正常人体学rna生物合成

第二节RNA生物合成DNA

RNA蛋白质中心法则(centraldogma)复制转录逆转录2转录(transcription)

生物体以DNA单链为模板，NTP为原料，在RNA聚合酶催化下合成RNA链的过程。转录RNADNA

DNA上的遗传信息转移到RNA的过程称为转录3转录与复制的差异模板基因的模板链转录2股链均复制原料NTPdNTP碱基配对A-U,T-A;G-CA-T;G-C聚合酶RNA聚合酶DNA聚合酶引物不需要需要产物mRNA,tRNA,rRNA等DNA方式不对称转录半保留复制转录复制4(一)转录的模板DNA分子上能转录出RNA的区段，称为结构基因(structuralgene)。

一、转录的模板和RNA聚合酶55335结构基因调控序列结构基因的双链中按碱基互补配对规律能作为模板转录生成RNA的一股单链，称为模板链(templatestrand)，也称反意义链、负(－)链、Watson链。与模板链相对应的另一股互补单链，其碱基排列序列与转录出的mRNA密码序列相同(仅U取代了T)，称为编码链(codingstrand)，也称为有意义链、正(+)链、Crick链。65′···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DNA7不对称转录(asymmetrictranscription)在DNA分子双链上某一区段，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录；模板链并非固定在同一条单链上。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8

也称DNA指导的RNA聚合酶(DNAdirectedRNApolymerase,DDRP)，简称RNApol

催化两个游离的NTP形成3’,5’磷酸二酯键而引起

转录的起始(二)RNA聚合酶94种NTPMg2+或Mn2+的存在不需要引物反应方向5’→3’RNA聚合酶作用条件101.原核生物的RNA聚合酶全酶(holoenzyme)

由4种(5个)亚基α2ββ’σ组成核心酶(coreenzyme)

由3种(4个)亚基α2ββ’组成，参与转录的全过程大肠杆菌RNA聚合酶的组成核心酶全酶11亚基功能αββ’σ参与全酶组装、全酶识别启动子，决定哪些基因可被转录催化功能，与底物(NTP)及新生RNA链结合与模板DNA结合识别启动子，辨认转录起始位点，增加全酶对转录起始点的亲和力12σ亚基是RNA聚合酶中识别及结合启动子的亚基，延长时脱落，不参加转录延长，是一种转录辅助因子，因而称为σ因子。σ因子识别位点：启动子－35区、－10区σ因子132.真核生物的RNA聚合酶ⅠⅡⅢ定位核仁核质核质转录产物45SrRNAhnRNAtRNA,5SrRNA,snRNA对鹅膏蕈碱的敏感性不敏感敏感不同物种敏感性不同14(一)转录的起始

二、转录过程5335结构基因调控序列RNApolRNA聚合酶结合模板DNA的部位，称为启动子(promoter)。RNA聚合酶(全酶)与DNA模板(启动子)结合1.原核生物转录的起始15原核生物启动子特点：

在基因的－10bp处有一段共同序列，富含AT顺序，即-TATAAT-，称为Pribnowbox。在基因的－35bp的中心处有一组保守的共同序列，即-TTGACA-。(Pribnowbox)RNA-pol辨认位点(recognitionsite)

16σα2ββ’5’5’σ-35-10原核生物转录起始过程17封闭型转录起始复合物开放型转录起始复合物起始延伸复合物2.真核生物转录的起始

真核生物有三种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——转录因子(transcriptionfactor,TF)。将转录因子的命名冠以聚合酶的名称。18RNA聚合酶Ⅱ催化的转录起始RNA聚合酶Ⅱ催化各种前体mRNA(hnRNA)的合成需要多种TF参与：TFⅡA～J真核生物RNApol不与DNA分子(启动子)直接结合，而需依靠众多的转录因子19mRNA转录起始点TATA盒CAAT盒GC盒AATAAA外显子内含子－90－70－30RNA聚合酶Ⅱ结合的启动子的特点

转录起始点上游有三处参与转录调控的保守序列

(顺式作用元件)

－90bp:GC盒GGGCGG

－70bp:CAAT盒GGC(T)CAATCT－30bp:TATA盒(Hognessbox)TATAA(T)AAT20TAFsTBPTFⅡDTAFsTBPⅡAⅡBTAFsTBPⅡAⅡBTAFsTBPⅡAⅡBpolⅡⅡFpolⅡⅡFTAFsTBPⅡAⅡBpolⅡⅡFⅡHⅡJⅡEⅡEⅡHⅡJTATA盒转录起始点+1转录区TBP－TATAbindingproteinTAF－TBP-associatedfactorsRNA聚合酶Ⅱ转录起始复合物的组装TAFsTBP抑制蛋白抑制蛋白第一个磷酸二酯键形成后，因子脱落，RNA聚合酶核心酶别构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移。(NMP)n

+

NTP(NMP)n+1

+PPi原核生物转录的延长在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。(二)转录的延长22真核生物转录的延长23多种转录因子使酶的构象发生改变(RNA聚合酶ⅡC-端Ser残基磷酸化)，来实现酶的移动。转录泡：在转录延长过程中，DNA双链需解开10~20bp，形成的局部单链区像一个小泡，称为转录泡。是RNA聚合酶－DNA模板－转录产物RNA结合在一起形成的转录复合物。24为了保持局部的转录泡状态，在RNA聚合酶下游的DNA需不断解链，没有解开双链部分越缠越紧，形成正超螺旋，而其上游的DNA变得松弛，形成负超螺旋。需要解旋酶、拓扑异构酶来消除这些现象。25在转录局部形成的RNA:DNA杂合双链之间的引力比DNA:DNA双链的弱，延长中的RNA链的5’-端会被重新形成的DNA双链挤出，使合成中的RNA链5’-端游离于转录复合物外。26新生RNA(1)依赖ρ因子的转录终止1.原核生物转录的终止(三)转录的终止275`ACTGTTTAGTCCGACTACCGACCACTGAAAAATCAGTGGTCGGAAAAA...3`RNA5TGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3DNAUUUU...…5`UGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`茎-环/发夹结构(2)不依赖ρ因子的转录终止28茎-环结构使转录终止的机理

影响RNA聚合酶构象，使转录暂停

3’端局部形成的rU:dA杂交区双链不稳定，而转录

泡模板区的两股DNA容易恢复双链，使新合成的RNA链解离下来，转录终止5´pppG5335RNA-pol292.真核生物转录的终止真核生物的转录终止机制，迄今尚未阐明？30mRNA可直接作为翻译的模板rRNA

转录产物要加工、修饰tRNA三、转录后的加工原核生物RNA转录后的加工31转录45SrRNA剪接18SrRNA5.8S和28SrRNArDNA内含子内含子28S5.8S18S+5SrRNA(一)rRNA转录后的加工(真核生物)3233tRNA前体RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA(二)tRNA转录后的加工(真核生物)34前导序列碱基的修饰剪切RNaseP切除5’端前导序列U→CCAG→GmU→DHUU→ψA→I35转录产物：

hnRNA+蛋白质→不均一核糖核蛋白(hnRNP)mRNA转录后的加工顺序形成5’帽结构：m7GpppGpN

内切酶去除3’端的一段序列

polyA聚合酶催化形成3’polyA尾剪除内含子，连接外显子，转变为成熟的mRNA编辑(部分)(三)mRNA转录后的加工(真核生物)365pppGpN…5GpppGpN…pppGPPi鸟苷酰转移酶5

m7GpppGpN…甲基转移酶SAM5ppGpN…磷酸酶Pi1.mRNA前体5’帽的形成375’端帽子结构的功能可保护mRNA5’端，不被核酸酶破坏与帽结合蛋白结合启动蛋白质的生物合成3880~2502.mRNA前体3’端切除及加polyA尾39真核生物的结构基因由若干个编码区和非编码区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。断裂基因CABD编码区

A、B、C、D非编码区3.mRNA前体的剪接40外显子(exon)

在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列。内含子(intron)

在剪接过程中被除去的核酸序列。