分子生物学讲座公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件

1、原核生物启动子基本结构二、启动子（promoter）Pribnowbox-35区-10区+1，起始点上游|约17bp|第1页第1页原核生物启动子第2页第2页2、真核生物启动子基本结构真核生物启动子有其特殊性，真核生物有各种RNA聚合酶，每一个都有自己启动子类型。以RNA聚合酶Ⅱ启动子结构为例，人们比较了上百个真核生物RNA聚合酶Ⅱ启动子核苷酸序列结构，发觉在-25区有TATA框，又称为Hogness框或Goldberg-Hogness框。其一致序列为T28A97A93A85A63T37A83A50T37，基本上都由A，T碱基所构成，又叫TATA框。HognessboxTATAbox

-75区-25区+1，起始点上游CAATbox第3页第3页TATA框决定了转录起始部位，即RNA聚合酶要和它结合才干够开始转录。CAAT框则决定了转录起始频率。由于真核生物突变体诱导和鉴定非常困难，因此，真核生物启动子研究远比原核生物困难。除启动子外，真核生物转录起始点上游处尚有一个称为增强子序列，它能极大地增强启动子活性，它位置往往不固定，可存在于启动子上游或下游。第4页第4页在原核生物中，当RNA聚合酶亚基发觉其辨认位点（-35区）时，全酶就与启动子-35区序列结合形成一个封闭（指DNA为双链状态）启动子复合物。由于全酶分子较大（大约能够覆盖70bp长度），其另一端可到达-10区。这时，整个酶分子向-10序列转移并与之牢固结合，在此处发生局部DNA解链（普通在12-17bp左右），形成全酶和启动子开放性（DNA为单链状态）复合物。三、转录开始和延伸第5页第5页在复合物中起始位点和延长位点被相应核苷酸充斥，在RNA聚合酶β亚基催化下形成RNA第一个磷酸二酯键。RNA合成第一个核苷酸总有GTP或ATP，以GTP常见。此时因子就完毕了它这一次起始使命，从全酶解离下来，靠关键酶在DNA链上向下游滑动，而脱落因子与另一个关键酶结合成全酶，能够重复利用。第6页第6页第7页第7页第8页第8页

真核生物转录起始机制非常复杂，还不是很清楚。由于有各种转录酶，每一个都有它特异性。但是，能够知道是，有许多蛋白质转录因子要参与起始和延伸。（参考p408-410）转录速度：30-50bp/秒，但不是恒定，会有改变。第9页第9页四、转录终止（Termination)

转录是在DNA模板某一位置上停止，人们比较了若干原核生物RNA转录终止位点附近DNA序列，发觉DNA模板上转录终止信号有两种情况:一类是不依赖于蛋白质因子而实现终止作用，一类是依赖蛋白质辅因子才干实现终止作用，这种蛋白质辅因子称为释放因子，通常又称ρ因子。两类终止信号有共同序列特性，在转录终止之前有一段回文结构。第10页第10页不依赖ρ因子终止序列中富含G·C碱基对，其下游6-8个A。依赖ρ因子终止序列中G·C碱基对含量较少，其下游序列也没有固定特性，转录生成RNA可形成二级结构即柄一噜噗结构，又称发夹结构。这样二级结构也许与RNA聚合酶某种特定空间结构相嵌合，阻碍了RNA聚合酶进一步发挥作用。除DNA模板本身终止信号外，在噬菌体中，发觉一些蛋白质有帮助RNA聚合酶跨越终止部位作用，叫抗转录终止蛋白。终止序列特性：第11页第11页真核生物由于RNA转录后不久就进行了加工，因此很难拟定原初转录物3’末端。病毒SV40终止位点通过研究发觉，很像大肠杆菌不依赖ρ因子终止子，转录后RNA可形成一个发夹结构，3’末端带有一连串U。爪蟾5sRNA3’末端有4个U，它们前后序列为富含G·C序列，这是所有真核生物RNA聚合酶Ⅲ转录终止信号。这种序列特性高度保守，从酵母到人都很相同，任何改变这种序列特性突变都将造成转录终止位置改变。第12页第12页第13页第13页第14页第14页第15页第15页第二节RNA转录后加工与修饰

提醒：原核或真核生物rRNAs和tRNAs都是以初级转录本(transcript)形式被合成，然后加工成为成熟RNA分子。绝大多数原核生物mRNA却不需加工，仍为初级转录本形式。真核生物产生mRNA要通过复杂加工才干成为成熟RNA。加工过程大体分为四种。第16页第16页一、mRNA转录后加工1、原核生物转录生成一条mRNA能够包含几个基因，有共同开启子和共同终止信号，编码几个不同蛋白质。比如乳糖操纵子上Z、Y及A基因，转录生成mRNA可翻译生成三种酶，即半乳糖苷酶，透过酶和乙酰基转移酶。原核生物中没有核膜，因此转录与翻译是连续进行，往往转录还未完成，翻译已经开始了，因此原核生物中转录生成mRNA没有特殊转录后加工修饰过程。第17页第17页2、真核生物真核生物转录一个mRNA分子，只编码一个蛋白质分子。真核生物mRNA加工修饰，主要包括对5’端和3’端修饰以及对中间部分进行剪接。（1）加帽：转录开始后，mRNA就会通过鸟苷酸转移酶在5`端催化产生5`-5`之间磷酸二酯键。再通过鸟嘌呤甲基转移酶在G7位甲基化，这种帽子叫“0型帽子”。用符号表示：m7GpppX。在酵母当中，这种类型帽子占据绝对优势。第18页第18页假如在第一个核苷酸2`-O位上再发生甲基化，则形成了“2型帽子”，符号表示为：m7GpppXm。这种形式是除了单细胞真核生物以外其它大多数真核生物帽子主要形式。在一些真核生物中，还存在着第二个核苷酸（能够是四种中任何一个）2`-O位上再发生甲基化情况，这么就产生了“3型帽子”。用符号表示为：m7GpppXmpYm，这种类型比较少，只有戴帽子mRNA10-15%左右。不同生物帽子结构不同，进化程度高，结构越复杂。第19页第19页三种不同5`端“帽子”第20页第20页三种不同5`端“帽子”第21页第21页（2）5`帽子作用：主要包括：它是mRNA做为翻译起始必要结构，对核糖体对mRNA辨认提供了信号。“0型帽子”是核糖体辨认mRNA必需结构。体外翻译试验表明，没有帽子mRNA，不能进行有效翻译。这种帽子结构还也许增长mRNA稳定性，保护mRNA免遭5’外切核酸酶袭击。帮助其从核内运送到细胞质里。大多数RNA病毒都能够在他们基因组和mRNA上加帽，有些自己不能加帽能够从宿主细胞mRNA中偷帽子，叫“抢帽”（cap-snatching）。第22页第22页（3）多聚腺苷酸尾巴大多数（2/3）真核mRNA都有3’端多聚（A)尾巴，多聚（A)尾巴大约为200bp。多聚（A)尾巴不是由DNA编码，而是转录后在核内加上去。此反应受poly（A）聚合酶（又叫RNA末端腺苷酸转移酶）催化，并加上约200个A残基。过程：转录产物3`末端由一个特异酶切除一端，该酶能够辨认这个酶切位点上游13-20bp附近特殊序列AAUAAA，此序列高度保守，又叫“加尾信号”。假如U发出突变，则切除和加尾效率明显减少。第23页第23页第24页第24页（4）polyA尾巴功效：关于polyA尾巴功效问题尽管通过极其广泛摸索，但还不完全清楚。有些人推测polyA也许与mRNA从细胞核转送到细胞质相关，但是相称数量没有polyA尾巴mRNA如组蛋白mRNA，也照样通过核膜进入细胞质。尚有些人认为这种结构对真核mRNA翻译效率含有某种作用，并能稳定mRNA结构，保持一定生物半衰期。有些人也认为和小核RNA（snRNA）相关。snRNA不是单独起作用。第25页第25页二、rRNA转录后加工原核生物原核生物大肠杆菌有三种rRNA，即5S，16S和23S，分别有120bp，1541bp和2904bp。其中5S核苷酸中有一段保守序列，能够和tRNATC环结合，是两者互相辨认位点。原核生物rRNA转录后加工，包括下列几方面：第26页第26页大肠杆菌中有7种操纵子，这些操纵子中排列着rRNA和tRNA基因，其中rRNA首先合成一个30S前体；前体被大肠杆菌RNaseⅢ，RNaseE等剪切成一定链长rRNA分子；rRNA分子在修饰酶催化下进行碱基修饰；rRNA与蛋白质结合形成核糖体大、小亚基。第27页第27页真核生物真核生物rRNA前体比