生物信息传递上

生物信息传递上第一页，共一百零八页，2022年，8月28日

DNA是遗传信息的储存者。蕴藏于DNA的遗传信息先传递到RNA分子，然后再传给蛋白质。蛋白质是遗传的体现者。基因转录是基因表达的第一步，也是最关键的一步。一个基因能否表达的关键是在转录阶段。

一、基因的转录概述

1958年Crick提出中心法则第二页，共一百零八页，2022年，8月28日

转录：生物体以DNA为模板合成RNA的过程。转录RNADNA

□

转录(transcription)定义：第三页，共一百零八页，2022年，8月28日□参与转录的物质原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶其它辅助因子□

RNA合成方向：5'

3‘

第四页，共一百零八页，2022年，8月28日转录示意图第五页，共一百零八页，2022年，8月28日

●编码链(codingstrand)：又称有义链，与mRNA序列相同的那条DNA链。(mRNA:T→U)●模板链(templatestrand)：又称反义链，一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链。●转录的不对称性：在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。第六页，共一百零八页，2022年，8月28日□模板链并非永远在同一条单链上。

（σ因子有选择模板链的作用。）转录方向5335模板链编码链编码链模板链转录方向第七页，共一百零八页，2022年，8月28日二、参与转录起始的关键酶与元件（一）RNA聚合酶

□每个细胞中约有7000个RNA聚合酶分子，时刻都有约2

000-5

000个RNA聚合酶分子在执行转录。●原核生物RNA聚合酶（大肠杆菌为例）全酶=核心酶+σ因子①全酶：α２ββ’σ②σ：起始因子，负责模板链的选择和转录。（别构效应物）③核心酶：α２ββ’

（核心酶只催化链的延长，对起始无作用。）第八页，共一百零八页，2022年，8月28日第九页，共一百零八页，2022年，8月28日□大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析亚基基因相对分子量亚基数组分功能αrpoA365002核心酶核心酶组装，启动子识别βrpoB1510001核心酶

β和β'共同形成RNA合成的活性中心β'rpoC1550001核心酶ω？110001核心酶？σrpoD700001σ因子存在多种σ因子，用于识别不同的启动子第十页，共一百零八页，2022年，8月28日RNA聚合酶（大肠杆菌）是一种多功能酶：

识别和结合启动子；

解开DNA双螺旋，恢复双螺旋；

能与分离的DNA链以及转录产物RNA链结合；

选择正确的底物NTP，按5'→3'方向催化合成RNA链；

识别转录的终止信号，等。第十一页，共一百零八页，2022年，8月28日●真核生物RNA聚合酶酶位置转录产物相对活性对α-鹅膏蕈碱的敏感性RNA聚合酶Ⅰ核仁rRNA（5.8SrRNA18SrRNA28SrRNA）50-70%不敏感RNA聚合酶Ⅱ核质mRNA20-40%敏感RNA聚合酶Ⅲ核质tRNA5SrRNAsnRNA约10%存在物种特异性真核细胞的三种RNA聚合酶特征比较※

RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别？第十二页，共一百零八页，2022年，8月28日（二）启动子(promoter)定义：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。第十三页，共一百零八页，2022年，8月28日1、原核生物启动子结构1975，Pribnow足迹法（footprint）确定启动子的序列第十四页，共一百零八页，2022年，8月28日

大肠杆菌RNA聚合酶全酶所识别的启动子区-35区：T85T83G81A61C69A52-10区：T89A89T50A65A50T96第十五页，共一百零八页，2022年，8月28日（1）典型原核生物启动子的结构

-35-10转录起点TTGACA

16-19bp

TATAAT5-9bp-35区～-10区的间隔+1第十六页，共一百零八页，2022年，8月28日

①TATA区：酶的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打开，并决定转录起始位置）。（-10区,Pribnow区）

②TTGACA区：提供了RNA聚合酶全酶识别的信号。（-35区，与RNA聚合酶全酶结合有关，以及与启动子的强弱活性有关。）※

细菌启动子的保守序列特征第十七页，共一百零八页，2022年，8月28日③转录起始点：通常为嘌呤碱基（＞90%，CAT），但仅凭这个三联体碱基保守性还不足以构成专有信号。④-35区～-10区的间隔：在90%的启动子中，

-35区和-10区之间的分隔距离在16～18bp之间。个别例外的可以小于15bp或大于20bp。尽管间隔区的真实序列并不重要，但其距离大小对帮助几何对称的RNA聚合酶结合到一定间隔的两个DNA位点是很重要的。第十八页，共一百零八页，2022年，8月28日（2）两类启动子突变：

◆下降突变（downmutation):降低其结构基因转录水平的启动子突变。如在细菌中，把pribnow区的TATAAT变成AATAAT就大大降低其结构基因的转录水平。◆上升突变（upmutation):提高其结构基因转录水平的启动子突变。如在乳糖操纵子中，将pribnow区从TATGTT变成TATATT，就会提高启动子的效率，提高乳糖操纵子基因的转录水平。第十九页，共一百零八页，2022年，8月28日2、真核生物启动子□真核有三种不同的启动子和有关的元件□启动子Ⅱ最为复杂，它和原核的启动子有很多不同第二十页，共一百零八页，2022年，8月28日□真核生物启动子的结构

◆核心启动子（corepromoter）◆上游启动子元件（upstreampromoterelement，UPE）第二十一页，共一百零八页，2022年，8月28日（1）、核心启动子●定义：指保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区。（Hogness区）●作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始。（DNA双链开始解开）TATA常在-25bp左右，相当于原核的-10序列T85A97T93A85A63A83A50第二十二页，共一百零八页，2022年，8月28日（2）、上游启动子元件

定义：TATA区上游的保守序列，称为~。●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等●作用：控制转录起始频率。CAAT：-70--80bp，与RNA聚合酶的结合有关。（转录因子

CTF识别位点并与之结合，激活转录。）GGGCGG：-80--110bp，与某些转录因子（如SPⅠ因子）结合有关。（SP1有锌指区可以与DNA结合，在N端有激活转录的作用）第二十三页，共一百零八页，2022年，8月28日（三）增强子增强子（Enhancer）包括启动子上游或下游的一段DNA序列，可以增强启动子发动转录，提高转录效率。

其特点：远距离效应无方向性有组织特异性，等。（P80）

首先被发现的增强子是SV40增强子。两个增强子位于基因组的两个串连的72bp重复中，约在转录起始点上游200bp处，每个72bp重复中有一个。缺失实验显示两个重复缺失一个并不产生什么影响，而如两个均缺失即将大大降低活体内的转录。有人发现，如果将β珠蛋白基因放在含有72bp重复的DNA分子中，它的转录作用在活体内将增高约200倍以上，甚至当此72bp顺序位于离转录起点上游1400bp或下游3000bp时仍有作用。各个基因中的增强子顺序差别较大，但有一个基本的核心顺序(coresequence)：AAAGGTGTGGGTTTGG第二十四页，共一百零八页，2022年，8月28日（四）转录起始复合物●原核生物转录起始复合物三元起始复合物：RNA聚合酶DNA新生RNA

第二十五页，共一百零八页，2022年，8月28日

转录因子转录复合体TBP或TFIIDTAFsTFIIATFIIBTFIIFPolIITFIIERNApolⅡ的转录起始●真核生物转录起始复合物第二十六页，共一百零八页，2022年，8月28日□真核生物RNA聚合酶不能直接识别基因的启动子区，需要一些被称为转录调控因子的辅助蛋白按特定顺序结合于启动子上，RNA聚合酶才能与之结合并形成复杂的转录起始复合物，以保证有效的起始转录。第二十七页，共一百零八页，2022年，8月28日三、转录的基本过程（以大肠杆菌为例）1、模板识别

RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。2、转录起始●转录起始：RNA链上第一个核苷酸键的产生。●转录起点：与新生RNA链第一个核苷酸相对应DNA链上的碱基。●转录起始过程：RNA聚合酶与启动子DNA双链结合形成三元起始复合物（RNA聚合酶-DNA-新生RNA）。（具体同前）

第二十八页，共一百零八页，2022年，8月28日▲转录起始不需要引物。▲转录起始位点的碱基序列常为CAT，RNA的第一个碱基通常为嘌呤，ATP/GTP）。▲通过启动子阶段：转录起始后直到形成9个核苷酸短链的过程。第二十九页，共一百零八页，2022年，8月28日第三十页，共一百零八页，2022年，8月28日3、RNA链的延伸●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；●在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。

注：①大肠杆菌RNA聚合酶的活性一般为50-90个/秒。②转录与翻译的速度基本相等，2500个核苷酸/min，（14个密码子/S，15AA/s)。第三十一页，共一百零八页，2022年，8月28日核心酶

····DNA

····RNA第三十二页，共一百零八页，2022年，8月28日4、转录终止终止子（terminator，t）

●强终止子－内部终止子（不依赖Rho(ρ)因子的转录终止。）

●弱终止子－需要ρ因子（rhofactor）又称为ρ依赖性终止子（Rho-dependentterminator）第三十三页，共一百零八页，2022年，8月28日（１）强终止子－－不依赖因子的终止

①终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，RNA形成发夹结构。

②在终止位点前面有一段由4-8个A组成的序列，RNA的3’端为寡聚U。第三十四页，共一百零八页，2022年，8月28日发夹式结构和寡聚U的共同作用使RNA从三元复合物中解离出来。第三十五页，共一百零八页，2022年，8月28日终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短有关，长度效率第三十六页，共一百零八页，2022年，8月28日（２）弱终止子－－依赖因子的终止因子：六聚体蛋白、水解各种核苷三磷酸促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录。第三十七页，共一百零八页，2022年，8月28日第三十八页，共一百零八页，2022年，8月28日(b)Whenthehairpinformsinthetranscript,thepolymerasepauses,givingRhoachancetocatchup.

modelofrho-dependenttermination(a)Rhobindstothetranscriptandpursuesthepolymerase.(c)RhohelicaseunwindstheRNA-DNAhybridandreleasesthetranscript.第三十九页，共一百零八页，2022年，8月28日5、RNA合成的抗终止(1)抗终止的定义

RNA聚合酶越过一个或多个终止子实现通读。(2)抗终止的两种作用方式①抗终止蛋白作用于RNA聚合酶。②破坏终止点RNA的茎-环结构，即破坏mRNA终止子特定的二级结构。第四十页，共一百零八页，2022年，8月28日Terminationoftranscriptioncanberegulated□

抗终止作用决定RNA聚合酶在终止子位点处终止还是读下去。第四十一页，共一百零八页，2022年，8月28日Antiterminationextendsthetranscriptionunit□抗终止蛋白可作用在RNA聚合酶上，使之越过特定终止子而通读。第四十二页，共一百零八页，2022年，8月28日NusAbindstopolymerase,andNbindstobothNusAandboxBofthenutsiteregionofthetranscript,creatingaloopinthegrowingRNA.Thiscomplexisrelativelyweakandcancauseantiterminationonlyatterminatorsnearthenutsite(Theseconditionsexistonlyinvitro.).第四十三页，共一百零八页，2022年，8月28日

S10bindstopolymerase,andNusBbindstoboxAofthenutsiteregionofthetranscript.Thisprovidesanadditionallinkbetweenthepolymeraseandthetranscript,strengtheningthecomplex.NusGalsocontributestothestrengthofthecomplex.Thiscomplexisprocessiveandcancauseanti-terminationthousandsofbasepairsdownstreaminvivo(openarrow).S10bindstopolymerase,andNusBbindstoboxAofthenutsiteregionofthetranscript.Thisprovidesanadditionallinkbetweenthepolymeraseandthetranscript,strengtheningthecomplex.NusGalsocontributestothestrengthofthecomplex.Thiscomplexisprocessiveandcancauseanti-terminationthousandsofbasepairsdownstreaminvivo(openarrow).第四十四页，共一百零八页，2022年，8月28日转录的基本过程第四十五页，共一百零八页，2022年，8月28日6、转录产物：

经转录生成的RNA有多种，主要的是rRNA，tRNA，mRNA和hnRNA等。

第四十六页，共一百零八页，2022年，8月28日□其他RNA：

snRNA：核内小分子RNA，mRNA加工剪接和成熟。

snoRNA:核仁小分子RNA，rRNA的切割和修饰。

asRNA:反义RNA，抑制RNA的加工与翻译，是原核基因表达的一种重要调控方式。

dsRNA:双链RNA，可诱发与该RNA高度同源的基因序列的特异性“沉默”。

siRNA：小分子干扰RNA，由细胞中较长的外源双链RNA（30个核苷酸以上）降解而成，特异地降解目标

mRNA。（介导RNAi技术，即RNA干涉技术）

miRNA:微RNA,内源性(细胞发育过程中产生),降解mRNA.第四十七页，共一百零八页，2022年，8月28日7、转录的抑制剂（1）RNA生物合成的抑制剂（之一）：模板抑制剂①烷化剂：使DNA发生烷基化，发生在G-N7，A-N1、N3N7；C-N1。易引起嘌呤的水解，在DNA上留下空隙干扰复制或转录；或引起碱基错配。②放线菌素D：放线菌素D与DNA形成非共价的复合物，真核和原核生物RNA聚合酶的专一抑制剂,抑制其模板功能（低浓度抑制转录，较高浓度抑制复制）。具有类似作用的还有色霉素A3、橄榄霉素、光神霉素。③嵌入染料：可插入双链DNA分子相邻的碱基对之间，一般具有芳香族发色团。溴化乙锭（EB）是一种高灵敏的荧光试剂，常用来检测DNA和RNA。与DNA结合后抑制其复制和转录。第四十八页，共一百零八页，2022年，8月28日第四十九页，共一百零八页，2022年，8月28日（2）RNA生物合成的抑制剂（之二）：

NH2OHNFNH2SHNH2

作为代谢拮抗物抑制合成酶类或直接掺到核酸分子中，形成异常RNA或DNA。第五十页，共一百零八页，2022年，8月28日（3）RNA聚合酶抑制剂（之三）：RNA聚合酶抑制剂①利福霉素：抑制细菌RNA聚合酶活性。利福平可以高效抑制结核杆菌，杀死麻疯杆菌，在体外有抗病毒作用。②利迪链霉素：与细菌RNA聚合酶亚基结合，抑制转录的起始。③-鹅膏蕈碱：抑制真核生物RNA聚合酶活性。第五十一页，共一百零八页，2022年，8月28日四、转录后加工第五十二页，共一百零八页，2022年，8月28日●5’端加帽●3’端加尾●RNA的剪接●RNA的编辑●RNA的再编码●RNA的化学修饰第五十三页，共一百零八页，2022年，8月28日

5’端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸（m7Gppp）。mRNA5’端的这种结构称为帽子（cap）。1、在5’端加帽（1）5′端形成特殊的帽子结构，有三类：①帽子0：m7GpppX单细胞生物（如酵母）②帽子1：m7GpppXm多细胞生物，主要形式③帽子2：m7GpppXmpYm占10-15%第五十四页，共一百零八页，2022年，8月28日m7Gppp鸟苷酸转移酶第五十五页，共一百零八页，2022年，8月28日（2）帽子结构功能：①能被核糖体小亚基识别，促使mRNA和核糖体的结合；②m7Gppp结构能有效地封闭mRNA5’末端，以保护mRNA免受5’核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定。第五十六页，共一百零八页，2022年，8月28日2、3’-端加尾多聚腺苷酸尾巴AAUAAA：★准确切割★加poly（A）第五十七页，共一百零八页，2022年，8月28日第五十八页，共一百零八页，2022年，8月28日多聚腺苷酸尾巴功能：提高了mRNA在细胞质中的稳定性。第五十九页，共一百零八页，2022年，8月28日3、RNA的剪接内含子剪切异常可引起疾病，如地中海贫血病人的珠蛋白基因，1/4第六十页，共一百零八页，2022年，8月28日（1）mRNA前体的主要剪接方式:

（ＧＵ－ＡＧ类)，即GU-AG法则,又称Chambon法则。第六十一页，共一百零八页，2022年，8月28日①参与RNA剪接的物质：snRNA（核内小分子RNA）snRNP（与snRNA结合的核蛋白）第六十二页，共一百零八页，2022年，8月28日

5’..AAGUAAGU…….CURAY..(10-40)…(U/C)11NCAGG….3’IntronexonexonPolypyrimidineＡＧ前一位核苷酸可影响剪接效率：CAG=UAG>AAG>GAG②剪接的过程：

第六十三页，共一百零八页，2022年，8月28日U1snRNA含与内含子５’-端互补序列U2snRNA含与分支处互补序列第六十四页，共一百零八页，2022年，8月28日（２）Ⅰ类内含子的自我剪接（如四膜虫、细菌）借助与鸟苷酸或鸟苷的作用，内含子自我催化，通过两次转酯反应完成拼接。第六十五页，共一百零八页，2022年，8月28日（３）Ⅱ类内含子的自我剪接（主要存在于真核生物的线粒体和叶绿体的rRNA基因）也是由内含子自我催化完成，但转酯反应无鸟苷的参与，两次转酯反应后内含子形成套索结构而切下。第六十六页，共一百零八页，2022年，8月28日附：RNA拼接的意义

RNA拼接现象的发现，给生物学家一系列令人困惑的疑问：为什么生物机体要先转录内含子，然后将其切除？RNA合成后再拼接是一个非常耗能的过程，对细胞其收益是什么？内含子由何而来？内含子有无生物功能？围绕以上问题，提出一些看法或观点，但争议很大，目前尚无定论：第六十七页，共一百零八页，2022年，8月28日●RNA的拼接是生物机体在进化历史中形成的，是进化的结果；●RNA的拼接是基因表达的重要环节。RNA转录后通过拼接而抽取有用信息，形成连续的编码序列，并可通过选择性拼接而控制生物机体生长发育。因此，这是真核生物遗传信息精确调节和控制的方式之一。第六十八页，共一百零八页，2022年，8月28日●基因由模块装配而成，模块间的间隔序列也就演变成内含子，因此外显子和内含子有着同样的古老历史。而现今存在的几类内含子也各自有其起源和进化历史，从它们的拼接方式和分布可以大致推测其起源时间。●RNA的拼接主要存在于真核生物，原核生物极为少见，但并非完全没有。一种合理的解释是原核生物为适应快速生长的需要，在进化中已将内含子丢掉。事实上，快速生长的单细胞如酵母，其编码的基因也几乎没有内含子。然而内含子的存在和拼接作用对生物机体的进化十分重要。●内含子和外显子是相对的，有些内含子具有编码序列，能产生蛋白质和功能RNA。第六十九页，共一百零八页，2022年，8月28日五、RNA的编辑、RNA的再编码、

RNA的化学修饰和核酶1、RNA的编辑（１）定义

RNA的编辑（RNAediting）是指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、添加或缺失等现象。第七十页，共一百零八页，2022年，8月28日如C

U（2）编辑机制：

①碱基的突变AI第七十一页，共一百零八页，2022年，8月28日②尿苷酸的缺失和添加在研究锥虫线粒体mRNA转录加工时发现mRNA的多个编码位置上加入或丢失尿苷酸，1990年在高等动物和病毒中也发现了编辑现象。▲R.Benne.1986.锥虫线粒体基因组coxII,coxIII,cobmRNAUdeleted第七十二页，共一百零八页，2022年，8月28日---Uinserted&deletedinmRNA---CtransitionintoUinmammal---多头绒泡菌线粒体中C,A,U,的插入---小麦线粒体ND3mRNA中CU,GA;GU;AI---somegeneseditedwithhighfrequency锥虫mtcoxIIImRNA407Uinsertedin145loci19Udeletedin9loci绒泡菌mRNAofATPsynthetaseαsubunit54siteCinserted□相继在真核生物及病毒中发现第七十三页，共一百零八页，2022年，8月28日锥虫coxII基因的编辑第七十四页，共一百零八页，2022年，8月28日第七十五页，共一百零八页，2022年，8月28日（3）RNA编辑的生物学意义校正作用：消除移码突变等基因突变的危害；扩充遗传信息：增加了基因产物的多样性，有于生物进化；调控翻译：通过编辑可以构建或去除起始密码子和终止密码子，是基因调控的一种重要方式。（形成/删除AUG,UAA,UAG,UGA…）第七十六页，共一百零八页，2022年，8月28日2、RNA的再编码(1)定义：把RNA编码和读码方式的改变称为RNA的再编码（RNArecoding)。(2)RNA再编码的主要表现：①核糖体程序性+1/-1移码②核糖体跳跃③终止子通读第七十七页，共一百零八页，2022年，8月28日3、RNA的化学修饰(1)转录产物的化学修饰对象：前体rRNA和tRNA(2)参与rRNA化学修饰的物质：

70~100个核苷酸的核仁RNA（snoRNA),

一般认为，snoRNA上的D盒是甲基化酶的识别位点.(3)化学修饰的主要类型:甲基化、去氨基化、硫代、碱基的同分异构等。第七十八页，共一百零八页，2022年，8月28日例如，siRNA的化学修饰：RNA的2′-O-甲基化可以提高结合亲和力和抗核酸酶的稳定性,并且在双螺旋中有很好的相容性,这些优点使其成为应用最为广泛的修饰之一。第七十九页，共一百零八页，2022年，8月28日4、核酶（ribozyme）

(1)核酶定义

核酶：具有催化功能的RNA为核酶。（一般不需与蛋白质结合，是一种金属依赖酶，如Mg2+

）

1981年CechT在研究四膜虫(Tetrahymenathermophila)rRNA前体拼接过程中发现，此类的拼接无需蛋白质的酶参与作用，它可自我催化完成。

1989年cechT和AltmanS共同获诺贝尔化学奖，AltmanS的贡献是发现RnaseP中的M1RNA单独也具有催化功能。核酶的发现改变了酶的化学本质是蛋白质的传统观念，被认为是近二十年来生物化学领域中最令人鼓舞的成就之一。第八十页，共一百零八页，2022年，8月28日（2）核酶的类型

核酶的催化活性有剪接酶、核苷酸转移酶、RNA限制性内切酶、磷酸转移酶和磷酸酯酶等多种酶活性。可分为两类：◆剪接型核酶：是指RNA被磷酸二酯酶水解、切割后，伴随形成新的磷酸二酯键，也即磷酸二酯键的转移。该酶具有特异核酸内切酶、RNA连接酶等多种酶活性。如Ⅰ类内含子和Ⅱ类内含子、四膜虫rRNA前体等。◆剪切型核酶：只剪不接。如M1RNA（RNaseP，在高浓度Mg2+存在时，特异性地剪切tRNA前体５，端片段。

）、锤头核酶、发夹核酶、丁型肝炎病毒（HDV)核酶、T4噬菌体的RNA前体、四膜虫rRNA前体剪接产物L19（RNA）等。第八十一页，共一百零八页，2022年，8月28日（3）核酶的结构“锤头结构”（hammerheadstructure)，具有一个由11-13个保守核苷酸构成的催化中心。第八十二页，共一百零八页，2022年，8月28日（4）核酶的应用

◆核酶抗肝炎病毒的研究

目前人们已进行了核酶抗甲型肝炎病毒（HAV)、乙型肝炎病毒（HBV）、丙型肝炎病毒（HCV）以及HDV作用的研究。人工设计核酶多为锤头状结构，少部分是采用发夹状核酶。◆抗人类免疫缺陷病毒Ⅰ型（HIV-Ⅰ)核酶

1998年，美国加利福尼亚大学Wong-Staal等利用发夹核酶抑制HIV-Ⅰ基因表达，并率先进入临床Ⅰ期。◆抗肿瘤治疗

核酶能在特定位点准确有效地识别和切割肿瘤细胞的mRNA,抑制肿瘤基因的表达，达到治疗肿瘤的目的。

另外，利用核酶防治动、植物病毒侵害：马铃薯纺锤形块茎类病毒负链的多价核酶构建，马铃薯卷叶病毒复制酶基因负链的突变核酶的克隆等。第八十三页，共一百零八页，2022年，8月28日（5）核酶技术面临的问题核酶催化切割反应的可逆性问题提高催化效率寻找合适载体将核酶高效、特异地导入靶细胞使核酶在细胞内有调控地高效表达增强核酶在细胞内的稳定性对宿主的损伤问题有待进一步考察第八十四页，共一百零八页，2022年，8月28日补充：脱氧核酶

（一）概念

脱氧核酶（deoxyribozyme）是利用体外分子进化技术合成的一种具有催化功能的单链DNA片段，具有高效的催化活性和结构识别能力。（二）脱氧核酶的发现

1994年，等报道了一个人工合成的35bp的多聚脱氧核糖核苷酸能够催化特定的核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸形成的磷酸二酯键，并将这一具有催化活性的DNA称为脱氧核酶或DNA酶（DNAenzyme,DE）。

第八十五页，共一百零八页，2022年，8月28日

1995年，Cuenoud等在Nature报道了一个具有连接酶活性的DNA，能够催化与它互补的两个DNA片断之间形成的磷酸二酯键。迄今已经发现了数十种脱氧核酶。尽管到目前为止，还未发现自然界中存在天然的脱氧核酶，但脱氧核酶的发现仍然使人类对于酶的认识又产生了一次重大飞跃，是继核酶发现后又一次对生物催化剂知识的补充。这将有助于了解有关生命的一个最基本问题，即生命如何由RNA世界演化为今天的以DNA和蛋白质为基础的细胞形式。这项发现也揭示出RNA转变为DNA过程的演化路径可能也存在于其它与核酸相似的物质中，有助于了解生命基础结构及其进化过程。第八十六页，共一百零八页，2022年，8月28日

（三）脱氧核酶的分类根据催化功能的不同，可以将脱氧核酶分为5大类：切割RNA的脱氧核酶、切割DNA的脱氧核酶、具有激酶活力的脱氧核酶、具有连接酶功能的脱氧核酶、催化卟啉环金属螯合反应的脱氧核酶。其中以对RNA切割活性的脱氧核酶更引人注意，不仅能催化RNA特定部位的切割反应，而且能从mRNA水平对基因进行灭活，从而调控蛋白的表达。（四）脱氧核酶的研究展望对于脱氧核酶的研究有望成为基因功能研究、核酸突变分析、治疗肿瘤、对抗病毒及肿瘤等疾病的新型基因治疗药物的新型核酸工具酶。

第八十七页，共一百零八页，2022年，8月28日六、原核生物与真核生物mRNA的特征比较

1、原核生物mRNA的特征●半衰期短●多以多顺反子的形式存在多顺反子mRNA：编码多个蛋白质的mRNA。单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA。第八十八页，共一百零八页，2022年，8月28日结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透过酶A：乙酰基转移酶ZYAOPDNA第八十九页，共一百零八页，2022年，8月28日●5’

端无“帽子”结构，3’

端没有或只有较短的poly（A）结构。SD序列：mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。第九十页，共一百零八页，2022年，8月28日2、真核生物mRNA的特征●5’

端存在“帽子”结构●多数mRNA

3’

端具有poly（A）尾巴（组蛋白除外）●以单顺反子的形式存在“基因”的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。第九十一页，共一百零八页，2022年，8月28日原核生物和真核生物mRNA结构的比较第九十二页，共一百零八页，2022年，8月28日补充：

□原核生物与真核生物基因转录的差异●原核生物只有一种RNA聚合酶负责转录所有类型的基因，而真核生物有三种以上的RNA聚合酶，负责不同基因类型的转录，合成不同类型的RNA，在细胞核内的位置也不同。●转录产物的差异。真核生物的初始产物很长，包含有内含子序列，成熟mRNA其中的小部分。而原核生物的初始产物大多数为编码序列，与蛋白质序列成线性关系。第九十三页，共一百零八页，2022年，8月28日●真核生物转录产物经历加工、修饰过程，即内含子剪切，5，端加帽和3，多聚A化。●与基因结构相吻合，原核生物mRNA是多顺反子；而真核生物的大多数是单顺反子结构。●原核细胞中，转录产物直接可以成为蛋白质合成的模板，因而一边转录合成mRNA，一边合成蛋白质。注：原核生物的其他各类RNA仍以前体的方式合成，然后加工成成熟的rRNA、tRNA等。第九十四页，共一百零八页，2022年，8月28日七、RNA合成与DNA合成异同点

（1）相同点：1、都以DNA链作为模板2、合成的方向均为5’→3’

3、聚合反应均是通过核苷酸之间形成的3’,5’-磷酸二酯键，使核苷酸链延长。第九十五页，共一百零八页，2022年，8月28日（2）不同点：复制转录模板两条链均复制模板链转录（不对称转录）原料dNTPNTP酶DNA聚合酶RNA聚合酶产物子代双链DNA（半保留复制）mRNA，tRNA，rRNA配对A-T