第十章RNA的生物合成

第十章RNA的生物合成温州医学院生物化学教研室李春洋转录即以DNA中的一条单链为模板，在DNA依赖的RNA聚合酶催化下，以NTP为原料合成RNA的过程；转录主要包括mRNA、tRNA和rRNA的生物合成，分别提供了蛋白质生物合成必需的模板、转运体和场所。以RNA为模板合成RNA的过程，称为RNA复制，主要见于病毒，是反转录病毒以外的RNA病毒在宿主细胞以病毒RNA为模板合成RNA的方式。A-U，T-A，G-CA-T，G-C配对mRNA，tRNA，rRNA子代双链DNA产物NTPdNTP原料模板链转录两股链均复制模板RNA聚合酶酶DNA聚合酶一般不需复制后加工加工过程转录后需要加工引物有无复制和转录的区别复制转录特点半保留复制不对称转录第一节

转录的生物合成体系一、DNA模板不对称转录两方面含义：在双链DNA分子上只有一条单链被转录，另一条不被转录；模板链并不永远在同一条链上。在DNA分子中，往往把能转录出RNA的区段称为结构基因。结构基因的双链中，仅有一股链作为模板转录成RNA，称为模板链（反意义链或负链），碱基序列与mRNA互补；另一条链不被转录称为编码链（有意义链或正链），碱基序列与mRNA相同（仅T、U替换）。GCAGTACATGTCCGCCTTAGCcgtcatgtacaggcggaatcg5＇3＇3＇5＇模板链编码链转录GCAGUACAUGUCCGCCUUAGCmRNA5＇3＇翻译丙缬组缬精亮丝NC多肽链5＇3＇3＇5＇二、RNA聚合酶（一）原核生物的RNA聚合酶α36512决定那些基因被转录2β150618催化转录延长1β＇155613与模板结合、参与解链1σ70263识别起动子、辨认起始点1亚基分子量功能每分子酶中所含数目大肠杆菌RNA聚合酶组分ω10000

不详1ω全酶核心酶ω（二）真核生物的RNA聚合酶真核生物中的RNA聚合酶目前已发现三种，它们专一性转录不同基因，催化合成不同种类的RNA。Ⅰ45S-rRNA耐受核仁ⅡhnRNA极敏感核质Ⅲ5S-rRNA，tRNA，snRNA中度敏感核质种类对鹅膏蕈碱的反应转录产物定位真核生物RNA聚合酶的种类和性质三、启动子启动子是指DNA分子上被RNA聚合酶特异性识别并结合形成的起始转录复合物的区域，还包括一些调节蛋白因子的结合位点。启动子能够指导RNA聚合酶同模板正确结合，活化RNA聚合酶，启动基因转录。无论在原核生物还是在真核生物，启动子控制转录起始，并可决定某一基因的表达强度。（一）原核生物的启动子RNA聚合酶仅能够在启动子处结合，启动子上的同源性强的序列（保守序列）应该是启动子的功能所必需的。在原核生物的启动子中有四个保守性序列。TTGACATATAATAACTGTATATTA3＇-35-10+1（G）转录起始点启动子转录区Pribnow盒辨认点编码链模板链5＇3＇5＇5＇3＇（二）真核生物的启动子GCGC-CAAT-TATA-ATGAATAAA增强子GC盒CAAT盒TATA盒转录起始内含子外显子修饰点切离加尾真正终止点八聚体RNApolⅡ转录的基因-25-75-90第二节

RNA的生物合成过程一、转录的起始转录起始就是RNApol识别启动子并与之结合从而启动RNA合成的过程。（一）原核生物的转录起始过程TTGACATATAATAACTGTATATTA3＇-35-10+1（G）转录起始点启动子转录区Pribnow盒辨认点编码链模板链5＇3＇5＇5＇3＇（二）真核细胞转录的起始过程真核生物，三种RNA聚合酶分别催化不同RNA的合成，每种酶都需要一些蛋白质辅助因子，称为转录因子。RNApolⅡ最大亚基多肽的C末端氨基酸为（YSPTSPS）n的重复序列，称为羧基末端结构域（CTD）。转录因子功

能TFⅡATFⅡBTFⅡDTFⅡETFⅡFTFⅡH稳定TFⅡD和DNA的结合，激活TBP亚基结合模板链，起始RNA聚合酶Ⅱ结合，和TFⅡE/F相互作用TBP亚基识别TATA，将RNA聚合酶Ⅱ组入复合体中TAFs识别特殊启动子结合在RNA聚合酶Ⅱ的前部，使复合体的保护区延伸到下游大亚基有解旋酶活性，小亚基和RNA聚合酶Ⅱ结合使其加入复合体具有激酶活性，可磷酸化RNA聚合酶Ⅱ的CTD，使其逸出、延伸参与RNApolⅡ转录的TFⅡTFⅡI识别Inr，起始TFⅡF/D结合TFⅡSRNA合成延伸TFⅡJ在TFF后加入复合体，不改变DNA的结合方式二、转录的延长转录延长阶段的反应包括：聚合酶向转录起始点下游移动，指导核苷酸之间磷酸二酯键形成；转录区的模板形成局部单链区以便于转录。三、转录的终止（一）原核生物转录的终止1.依赖ρ因子的转录终止+ATP2.不依赖ρ因子的转录终止UUUUUUUUUCGGGGCGAGCCCCGCRNA转录产物AGCCCGCGCGGGCTTTTTTTTTCGCCCGAAAAAAAAATCGGGCG5＇编码链5＇模板链3＇3＇终止子（二）真核生物的转录终止RNA-polAATAAAGTGTGTG转录终止的修饰点55335------AAUAAA-5------AAUAAA--特异性核酸内切酶-GUGUGUGAAAAAAA······3mRNA第三节

真核生物RNA的转录后的加工一、前体mRNA的加工原核生物中转录翻译相随进行，多基因的mRNA生成后，绝大部分直接作为模板翻译各个基因所编码的蛋白质，不需要再加工。真核生物转录和翻译的时间和空间都不相同，且许多真核生物基因是不连续的（断裂基因）。真核生物不连续基因中的插入序列，称为内含子；被内含子隔开的基因序列称为外显子。一个基因的外显子和内含子都转录在初始转录本RNA分子中，初始转录本经加工除掉内含子，再经其他修饰转化为mRNA。（一）核不均一RNA在真核细胞核内可分离到一类含量很高，相对分子质量很大但不稳定的RNA，称为核不均一RNA（hnRNA）。有证据表明，hnRNA是mRNA的前体，但不是初始转录本，而是已经通过初步加工，但尚未切除内含子。（二）真核生物mRNA的前体加工1.加帽5pppGp…5GpppGp…pppGPPi鸟苷酸转移酶5

m7GpppGp…甲基转移酶SAM5ppGp…磷酸酶Pi2.加尾RNA-polAATAAAGTGTGTG转录终止的修饰点55335------AAUAAA-5------AAUAAA--特异性核酸内切酶-GUGUGUGAAAAAAA······3mRNA3.mRNA前体的剪接真核生物结构基因，由若干编码区（外显子）和非编码区（内含子）互相间隔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。形成成熟的有功能的mRNA最后的过程是去除内含子并将外显子连接起来（剪接），内含子的切除往往是从新生转录物出现就开始的，其发生在基因转录完成之前。AGGUAAGUUACUAACCAGG5＇内含子外显子1外显子2+A

AGOHp3＇pGU

A

AGp2-OH5＇3-OHA

AGppGU5＇3＇剪接反应中，既无水解作用的发生，又无磷酸二酯键数目的改变，实质上是两次磷酸酯键的位置转移，称为二次转酯反应。二、rRNA转录后加工转录45S-rRNA剪切18S-rRNA5.8S和28S-rRNA内含子内含子28S5.8S18SrDNA三、tRNA转录后加工1.tRNA前体的剪接和拼接2.碱基的修饰3.3＇-OH连接-CCA结构四、RNA编辑RNA编辑是遗传信息在转录水平发生改变，由一个基因产生不止一种蛋白质，增加了mRNA的遗传信息容量。编辑加工方式包括在转录产物中插入、删除或取代一些核苷酸残基，改变了初始转录产物的编码特性，从而翻译出氨基酸序列不同的多种蛋白质。RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，是可有多用途的，故也称为分化加工。5＇…CAA

CUG

CAG

ACA

UAU

AUG

AUA

CAA

UUU

GAU

CAG