现代分子生物学课件()生物信息的传递(上)

以基因的形式荷载遗传信息，是生命遗传的物质基础。

DNA序列是遗传信息的贮存者，它通过自主复制得到永存（DNA复制）。作为基因复制和转录的模板，是个体生命活动的信息基础。

DNA的生物学功能是以蛋白质的形式表达出来的。通过转录生成信使RNA，翻译生成蛋白质的过程来控制生物个体性状（基因表达）。DNA的基本功能：本文档共137页；当前第1页；编辑于星期一\17点43分

基因表达(geneexpression)：是指细胞在生命过程中,把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译,转变成具有生物活性的蛋白质分子。

本文档共137页；当前第2页；编辑于星期一\17点43分一、基本概念生物体以DNA为模板合成RNA的过程。转录RNADNA

转录(transcription)：转录是生物界RNA合成的主要方式，是遗传信息从DNA向RNA传递过程，也是基因表达的开始。

第一节转录的基本原理本文档共137页；当前第3页；编辑于星期一\17点43分参与转录的物质模板:DNA酶:RNA聚合酶原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)其他蛋白质因子RNA合成方向：5'3'本文档共137页；当前第4页；编辑于星期一\17点43分TCATGATTAAG

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DNA的平面结构图细胞核中本文档共137页；当前第5页；编辑于星期一\17点43分AG

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DNA的一条链AGCUGACGGUUU游离的核糖核苷酸

(原料）DNA解旋，以一条链为模板合成RNA细胞核中本文档共137页；当前第6页；编辑于星期一\17点43分AG

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AGCUGACGGUUU

DNA与RNA的碱基互补配对：A——U；T——A；C——G；G—CRNA聚合酶细胞核中本文档共137页；当前第7页；编辑于星期一\17点43分AG

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AGCGACGGUUUU

组成

RNA的核糖核苷酸一个个连接起来细胞核中本文档共137页；当前第8页；编辑于星期一\17点43分AG

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GCGACGGUUUUA细胞核中本文档共137页；当前第9页；编辑于星期一\17点43分AG

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GCGACGUUGUUA细胞核中本文档共137页；当前第10页；编辑于星期一\17点43分AG

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GCGACGUGUUAA细胞核中本文档共137页；当前第11页；编辑于星期一\17点43分AG

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GCGACGGUUAAU细胞核中本文档共137页；当前第12页；编辑于星期一\17点43分AG

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GCGACGGUUAAUA细胞核中本文档共137页；当前第13页；编辑于星期一\17点43分AG

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GCGCGGUUAAUAU细胞核中本文档共137页；当前第14页；编辑于星期一\17点43分AG

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GGCGGUUAAUAUC细胞核中本文档共137页；当前第15页；编辑于星期一\17点43分AG

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GGCGGUUAAUAUCDNA上的遗传信息就传递到mRNA上mRNADNA细胞核中本文档共137页；当前第16页；编辑于星期一\17点43分AG

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UCAUGAUUAmRNA

细胞质

细胞核

核孔DNAmRNA在细胞核中合成本文档共137页；当前第17页；编辑于星期一\17点43分AG

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UCAUGAUUAmRNA

细胞质

细胞核mRNA通过核孔进入细胞质UCAUGAUUAmRNA本文档共137页；当前第18页；编辑于星期一\17点43分mRNA：(messenger)编码了一个或多个蛋白质序列；tRNA：(transfer)把mRNA上的遗传信息变为多肽中的氨基酸信息；rRNA：(ribosomal)是合成蛋白质的工厂核糖体中的主要成分。hnRNA：(heterogeneousnuclear)由DNA转录生成的原始转录产物，即前体mRNA。本文档共137页；当前第19页；编辑于星期一\17点43分snRNA：(smallnuclear)在前体mRNA加工中，参与去除内含子。snoRNA：(smallnucleolar)核仁小RNA，主要参与rRNA及其它RNA的修饰、加工、成熟等过程。scRNA：细胞质小RNA(smallcytoplasmic)主要在蛋白质合成过程起作用。本文档共137页；当前第20页；编辑于星期一\17点43分其他非编码RNA：按大小分：(1)21～25个核苷酸的RNA,包括microRNA(miRNA)和小干扰RNA(smallinterferinRNA（siRNA）。(2)100～200个核苷酸的smallRNA(sRNA),往往在细菌细胞起翻译调节子功能。(3)大于10000个核苷酸的非编码RNA，参与更高级真核生物的基因沉默。本文档共137页；当前第21页；编辑于星期一\17点43分微小RNA(microRNA,miRNA)小干扰RNA(smallinterferingRNA,siRNA)相同点:(1)二者的长度都约22nt左右;(2)二者同是Dicer（一种具有RNAaseⅢ活性的核酸酶）产物;(3)二者同是RISC(RNA－inducedsilencingcomplex)的组分，因此在siRNA和miRNA介导的沉默机制上有重叠。本文档共137页；当前第22页；编辑于星期一\17点43分不同点：(1)二者的来源不同，miRNA来源于内源转录本，即单链RNA；siRNA来源于内源或外源的同源双链RNA；(2)miRNA参与动植物正常的生长发育基因调控，而现在一般认为siRNA不参与正常的基因调控，只在病毒或其他dsRNA诱导的情况下才产生;(3)miRNA主要在翻译水平起作用，而siRNA为转录后水平调控。本文档共137页；当前第23页；编辑于星期一\17点43分端体酶RNA(telomeraseRNA):与染色体末端的复制有关；反义RNA(antisenseRNA):是指与mRNA互补的RNA分子,也包括与其它RNA互补的RNA分子。它参与基因表达的调控。本文档共137页；当前第24页；编辑于星期一\17点43分转录模板DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因。一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列为一个转录单元。DNA双链按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链，称为模板链(templatestrand)，也称作反意义链或Waston链。相对的另一股单链是编码链(codingstrand)，也称为有意义链或Crick链。本文档共137页；当前第25页；编辑于星期一\17点43分5´……GCAGT

ACAT

GT

C……3´3´……cgtcatgtacag……5´5´……GCAGU

ACAU

GU

C……3´N……Ala·Val·His·Val……CDNA转录mRNA翻译肽DNA模板、转录产物mRNA

和氨基酸序列之间的关系编码链模板链｝本文档共137页；当前第26页；编辑于星期一\17点43分不对称转录(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；模板链并非永远在同一条单链上。转录方向5335模板链编码链编码链模板链转录方向本文档共137页；当前第27页；编辑于星期一\17点43分转录与复制的相似之处：⑴都是酶促的核苷酸聚合过程；⑵都以DNA为模板；⑶都需依赖DNA的聚合酶；⑷聚合过程都是核苷酸之间生成磷酸二酯键；⑸都从5′至3′方向延伸成新链多聚核苷酸；⑹都遵从碱基配对规律——

但转录忠实性要低于DNA复制。⑺转录与复制都受到严格的调控

二、转录与复制的异同本文档共137页；当前第28页；编辑于星期一\17点43分转录和复制的区别

引物有无高度进行性中途不停止可一段一段复制A-U，T-A，G-CA-T，G-C配对mRNA，tRNA，rRNA子代双链DNA（半保留复制）产物RNA聚合酶（RNA-pol）DNA聚合酶酶NTPdNTP原料模板链转录（不对称转录）两股链均复制模板转录复制A-U，T-A，G-CA-T，G-C配对mRNA，tRNA，rRNA子代双链DNA（半保留复制）产物RNA聚合酶（RNA-pol）DNA聚合酶酶NTPdNTP原料模板链转录（不对称转录）两股链均复制模板转录复制本文档共137页；当前第29页；编辑于星期一\17点43分（一）原核生物RNA聚合酶●RNA聚合酶（大肠杆菌为例）全酶=核心酶+σ因子第二节DNA指导下的RNA聚合酶核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)本文档共137页；当前第30页；编辑于星期一\17点43分大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析本文档共137页；当前第31页；编辑于星期一\17点43分RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合RNA聚合酶——本文档共137页；当前第32页；编辑于星期一\17点43分α:二聚体存在，核心酶组装，启动子识别，参与RNA聚合酶和部分调节因子的相互作用。β:能与模板DNA、新生RNA链及核苷酸底物相结合。催化磷酸二酯键的形成。β和β′共同形成聚合酶的催化中心σ：负责模板链的选择和转录的起始，是酶的别构效应物，使酶和专一性识别模板上的启动子，起始转录。本文档共137页；当前第33页；编辑于星期一\17点43分某些细菌含有能识别不同启动子的σ因子，调控不同基因转录的起始，如枯草杆菌有6种不同的σ因子：σ55、σ29等。本文档共137页；当前第34页；编辑于星期一\17点43分

E.coli中不同的因子

可识别不同的启动子本文档共137页；当前第35页；编辑于星期一\17点43分(二）真核生物RNA聚合酶真核生物的RNA聚合酶定位核仁核质核质转录产物45s-rRNAhnRNA5s-rRNA,tRNA,U1-13snRNAU6snRNA，（U6除外）非UsnRNA对鹅膏蕈碱反应耐受极敏感中度敏感种类ⅠⅡⅢ本文档共137页；当前第36页；编辑于星期一\17点43分除了细胞核RNA聚合酶外，真核生物线粒体和叶绿体中存在不同的RNA聚合酶。线粒体RNA聚合酶：一条多肽链，小，小于7×104，不受α-鹅膏蕈碱抑制；叶绿体RNA聚合酶：多亚基，部分亚基由叶绿体基因编码，较大，不受α-鹅膏蕈碱抑制。本文档共137页；当前第37页；编辑于星期一\17点43分罗杰·大卫·科恩伯格（RogerDavidKornberg，1947年—?），2006年获诺贝尔化学奖得主，美国生物学家，斯坦福大学结构生物学教授。因其对“真核转录的分子基础所作的研究”而荣获2006年诺贝尔化学奖。他的父亲阿瑟·科恩伯格也是斯坦福大学的教授，并且是1959年诺贝尔生理学或医学奖获得者。本文档共137页；当前第38页；编辑于星期一\17点43分RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别本文档共137页；当前第39页；编辑于星期一\17点43分三、转录的基本过程模板识别转录起始通过启动子转录延伸转录终止本文档共137页；当前第40页；编辑于星期一\17点43分全酶识别启动子，与其可逆性结合形成封闭复合物——DNA为双链。DNA构象变化，开放复合物形成，全酶结合的一小段双链解开。开放复合物与最初2个NTP结合，短RNA链形成。模板识别和转录起始本文档共137页；当前第41页；编辑于星期一\17点43分转录起始：第一个核苷酸键的形成通过启动子：2-9核苷酸短链形成启动子的强弱：通过启动子的时间，时间越短，起始频率越高。真正的起始——释放σ因子，转录起始复合物通过启动子区，并生成由核心酶、DNA和新生RNA所组成的转录延伸复合物。σ因子决定转录的起始，不参与延伸。本文档共137页；当前第42页；编辑于星期一\17点43分真核生物还需要至少7种辅助因子——转录因子参与，形成复杂的前起始复合物。本文档共137页；当前第43页；编辑于星期一\17点43分

转录因子转录复合体TBPTAFsTFIIATFIIBTFIIFPolIITFIIERNApolⅡ的转录起始本文档共137页；当前第44页；编辑于星期一\17点43分表12-5人类Ⅱ型启动子的转录因子 因子 分子量 功能 RNAPolⅡ≥10K 依赖模板合成RNA TFⅡA 12,19,35K稳定TFⅡD和DNA的结合，激活TBP亚基 TFⅡB 33K 结合模板链（-10～+10），起始PolⅡ结合，和TFⅡE/F

相互作用 TFⅡD (TBP,30K)TBP亚基识别TATA，将聚合酶组入复合体中，TAFs识别特殊启动子 TFⅡE 34K(β)结合在PolⅡ的前部，使复合体的保护区延伸到下游

57K(α)TFⅡF 38,74K 大亚基具解旋酶活性（RAP74）,小亚基和PolⅡ结合，介导其加入复合体 TFⅡH 具激酶活性，可以磷酸化PolⅡC端的CTD，使PolⅡ逸出，延伸 TFⅡI 120K 识别Inr，起始TFⅡF/D结合 TFⅡJ 在TFⅡF后加入复合体，不改变DNA的结合方式 TFⅡS RNA合成延伸 本文档共137页；当前第45页；编辑于星期一\17点43分聚合酶横跨约40bp，解旋的DNA约17bp。本文档共137页；当前第46页；编辑于星期一\17点43分转录的延伸：RNA链不断伸长，速度不均一。大肠杆菌：50-90个核苷酸/秒。解链区：RNA-DNA杂合链解开，DNA双链重新形成。本文档共137页；当前第47页；编辑于星期一\17点43分转录的终止：转录到终止位点，不再形成磷酸二酯键，RNA-DNA杂合链分开，DNA双链形成，聚合酶及RNA单链释放。本文档共137页；当前第48页；编辑于星期一\17点43分本文档共137页；当前第49页；编辑于星期一\17点43分本文档共137页；当前第50页；编辑于星期一\17点43分

与转录起始和终止有关的DNA结构一、原核生物的启动子和终止子启动子定义：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。本文档共137页；当前第51页；编辑于星期一\17点43分5335结构基因调控序列RNA-pol原核生物一个转录区段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。

（一）启动子结构转录单元本文档共137页；当前第52页；编辑于星期一\17点43分●RNA聚合酶保护法分析启动子结构Pribnow41-44bp本文档共137页；当前第53页；编辑于星期一\17点43分开始转录TTGACAAACTGT-35区(Pribnowbox)酶的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打开）TATAATPuATATTAPy-10区1-30-5010-10-40-205335原核生物启动子保守序列(Sextamabox)提供了RNA聚合酶全酶识别的信号55RNA聚合酶保护区结构基因33本文档共137页；当前第54页；编辑于星期一\17点43分大肠杆菌RNA聚合酶全酶所识别的启动子区序列分析T85T83G81A61C69A52T89A89T50A65A100Pribnow框Sextama框本文档共137页；当前第55页；编辑于星期一\17点43分1、Pribnow框：－10区，保守序列为TATAAT。Pribnow框是RNA聚合酶的牢固结合位点，细菌中常见两种启动子突变：启动子上升突变，提高转录活性；启动子下降突变，降低转录水平。

σ的存在保证原核生物RNA聚合酶只能与启动子区而不是其它区域形成稳定的二元复合物。本文档共137页；当前第56页；编辑于星期一\17点43分2、Sextama框：－35区，保守序列为TTGACA。Sextama框是RNA聚合酶中σ

的识别位点，也是RNA聚合酶的初始结合位点。

Pribnow框与Sextama框之间的碱基序列并不重要，但两个序列之间的距离十分重要；天然启动子这段距离多为15～20bp，距离的大小可能是决定启动子强度的因素之一。实验表明：两个序列之间的距离为17bp时，转录效率最高。本文档共137页；当前第57页；编辑于星期一\17点43分3、CAP位点：（乳糖操纵子的启动子序列）

CAP即分解代谢物基因激活蛋白

(catabolitegeneactivationProtein)

也称环腺苷酸受体蛋白（CRP）。

CAP分子内有两个结构域：羧基末端结构域是DNA结合区；氨基末端结构域是cAMP结合位点。

CAP与cAMP的结合能提高CAP对双链DNA的亲和力；

CAP与启动子（CAP位点）的结合是激活乳糖操纵子转录的必要条件。本文档共137页；当前第58页；编辑于星期一\17点43分乳糖启动子中有两个CAP结合位点：一个在－70～－50位点，称位点Ⅰ；一个在－50～－40位点，称位点Ⅱ。位点Ⅰ包含一个反向重复序列，是强结合位点；位点Ⅱ是弱结合位点。AATGTGAGTT

AGCTCACTCATTACACTCAA

TCGAGTGAGT位点Ⅰ的反向重复序列本文档共137页；当前第59页；编辑于星期一\17点43分典型启动子的结构

-35-10转录起点TTGACA16-19bpTATAAT5-9bp本文档共137页；当前第60页；编辑于星期一\17点43分●真核生物启动子真核有三种不同的启动子和有关的元件启动子Ⅱ最为复杂，它和原核的启动子有很多不同本文档共137页；当前第61页；编辑于星期一\17点43分真核生物启动子的结构核心启动子（corepromoter）上游启动子元件（upstreampromoterelement，UPE）本文档共137页；当前第62页；编辑于星期一\17点43分1、核心启动子●定义：指保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区●作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始TATA常在-25bp左右，相当于原核的-10序列T85A97T93A85A63A83A50本文档共137页；当前第63页；编辑于星期一\17点43分本文档共137页；当前第64页；编辑于星期一\17点43分2、上游启动子元件●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等●作用：控制转录起始频率。CAAT：-70--80bpGGGCGG：-80--110bp本文档共137页；当前第65页；编辑于星期一\17点43分SV40早期启动子组蛋白H2B

TATACAATGC返回本文档共137页；当前第66页；编辑于星期一\17点43分（三）转录起始复合物●原核生物转录起始复合物本文档共137页；当前第67页；编辑于星期一\17点43分三、转录的基本过程1、起始位点的识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。2、转录起始RNA链上第一个核苷酸键的产生本文档共137页；当前第68页；编辑于星期一\17点43分3、RNA链的延伸●亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；●在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。核心酶

····DNA

····RNA本文档共137页；当前第69页；编辑于星期一\17点43分（二）终止子结构提供转录终止信号的序列称为终止子（terminator）;终止信号存在于RNA聚合酶已经转录过的序列之中。原核生物终止子分为两类：一类是不依赖于ρ因子的转录终止；一类是依赖ρ因子的转录终止；两类终止子有共同的序列特征：

在转录终止点之前有一段间断的回文结构。两类终止子碱基组成的不同点：

不依赖ρ因子回文结构富含G-C下游富含A-T

依赖ρ因子G-C含量较少下游无特征本文档共137页；当前第70页；编辑于星期一\17点43分转录方向3´3´5´TCGGGCGAGCCCGCCGCCCGAGCGGGCTAAAAAATTTTTT3´3´5´5´DNA模板链编码链AAAAAAUUUUUU5´CGCCCGAGCGGGCU5´TTTTTTDNA模板链编码链转录产物3´不依赖ρ因子的终止子本文档共137页；当前第71页；编辑于星期一\17点43分转录方向3´3´5´TAAGTAGATTCATCCTACTTAGATGAATAGCTACTCGATG3´3´5´5´DNA模板链编码链AGCTACUCGAUG5´CUACUUAGAUGAAU5´TCGATGDNA模板链编码链转录产物3´依赖ρ因子的终止子本文档共137页；当前第72页；编辑于星期一\17点43分

Ⅰ类启动子分两部分：－40～＋5称为近启动子，决定转录起始的位点；－165～－40称为远启动子，影响转录的频率。（一）RNA聚合酶Ⅰ的启动子即rRNA基因的启动子，称Ⅰ类启动子。

二、真核生物的启动子和终止子真核有三种不同的启动子和有关的元件启动子Ⅱ最为复杂，它和原核的启动子有很多不同本文档共137页；当前第73页；编辑于星期一\17点43分（二）RNA聚合酶Ⅱ的启动子1、帽子位点（capsite）：

即转录起始位点，其碱基大多为A。2、TATA框：又称Hogness框，位于－25附近，由含有TATA的6～7个核苷酸组成，保守序列为TATA（A/T）A（A/T）。但TATA框的两侧富含G-C碱基对。即mRNA基因的启动子，称Ⅱ类启动子

核心启动子元件

作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始。其序列的完整与准确对维持启动子的功能是必需的。本文档共137页；当前第74页；编辑于星期一\17点43分3、CAAT框：位于－75附近，保守序列为GGNCAATCT。头两个G非常重要，一但突变，转录效率大大下降。4、GC框：位于－110附近，以5′CCGCC3′序列为特征。上游启动子元件

作用：

控制着转录起始的频率。本文档共137页；当前第75页；编辑于星期一\17点43分本文档共137页；当前第76页；编辑于星期一\17点43分5、增强子（enhancer）：能结合反式作用因子，决定基因的时间和空间特异性表达，增强启动子转录活性的DNA序列。增强子作用特点：⑴增强效应十分明显：使转录频率增加百倍或千倍。⑵增强效应与其所处的位置和取向无关：增强子以5´→3´或3´→5´排列对启动子都有作用。⑶大多为重复序列：长约50bp，适合与反式因子结合，内部常有一个核心序列，为增强效应所必需。⑷增强效应具有严密的组织和细胞特异性。⑸没有基因专一性。⑹许多增强子受外部信号的调控。本文档共137页；当前第77页；编辑于星期一\17点43分增强子能从上游或下游位置激活启动子,并且与启动子相比,增强子的序列颠倒后仍能起作用.

本文档共137页；当前第78页；编辑于星期一\17点43分（三）RNA聚合酶Ⅲ的启动子即tRNA基因的启动子，称Ⅲ类启动子。

Ⅲ类启动子位于转录起始点下游，称下游启动子或内部启动子。

Ⅲ类启动子包括：A盒、B盒

A盒靠近5′方向；B盒靠近3′方向。

Ⅲ类启动子需要的转录因子包括：

TFⅢC、TFⅢB、TFⅢA，前两者是共同的，后者为5SrRNA基因转录所需。本文档共137页；当前第79页；编辑于星期一\17点43分本文档共137页；当前第80页；编辑于星期一\17点43分三、原核生物和真核生物转录起始位点的结构差异原核生物真核生物帽子结构没有有起始核苷酸嘌呤或嘧啶嘌呤（A为主）启动区范围较小(＋1～－70)较大(＋1～－110)上游序列TTGACACAAT、GC、增强子本文档共137页；当前第81页；编辑于星期一\17点43分图5-4P155页原核生物与真核生物启动子比较本文档共137页；当前第82页；编辑于星期一\17点43分原核生物和真核生物转录及抑制剂第四节原核生物转录的起始原核生物转录的延长原核生物转录的终止与新合成RNA链的释放真核生物的转录

RNA生物合成抑制剂本文档共137页；当前第83页；编辑于星期一\17点43分转录起始需解决两个问题：DNA双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。

RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。一、原核生物转录的起始本文档共137页；当前第84页；编辑于星期一\17点43分4.当三元复合物中RNA长6～9个核苷酸时，因子从全酶解离下来，进入延长阶段。2.RNA聚合酶向－10区转移，并与之牢固结合。－10区DNA双链解开12～17bp，形成开放的二元启动子复合物（模板－酶）。

转录起始过程1.因子辨认转录起始点（-35区的TTGACA序列），RNA聚合酶全酶(2)与模板－35序列结合，形成闭合的二元闭合启动子复合物。3.在RNA聚合酶β亚基催化下形成第一个磷酸二酯键，形成三元复合物（模板－酶－RNA）。转录复合物：

RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3本文档共137页；当前第85页；编辑于星期一\17点43分二、原核生物转录的延长1.亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；

2.在核心酶作用下，以模板链作指导，按照碱基配对原则：A-U，T-A，G-C；NTP不断聚合，RNA链不断延长。(NMP)n+NTP(NMP)n+1

+PPi延长中的转录复合物也叫转录空泡。随着RNA聚合酶前移，转录产物RNA不断移出转录空泡，已转录完毕的DNA双链又重新复合而不再打开。原核生物的转录和翻译偶联进行。本文档共137页；当前第86页；编辑于星期一\17点43分转录空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol（核心酶）

····DNA····RNA本文档共137页；当前第87页；编辑于星期一\17点43分53DNA原核生物转录过程中的羽毛状现象核糖体RNARNA聚合酶本文档共137页；当前第88页；编辑于星期一\17点43分三、原核生物转录的终止和新生RNA链的释放指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：不依赖Rho(ρ)因子的转录终止依赖Rho(ρ)因子的转录终止本文档共137页；当前第89页；编辑于星期一\17点43分（一）依赖ρ因子的转录终止

1969年，Roberts发现了能控制转录终止的蛋白质，即ρ因子。由相同的6个亚基组成六聚体，分子量200kD。

ρ因子具有NTP酶活性和解螺旋酶活性，是促使转录三元复合物解离的根本原因。

ρ因子的NTP酶活性依赖于单链RNA的结构。

ρ因子依赖性终止子含有一个反向重复序列，使

RNA末端形成一个发夹结构，导致转录延宕，ρ因子得以发挥作用，终止转录。本文档共137页；当前第90页；编辑于星期一\17点43分水解各种核甘三磷酸促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录。本文档共137页；当前第91页；编辑于星期一\17点43分（二）非依赖ρ因子的转录终止

DNA模板接近转录终止的区域内，有较密集的A-T配对区或G-C配对区，且G-C配对为回文结构。

转录产物RNA的3´-末端有若干个连续的U。连续U区的5´-端前方碱基形成茎环结构或发夹结构。这种二级结构是阻止转录继续向下游推进的关键。本文档共137页；当前第92页；编辑于星期一\17点43分茎环结构使转录终止的机理使RNA聚合酶变构，转录停顿；密集A-U配对使转录复合物趋于解离，释放RNA。

终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短有关。

本文档共137页；当前第93页；编辑于星期一\17点43分四、真核生物的转录（一）转录起始真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样化。转录起始时，RNA-pol不直接结合模板，而需依靠众多的转录因子，与模板结合形成转录起始前复合物，其起始过程比原核生物复杂得多。本文档共137页；当前第94页；编辑于星期一\17点43分真核生物RNA聚合酶II所形成的转录起始复合物

本文档共137页；当前第95页；编辑于星期一\17点43分

转录因子转录复合体TBPTAFsTFIIATFIIBTFIIFPolIITFIIE、●真核生物转录起始复合物PIC组装完成，TFⅡH使CTD磷酸化本文档共137页；当前第96页；编辑于星期一\17点43分（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。本文档共137页；当前第97页；编辑于星期一\17点43分RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小体转录延长中的核小体移位转录方向本文档共137页；当前第98页；编辑于星期一\17点43分（三）转录终止1、RNA聚合酶Ⅰ转录出rRNA前体3′末端后，继续向下游转录超过1000个bp时，存在一个

18bp的终止序列。2、RNA聚合酶Ⅲ

转录模板的下游存在一个终止子，是位于GC丰富序列之中的TTTT。

RNA聚合酶Ⅲ有内原性的转录终止功能。3、RNA聚合酶Ⅱ的转录没有明确的终止信号。本文档共137页；当前第99页；编辑于星期一\17点43分五、RNA生物合成抑制剂概念：能阻断、抑制或者干扰核酸的代谢过程，最终抑制转录的一类化合物，称RNA生物合成抑制剂。分三类：

1、嘌呤和嘧啶类似物，抑制核酸前体的合成；

2、通过与DNA结合而改变模板的功能；

3、与RNA聚合酶结合而影响其活力。本文档共137页；当前第100页；编辑于星期一\17点43分（一）利福霉素及利福平作用：抗结核药物，特异地抑制细菌RNA聚合酶的活性，因而抑制细菌RNA的合成。机制：利福霉素可与RNA聚合酶的β亚基结合，并阻止起始位点的填充，抑制二核苷酸

RNA的形成；

利福平则阻止RNA聚合酶的移动，抑制头三个核苷酸的形成。因此，利福霉素和利福平都是RNA链合成起始过程的抑制剂。本文档共137页；当前第101页；编辑于星期一\17点43分（二）利迪链菌素作用：与细菌的RNA聚合酶β亚基结合，抑制转录过程中RNA链的延长反应。（三）α-鹅膏蕈碱

作用：抑制真核生物的RNA聚合酶，且RNApolⅡ

极为敏感。对细菌RNA聚合酶作用极弱。本文档共137页；当前第102页；编辑于星期一\17点43分转录后加工过程及其机制第五节

mRNA的前体加工

rRNA的前体加工

tRNA的前体加工本文档共137页；当前第103页；编辑于星期一\17点43分⑴真核细胞每种转录产物都是各种RNA的前身，即无活性，亦无功能。⑵真核初级转录产物必须在胞核内经过适当加工，使之变成具有活性的成熟RNA后，由胞核运至胞质才能执行翻译功能。⑶真核细胞转录作用和翻译作用无论在空间上还是时间上都是彼此分开进行的。⑷原核细胞mRNA不需加工，tRNA和rRNA加工。真核细胞与原核细胞转录产物的区别：本文档共137页；当前第104页；编辑于星期一\17点43分本文档共137页；当前第105页；编辑于星期一\17点43分一、mRNA的前体加工1、5端形成帽子结构(m7GpppNp—)2、3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)3、中部剪接除去内含子4、链内部核苷酸的甲基化hnRNA转变成mRNA的加工过程包括：本文档共137页；当前第106页；编辑于星期一\17点43分⑴修饰的化学反应：⑵5´-端的修饰在核内完成，且在转录到20个核苷酸时在转鸟嘌呤核苷酸酶催化下加到5ˊ端的。先于中段剪切。⑶5´帽子分Cap0、Cap1、Cap2。（一）5´-端加上帽子结构(mGpppNp—）真核生物mRNA的5’末端的第一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸（m7Gppp）。mRNA5’端的这种结构称为帽子（cap）。本文档共137页；当前第107页；编辑于星期一\17点43分

由稀有的7-甲基鸟嘌呤通过5ˊ,5ˊ－三磷酸键与初始转录物的起始（5ˊ）核苷酸连接形成的。5´pppN…磷酸酶ppi5´pN…pppGpi5´GpppN…甲基化酶+CH3m7GpppN…本文档共137页；当前第108页；编辑于星期一\17点43分转鸟嘌呤核苷酸酶催化尿苷酸-7甲基转移酶2’-O-甲基转移酶（cap1）（cap0）（cap2）2’-O-甲基转移酶本文档共137页；当前第109页；编辑于星期一\17点43分

mRNA帽子的生理功能：⑴帽子结构参与翻译起始，帽0结构是核糖体小亚基识别mRNA所必需的；核糖体上有帽结合蛋白。⑵m7Gppp结构能有效地封闭mRNA5’末端，以保护mRNA免受5’核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定。本文档共137页；当前第110页；编辑于星期一\17点43分（二）3´-端加上多聚腺苷酸尾巴(polyA)。⑴polyA的出现不依赖DNA模板。⑵加尾信号：3´-末端出现AAUAAA及下游的

GU丰富区。在两序列之间由特异的核酸内切酶切除多余的核苷酸，然后加上polyA。

尾部修饰和转录终止同时进行。⑶3´-端修饰也在核内完成，并先于mRNA中段的剪接。⑷polyA的有无及长短是维持mRNA作为翻译模板的活性，以及增加mRNA本身稳定性的因素。本文档共137页；当前第111页；编辑于星期一\17点43分约20NT第一步：CPSF识别AAUAA信号，CstF结合GU/U区，激活CF核酸酶，发生断裂CPSF:断裂识别因子CstF:断裂刺激因子第二步：PAP结合到断裂点，聚合约个腺苷酸的poly（A）尾巴，这个短的尾巴通过寡聚腺苷酸结合蛋白刺激PAP活性再进一步延伸到大约200个腺苷酸。聚腺苷酸聚合酶（PAP）本文档共137页；当前第112页；编辑于星期一\17点43分

mRNA3´-端的多聚腺苷酸化可被冬虫夏草素

（3´-脱氧胸苷）所阻止；

即冬虫夏草素是多聚腺苷酸化的特异抑制剂。

（三）mRNA的甲基化真核生物mRNA分子中有许多甲基化的碱基，主要是：N6-甲基腺嘌呤（m6A）。本文档共137页；当前第113页；编辑于星期一\17点43分（四)mRNA的自我剪接本文档共137页；当前第114页；编辑于星期一\17点43分自我剪接的概念——除去hnRNA中的内含子，将外显子连接。

snRNP与hnRNA结合成为剪接体，进行剪接；参与mRNA剪切的snRNP包括U1、U2、U4、U5、U6内含子上有3个保守性序列——剪接位点：

①

5´端起始序列GU；

②

3´端AG;③距3´端18～40个核苷酸处有一个“分支点”，一定含A﹡，由A﹡发动第一次转酯反应。剪接过程是两次转脂反应。与Ⅱ类内含子相似。本文档共137页；当前第115页；编辑于星期一\17点43分

5’..AAGUAAGU…….CURAY..(10-40)…(U/C)11NCAGG….3’IntronexonexonPolyprimidineCAG=UAG>AAG>GAG本文档共137页；当前第116页；编辑于星期一\17点43分本文档共137页；当前第117页；编辑于星期一\17点43分本文档共137页；当前第118页；编辑于星期一\17点43分本文档共137页；当前第119页；编辑于星期一\17点43分

①GU-AG、AU-AC：真核生物细胞核mRNA基因

②Ⅰ类内含子：线粒体、叶绿体及低等真核生物细胞核的rRNA基因

③Ⅱ类内含子：线粒体、叶绿体的mRNA基因生物体内内含子的主要类型：本文档共137页；当前第120页；编辑于星期一\17点43分Ⅰ类内含子的自我剪接本文档共137页；当前第121页；编辑于星期一\17点43分Ⅱ类内含子的自我剪接本文档共137页；当前第122页；编辑于星期一\17点43分组成型剪接：一个基因的转录产物通过剪接只能产生一种成熟的mRNA。选择性剪接：同一基因的转录产物由于不同的剪接方式形成不同mRNA。

组成型剪接和可变剪接本文档共137页；当前第123