生物化学第三版14RNA生物合成

2023/4/11第一节转录的基本特征转录是遗传信息由DNA向RNA传递的过程，即一股DNA的碱基序列按照碱基配对原则指导RNA聚合酶合成与之序列互补RNA的过程。转录是中心法则的关键，转录产物RNA在DNA与蛋白质之间建立联系。参与转录的主要物质第一页，共30页。2023/4/12转录的基本特征1.选择性转录：细胞在不同的生长阶段，根据生存条件和代谢需要转录不同的基因，因而表达的只是基因组的一部分。2.不对称转录：DNA的每一个转录区都只有一股链可以被转录。模板链/负链/反义链：被转录，序列与转录产物互补。编码链/正链/有义链：不被转录，序列与转录产物一致。双链DNA每一股链都可能含指导RNA合成的模板。3.转录后加工：初级转录产物大多数需要经过进一步加工都能成为成熟RNA分子。初级转录产牪加工过程称为转录后加工。人类腺病毒基因组包括早期基因E1A、E1B、E2A、E2B、E3和E4以及晚期基因L1、L2、L3、L4和L5早期基因在病毒感染后的复制前开始转录。第二页，共30页。2023/4/13书写DNA碱基序列时只写出一条链——编码链；编码链上位于转录起始位点的核苷酸编为+1号转录进行的方向第三页，共30页。2023/4/14第二节RNA聚合酶1.RNA聚合酶特点第四页，共30页。2023/4/152.原核生物RNA聚合酶（

2‘

）

核心酶：一种；2000个

因子：原核生物的转录起始因子亚基功能启动装配，识别并结合启动子元件含活性中心，催化形成磷酸二酯键'结合DNA模板70协助核心酶识别并结合启动子元件协助核心酶识别并结合启动子元件第五页，共30页。2023/4/16生物化学第三版第六页，共30页。2023/4/173.真核生物RNA聚合酶聚合酶定位转录产物-鹅膏蕈碱Ⅰ核仁28S,5.8S,18SrRNA极不敏感Ⅱ核质mRNA,snRNA非常敏感Ⅲ核质5SrRNA,tRNA,snRNA中等敏感第七页，共30页。2023/4/18第三节大肠杆菌RNA的转录合成包括起始、延长、终止和后加工四个阶段。一、转录起始（需要RNA聚合酶全酶）二、转录延长（需要核心酶）三、转录终止（有的需要ρ因子）四、转录后加工第八页，共30页。2023/4/19一、转录起始1.启动子：RNA聚合酶识别、结合和启动转录的一段DNA序列，具有方向性。.Sextama框：共有序列：TTGACA，－35区；是RNA聚合酶依靠σ因子识别并初始结合的位点，RNA聚合酶识别位点。第九页，共30页。2023/4/110Pribnow框：共有序列：TATAAT－10区；是RNA聚合酶牢固结合的位点，，又称为RNA聚合酶结合位点，富含A-T，容易解链，有利于启动转录－35区与－10区的间距影响启动效率，而且影响更大，相隔17nt时启动效率最高第十页，共30页。2023/4/1112.起始过程结合：全酶通过因子与启动子－35区结合，形成闭合复合体解链：全酶向下游移动从－10区将DNA双链解开约17bp，形成开放复合体合成：全酶根据模板链指令获取第一、二个NTP，催化形成3‘,5’-磷酸二酯键，其中第一个核苷酸一定是GTP或ATP，尤以GTP为常见释放：RNA聚合酶全酶催化合成8～9nt的RNA片段后，σ因子脱落，导致核心酶构象改变，与启动子的结合松驰，核心酶沿着模板链向下游移动，把转录带入延长阶段。第十一页，共30页。2023/4/112二、转录延长RNA的3‘端始终与模板链结合，形成长约8bp的RNA-DNA的杂交体，而5’端则脱离模板链甩出，已经转录完毕的DNA模板链与编码链重新结合。第十二页，共30页。2023/4/113三、转录终止1.不依赖ρ因子的转录终止：转录产物有两个特征：有一段连续的U序列，与模板链以A-U配对结合；U序列之前有一段富含G－C的回文序列，可以形成茎环结构。茎环结构一方面削弱A-U结合力，使RNA容易释放；另一方面改变RNA与核心酶的结合，使转录终止。第十三页，共30页。2023/4/1142.依赖ρ因子的转录终止：这类终止子的转录产物没有连续的U序列，但有一个富含CA的rut元件。需要ρ因子协助终止转录。ρ因子具有依赖RNA的ATP酶和依赖ATP的解旋酶活性，可以与转录产物结合，使RNA-DNA杂交体解链，RNA释放第十四页，共30页。2023/4/115Figure26.16:Rhofactor(p)-dependenttermination.

终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短有关。第十五页，共30页。2023/4/116Figure9.48RhohasanN-terminalRNA-bindingdomainandaC-terminalATPasedomain.AhexamerintheformofagappedringbindsRNAalongtheexterioroftheN-terminaldomains.The5’endoftheRNAisboundbyasecondarybindingsiteintheinteriorofthehexamer.第十六页，共30页。2023/4/117Figure9.28RhofactorpursuesRNApolymerasealongtheRNAandcancauseterminationwhenitcatchestheenzymepausingatarho-dependentterminator.

9.10Howdoesrhofactorwork?第十七页，共30页。2023/4/118Figure9.49showsthatafterbindingtotherutsite,itusesitshelicaseactivity,drivenbyATPhydrolysis,totranslocatealongRNAuntilitreachestheRNA-DNAhybridstretchinRNApolymerase.Thenitunwindstheduplexstructure.WedonotknowwhetherthisactionissufficienttoreleasethetranscriptorwhetherrhoalsointeractswithRNApolymerasetohelpreleaseRNA.第十八页，共30页。2023/4/119四、转录后加工大肠杆菌mRNA基因的初级转录产物即为mRNA，一般不需要加工。rRNA、tRNA前体需要进行转录后加工。第十九页，共30页。2023/4/120第四节真核生物RNA的转录后加工一、mRNA前体断裂基因：编码序列不连续。内含子：存在于基因、初级转录产物中，在转录后加工产物中已被切除的序列。外显子：基因、初级转录产物、转录后加工产物中都存在的序列，在转录区及初级转录产物中与内含子交替连接。1.加帽2.加尾3.剪接●修饰●编辑第二十页，共30页。2023/4/121参与5‘外显子剪接参与mRNA向细胞质转运40S小亚基的识别和结合位点增加mRNA的稳定性，阻止核酸外切酶对mRNA的降解第二十一页，共30页。2023/4/1222.加尾Poly（A）尾，80～250nt参与mRNA向细胞质转运参与蛋白质合成的起始和终止增加mRNA的稳定性，阻止核酸外切酶对mRNA的降解①RNA聚合酶Ⅱ转录过加尾位点之后，一个由内切核酸酶、poly(A)聚合酶、加尾信号识别蛋白等构成的多酶复合体与加尾信号结合②内切核酸酶从加尾位点处切断RNA③poly(A)聚合酶在RNA的3‘端合成80～250nt的poly(A)尾加尾信号：加尾位点：加尾信号下游10～30ntGT第二十二页，共30页。2023/4/123第二十三页，共30页。2023/4/1243. 剪接除去内含子，连接外显子。第二十四页，共30页。2023/4/125二、rRNA前体第二十五页，共30页。2023/4/126真核pre-rRNA基因特点串联排列，由2~30kb的非转录区隔开转录区按18S→5.8S→28S排列三者之间的插入序列在转录后加工时切除并迅速降解(同原核)MCB-12-525第二十六页，共30页。2023/4/127真核pre-rRNA基因特点MCB-12-526第二十七页，共30页。2023/4/128真核rRNA