真核基因mRNA的成熟课件

真核基因mRNA的转录和加工2011.5.3原核基因与真核基因表达调控的异同；真核基因表达调控的层次；RNA聚合酶II顺式作用元件启动子TATAboxCpGisland，DNA甲基化，表观遗传学CAATbox/GCbox增强子沉默子反式作用元件基本结构域几种典型的DNA结合结构域上堂课要点CSMGenome&GeneregulationEukaryoticGeneRegulation真核基因表达调控的各个环节转录前调控转录调控转录后调控翻译调控翻译后调控多肽前身物mRNA降解翻译成熟蛋白质短肽氨基酸降解加工（内切、-S-S-形成,,,)加入（糖基化、脂类…）修饰（磷酸化、乙酰化、甲酰化…)执行功能变构细胞核初始转录物hnRNA转录DNA染色质丢失：红细胞染色质结构改变：组蛋白磷酸化、乙酰化基因扩增(geneamplification):rDNA,基因重排(genearrangement):Ig基因修饰(genemodification):甲基化加工（加头、接尾、剪接、编辑…)修饰（甲基化、氧化、还原、转位…）转运RNA降解sRNA基因转录调控元件顺式作用元件：真核生物结构基因上游的调控区，有特定的相似或一致性的序列。反式作用因子：和顺式作用元件相结合或间接影响其作用的蛋白质因子。顺式作用元件exon1intron1exonnintronn上游下游转录起始点增强子沉默子启动子TATA盒GC盒CAAT盒增强子Transcription（转录）EukaryoticpromotersandregulatoryregionsCSMGenome&GeneregulationEukaryoticGeneRegulation转录的反式作用因子（trans-actingfactor）是能够直接或间接识别或结合特异性顺式元件（启动子、增强子等）序列的蛋白质。参与调控靶基因转录效率，起正向或负向调控作用。基本结构包括3个主要功能域：（1）识别或结合DNA的结构域（2）转录活性域（3）结合其他因子或调控蛋白的调节结构域▲▲▲CSMGenome&GeneregulationEukaryoticGeneRegulation转录因子可由三个独立的结构域组成表观遗传学（Epigenetics）DNAmethylationandcancerCpGIslandisimportantforpromoterfunction转录起始复合体；染色质重塑；酵母双杂交系统的原理；mRNA的成熟5’加帽3’加poly-A尾巴剪接纠错机制mRNA出核本次课内容ExampleoftranscriptioncomplexesRNA聚合酶复合体及附属因子多亚基辅助因子染色质重塑复合体真核基因转录起始装置的三个部分ThedynamicmodelfortranscriptionofchromatinreliesuponfactorsthatcanuseenergyprovidedbyhydrolysisofATPtodisplacenucleosomesfromspecificDNAsequences.染色质重塑Chromatinremodeling染色质重塑（chromatinremodeling）染色质重塑复合体可以通过改变基因的启动子和调节序列区域的染色质结构来促进转录开始。这种改变局部染色质结构的过程被称为染色质重塑

。最主要的两种方式：

组蛋白的共价修饰核小体重塑（nucleosomeremodeling）乙酰化甲基化AcetylationofH3andH4isassociatedwithactivechromatin,whilemethylationisassociatedwithinactive

chromatin.HistonemodificationisakeyeventTBP：TATA-bindingproteinTAF:TBP-associatedfactorsTRF:TBP-relatedfactors组织特异性/基因选择性的RNA聚合酶起始复合体Cappingprocess5’cap由CappingEnzymeComplex（CEC）催化结构特点：m7G5’-5’三磷酸桥象RNA的3’端主要功能：保护mRNA调控出核促进翻译促进最5’端内含子切除CECboundtoRNApolymeraseII转录终止和3’加poly-A尾巴内含子（Intron）：切掉的序列外显子（Exon）：与内含子相邻的编码序列剪接（splicing）：去掉内含子的过程剪接体（splicesome）：进行RNA剪接时形成的复合体，由snRNA和蛋白质组成。5种snRNA：U1到U6；100余种蛋白质RNA剪接5’-2’bond剪接位点的保守序列如果RNA用dNTP代替NTP，剪接反应能进行吗？在剪接中的第一步，必须把branchpoint与5’剪接点拉近；第二步，则需要把5’剪接点与3’剪接点拉近。如果让你设计剪接体，需要用到什么分子？其有什么性质？pre-mRNAGAUGUCGAGUGAGGGAGUGAAGCUGCAG剪接mRNAGAUGUCGACUGCAG剪接位点的预测GUAGGUAGGUAG组成性剪接（constitutivesplicing）GUAGGUAGGUAG变位剪接（alternativesplicing）同源蛋白质（isoform）mRNA前体选择剪接几种方式不同组织原肌球蛋白基因的变位剪接几种动物的外显子和内含子长度分布Pre-mRNAmRNADNA5’GATGTCGAGTGAGGGGTGAAGCTGCAG3’3’CTACAGCTCACTCCCCACTTCGACGTC5’pre-mRNA5’GAUGUCGAGUGAGGGGUGAAGCUGCAG3’mRNA5’GAUGUCGACUGCAG3’转录和剪接中的错误纠正机制无义变化介导的mRNA降解

(Nonsense-mediatedmRNAdecay,NMD）当在同一阅读框架内的翻译终止密码子UAA、UAG或UGA提前出现在最后两个外显子交界处上游约50nt处时，mRNA被迅速降解。这些错位终止密码子被称为成熟前终止密码子（prematureterminationcodons,PTC），可以来自突变、重组、不完全或不正确剪接。无义变化介导的mRNA的降解可以使某些异常的mRNA在被有效地翻译成蛋白质前得到清除，这个mRNA监视系统可以防止非正常截短的蛋白质的合成。NMD在进化过程中发挥了重要作用，使真核细胞更容易探究由于DNA重排、突变或不同剪接方式所形成的新基因。免疫系统细胞的发育过程中也很重要，重排基因产生的这类mRNA被NMD系统迅速降解，避免了截短蛋白质的细胞毒作用。无义变化介导的mRNA降解的意义mRNA的出核CBC:capbindingcomplex,被核孔复合体识别

并转运出核。然后被翻译起始因子eIF-4G和eIF-4E代替，进入翻译步骤基因表达过程的传统观点：分为几个独