰饰鸡卵清蛋白白成熟mRNA与DNA杂交交电镜图DNAmRNA3.内含子的分分类根据基因的的类型和剪剪接的方式式，通常把把内含子分分为4类I：主要存在于于线粒体、、叶绿体及及某些低等等真核生物物的rRNA基因；II：也发现于线粒粒体、叶绿体体，转录产物物是mRNA；III：是常见的形成成套索结构后后剪接，大多多数mRNA基因有此类内内含子；IV：是tRNA基因及其初级级转录产物中中的内含子，，剪接过程需需酶及ATP。4.mRNA的剪接——除去hnRNA中中的内含子，，将外显子连连接。snRNP与hnRNA结合成为剪接接体①②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5pG-OH(ppG-OH,pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次转酯反应第二次转酯反应UpAGpU外显子1内含子外显子2G-OHUpUpGpA剪接过程的二二次转酯反应应•RNA编编辑作用说明明，基因的编编码序列经过过转录后加工工，是可有多多用途分化的的，因此也称称为分化加工工5.mRNA的编辑(mRNAediting)人类apoB基因mRNA（14500个核苷酸）肝脏apoB100（分子量为500000）肠道细胞apoB48（分子量为240000）mRNA编辑二、tRNA的转录后加工工tRNA前体RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNARNaseP、内切酶tRNA核苷苷酸转移酶、、连接酶ATPADP碱基修饰（2）还原反应如：UDHU（4）脱氨反应如：AI如：AAm（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）（3）核苷内的转位反应如：U