生物化学转录

生物化学转录第一页，共六十八页，编辑于2023年，星期三本章内容第一节转录的酶和模板第二节转录过程第三节真核生物的转录后修饰第二页，共六十八页，编辑于2023年，星期三转录(transcription)生物体以DNA为模板合成RNA的过程。转录RNADNA

第三页，共六十八页，编辑于2023年，星期三复制和转录的区别第四页，共六十八页，编辑于2023年，星期三参与转录的物质原料:

NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:单链DNA酶:

RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子第五页，共六十八页，编辑于2023年，星期三模板和酶TemplatesandEnzymes第一节第六页，共六十八页，编辑于2023年，星期三一、转录模板

(一)不对称转录(asymmetrictranscription)

1.结构基因(structuralgene):DNA分子上转录出RNA的区段。2.模板链(templatestrand):DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链，也称作有意义链或Watson链。

编码链(codingstrand):

DNA双链中与模板链相对的单链，不进行转录，也称为反义链或Crick链。

第七页，共六十八页，编辑于2023年，星期三5′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C编码链模板链mRNA蛋白质转录翻译第八页，共六十八页，编辑于2023年，星期三5335模板链编码链编码链模板链结构基因转录方向转录方向第九页，共六十八页，编辑于2023年，星期三不对称转录含义

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永远在同一条单链上。第十页，共六十八页，编辑于2023年，星期三二、RNA聚合酶（一）原核生物的RNA聚合酶第十一页，共六十八页，编辑于2023年，星期三原核生物的RNA聚合酶第十二页，共六十八页，编辑于2023年，星期三核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)第十三页，共六十八页，编辑于2023年，星期三RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合第十四页，共六十八页，编辑于2023年，星期三（二）真核生物的RNA聚合酶第十五页，共六十八页，编辑于2023年，星期三三、模板与酶的辨认、结合原核生物一个转录单位可视为一个转录单位，称为操纵子(operon)，包括若干个结构基因及其上游(upstream)的调控序列。

5335结构基因调控序列RNA-pol与RNA聚合酶结合启动基因转录的DNA序列，称为启动子(promoter)。第十六页，共六十八页，编辑于2023年，星期三RNA聚合酶保护法目录第十七页，共六十八页，编辑于2023年，星期三开始转录TTGACAAACTGT-35区(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10区1-30-5010-10-40-205335原核生物启动子保守序列RNA-pol辨认位点(recognitionsite)55RNA聚合酶保护区结构基因33第十八页，共六十八页，编辑于2023年，星期三TATA盒CAAT盒GC盒

增强子

顺式作用元件结构基因-GCGC---CAAT---TATA转录起始真核生物启动子保守序列第十九页，共六十八页，编辑于2023年，星期三转录过程TheProcessofTranscription第二节第二十页，共六十八页，编辑于2023年，星期三（一）转录起始1.RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。2.DNA双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。一、原核生物的转录过程转录起始需解决的问题：第二十一页，共六十八页，编辑于2023年，星期三2.DNA双链解开1.RNA聚合酶全酶(2)与模板结合3.在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3转录起始复合物:5-pppG-OH+

NTP5-pppGpN

-OH3+ppi转录起始过程第二十二页，共六十八页，编辑于2023年，星期三（二）转录延长1.亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，沿着DNA模板前移；

2.在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。(NMP)n+NTP(NMP)n+1

+PPi第二十三页，共六十八页，编辑于2023年，星期三转录空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol(核心酶)····DNA····RNA目录第二十四页，共六十八页，编辑于2023年，星期三53DNA原核生物转录过程中的羽毛状现象核糖体RNARNA聚合酶第二十五页，共六十八页，编辑于2023年，星期三依赖Rho(ρ)因子的转录终止非依赖Rho因子的转录终止（三）转录终止指RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。分类第二十六页，共六十八页，编辑于2023年，星期三ATP1.依赖Rho因子的转录终止第二十七页，共六十八页，编辑于2023年，星期三2.非依赖Rho因子的转录终止DNA模板上靠近终止区，有些特殊的碱基序列，转录出RNA后，RNA产物形成特殊的结构来终止转录。第二十八页，共六十八页，编辑于2023年，星期三5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`茎环(stem-loop)/发夹(hairpin)结构第二十九页，共六十八页，编辑于2023年，星期三茎环结构使转录终止的机理使RNA聚合酶变构，转录停顿；使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。5´pppG5335RNA-pol第三十页，共六十八页，编辑于2023年，星期三二、真核生物的转录（一）转录起始转录起始时，RNA-pol不直接结合模板。第三十一页，共六十八页，编辑于2023年，星期三转录起始点TATA盒CAAT盒GC盒增强子顺式作用元件(cis-actingelement)1.转录起始前的上游区段AATAAA切离加尾转录终止点修饰点外显子翻译起始点内含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚体第三十二页，共六十八页，编辑于2023年，星期三顺式作用元件(cis-actingelement)

：可影响自身基因表达活性的DNA序列。反式作用因子(trans-actingfactors)：能直接或间接辨认、结合顺式作用元件并反式激活另一基因转录的蛋白质，统称为反式作用因子。

第三十三页，共六十八页，编辑于2023年，星期三2.转录因子反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子(transcriptionalfactors,TF)。第三十四页，共六十八页，编辑于2023年，星期三

锌指(zincfinger)C——CysH——His常结合GC盒第三十五页，共六十八页，编辑于2023年，星期三ZnCysHis第三十六页，共六十八页，编辑于2023年，星期三参与RNA-polⅡ转录的TFⅡ

第三十七页，共六十八页，编辑于2023年，星期三3.转录起始前复合物(pre-initiationcomplex,PIC)

真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子。第三十八页，共六十八页，编辑于2023年，星期三POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡ催化转录的PICPol-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA复合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC组装完成，TFⅡH使CTD磷酸化第三十九页，共六十八页，编辑于2023年，星期三4.拼板理论(piecingtheory)一个真核生物基因的转录需要3至5个转录因子。转录因子之间互相结合，生成有活性，有专一性的复合物，再与RNA聚合酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基因。第四十页，共六十八页，编辑于2023年，星期三（二）转录延长真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。RNA-pol前移处处都遇上核小体。转录延长过程中可以观察到核小体移位和解聚现象。第四十一页，共六十八页，编辑于2023年，星期三RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小体转录延长中的核小体移位转录方向第四十二页，共六十八页，编辑于2023年，星期三5------AAUAAA-5------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG转录终止的修饰点55333加尾AAAAAAA······3mRNA（三）转录终止——和转录后修饰密切相关第四十三页，共六十八页，编辑于2023年，星期三真核生物的转录后修饰Post-transcriptionalModification第三节第四十四页，共六十八页，编辑于2023年，星期三一、真核生物mRNA的转录后加工（一）首、尾的修饰5端形成帽子结构(m7GpppGp—)3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)第四十五页，共六十八页，编辑于2023年，星期三帽子结构第四十六页，共六十八页，编辑于2023年，星期三5pppG…5GpppG…pppGpi鸟苷酸转移酶5

m7GpppG…甲基转移酶SAM帽子结构的生成5pG…磷酸酶PPi第四十七页，共六十八页，编辑于2023年，星期三帽子结构第四十八页，共六十八页，编辑于2023年，星期三（二）mRNA的剪接1.

hnRNA和snRNA核内的初级mRNA称为杂化核RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)snRNA(smallnuclearRNA)核内的蛋白质小分子核糖核蛋白体（snRNP）snRNA第四十九页，共六十八页，编辑于2023年，星期三真核生物结构基因，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(splitegene)CABD编码区A、B、C、D非编码区第五十页，共六十八页，编辑于2023年，星期三2.外显子(exon)和内含子(intron)外显子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。内含子隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。第五十一页，共六十八页，编辑于2023年，星期三鸡卵清蛋白基因hnRNA首、尾修饰hnRNA剪接成熟的mRNA鸡卵清蛋白基因及其转录、转录后修饰第五十二页，共六十八页，编辑于2023年，星期三鸡卵清蛋白成熟mRNA与DNA杂交电镜图DNAmRNA目录第五十三页，共六十八页，编辑于2023年，星期三3.内含子的分类根据基因类型和剪接方式，内含子分4类：I：线粒体、叶绿体及低等真核生物rRNA基因；II：线粒体、叶绿体mRNA基因；III：是常见的形成套索结构后剪接，大多数mRNA基因有此类内含子；IV：tRNA基因，剪接过程需酶及ATP。第五十四页，共六十八页，编辑于2023年，星期三4.mRNA的剪接——除去hnRNA中的内含子，将外显子连接。

snRNP与hnRNA结合成为剪接体①第五十五页，共六十八页，编辑于2023年，星期三②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5第五十六页，共六十八页，编辑于2023年，星期三pG-OH(ppG-OH,pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次转酯反应第二次转酯反应UpAGpU外显子1内含子外显子2G-OHUpUpGpA剪接过程的二次转酯反应(twicetransesterification)

第五十七页，共六十八页，编辑于2023年，星期三•RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工(differentialRNAprocessing)。5.mRNA的编辑(mRNAediting)人类apoB基因mRNA（14500个核苷酸）肝脏apoB100（分子量为500000）肠道细胞apoB48（分子量为240000）mRNA编辑第五十八页，共六十八页，编辑于2023年，星期三二、tRNA的转录后加工tRNA前体RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA第五十九页，共六十八页，编辑于2023年，星期三RNAaseP、内切酶第六十页，共六十八页，编辑于2023年，星期三tRNA核苷酸转移酶