第十四章-RNA的生物合成课件

第一章

RNA的生物合成第一章

RNA的生物合成1转录的基本特点转录的条件原核生物的转录真核生物的转录RNA转录产物的加工RNA的复制转录的基本特点2RNA生物合成的两种方式转录：DNA指导的RNA合成，生物体内的主要合成方式。RNA复制：RNA指导的RNA合成，常见于病毒。RNA前体（RNAprecursor）：转录产生的初级转录本，需经加工为成熟的RNA后才具有生物学活性与功能。RNA生物合成的两种方式3不对称转录（asymmetrictranscription）：转录时，只以双链DNA中的一条链作为模板进行转录，将遗传信息由DNA传递给RNA的现象。第一节转录的基本特点RNA分子只有一条链可转录，模板链并不总是在同一单链上。每个基因的转录都受到相对独立的调控。

不对称转录（asymmetrictranscription4模板链(templatestrand)及反（无）意链(antisensestrand)：指导RNA合成的DNA链，又称为负链（－链）。编码链(codingstrand)及有意链(sensestrand)：不作为转录模板的另一条DNA链，又称为正链（+链）。有意链与反意链并非固定不变。模板链(templatestrand)及反（无）意链(a5转录的连续性RNA转录合成时，以DNA作为模板，在RNA聚合酶的催化下，从头连续合成一段RNA链（不需要引物），各条RNA链之间无需再进行连接。单顺反子：合成的RNA中只含一个基因的遗传信息。多顺反子：合成的RNA中含有几个基因遗传信息。转录的连续性6转录的单向性：RNA转录合成时，只能向一个方向进行聚合，所依赖的模板DNA链的方向为3’→5’，而RNA链的合成方向为5’→3’。转录不需要引物有特定的起点和终点启动子(promotor)：RNA聚合酶特异识别、结合和开始转录的一段DNA序列。终止子(terminator)：提供转录停止信号的DNA序列，在DNA模板的特异位点处终止RNA的合成。转录单位（transcript）：DNA链上从启动子到终止子为止的一段DNA序列。转录的单向性：RNA转录合成时，只能向一个方向进行聚合，所依7转录起点（startpoint）：与新生RNA链第一个核苷酸相对应的DNA链上的碱基，此点通常用+1表示；上游（upstream）：转录起点前面（5’末端）的序列，用负数表示；下游（downstream）：转录起点后面（3’末端）的序列，用正数表示。转录起点（startpoint）：与新生RNA链第一个核苷8阻遏蛋白LacI

P2

OLacZLacYLacAP1RNA聚合酶阻遏蛋白和乳糖复合物乳糖或IPTG转录LacI

P2

OLacZLacYLacAP1操纵子（operon）：原核生物基因转录的功能单位，结构上包括调节基因、启动子、操作基因、多顺反子（结构基因区）和终止子等功能区。阻遏LacIP2OLacZLacYLac9第二节转录的条件一、底物四种脱氧核糖核苷酸，即ATP，GTP，CTP和UTP。（NMP）n+NTP（NMP）n+1+PPi二、模板转录反应需要DNA作为模板，且不同的RNA聚合酶对DNA两股链以及不同的DNA段落都有一定的选择性。第二节转录的条件一、底物（NMP）n+NTP10三、RNA聚合酶RNA聚合酶的特点可启动RNA的合成，不需引物；只以一条DNA链或其一段DNA为模板；碱基互补配对的原则：A与U，G与C配对；合成方向：5’→3’；合成是连续进行的；无校读功能；需要Mg2+或Mn2+离子可与多种调节转录的蛋白因子相互作用。三、RNA聚合酶RNA聚合酶的特点11大肠杆菌RNA聚合酶每个细胞中约有3000个RNA聚合酶分子；组成：全酶由2个α、β、β’、、σ5种亚基组成，椭圆球形，可结合约60个核苷酸；全酶核心酶（α2ββ’

）σ因子σ因子与其它部分的结合不紧密，它易于与α2β’β

分离；大肠杆菌RNA聚合酶全酶核心酶（α2ββ’）σ因子σ12核心酶：没有σ亚基的酶，只催化RNA链的延长，对转录的起始无作用；各亚基的功能α：识别启动子并与其牢固结合；β：聚合作用的催化位点，催化形成磷酸二酯键；β’：全酶或核心酶与DNA模板结合的部位；σ：特异地识别启动子，起始转录；：？核心酶：没有σ亚基的酶，只催化RNA链的延长，对转录的起始13

RNA聚合酶的作用识别启动子：依赖于亚基，亚基参与转录的起始，并决定转录的方向。与DNA结合并使之解旋、解链，另外还具有重新使DNA螺旋化作用。催化RNA聚合反应，负责三种RNA合成。核心酶与不同的亚基结合，识别不同的启动子。RNA聚合酶的作用14真核生物RNA聚合酶三种RNA聚合酶：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。每个酶分子有两个大亚基，还有10个左右小亚基。RNA聚合酶Ⅰ：位于核仁中，活性最显著，负责转录rRNA基因。RNA聚合酶Ⅲ：负责合成tRNA和核内小RNAs，其活性可被高浓度的α-鹅膏蕈碱所迅速抑制。RNA聚合酶Ⅱ：位于核浆中，负责hnRNA（mRNA的前体）的合成，其活性可被低浓度的α-鹅膏蕈碱所迅速抑制。真核生物RNA聚合酶15由8~14个亚基组成，分子质量为500KDa。250KDa与模板结合；与转录起始、延伸有关。130KDa与DNA、底物和新生的RNA结合。40KDa40KDa负责酶的装配。C末端结构域(CTD)：最大亚基的C末端具有7个氨基酸（Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser）

的重复序列（酵母重复26次，哺乳类重复52次），含有多个Ser和Thr磷酸化位点。由8~14个亚基组成，分子质量为500KDa。250K16CTD去磷酸化：RNA聚合酶II易与DNA结合，这种构象适于转录的起始；CTD磷酸化：可使RNA聚合酶II与DNA的结合变得松弛，形成适于延伸的构象。CTD去磷酸化：RNA聚合酶II易与DNA结合，这种构象适17噬菌体RNA聚合酶仅由一条多肽链组成；合成速度很快，在37℃时可达约200核苷酸/秒；噬菌体RNA聚合酶只能识别噬菌体本身所具有的启动子，不能识别其他启动子。线粒体和叶绿体中的RNA聚合酶和细胞核中的酶完全不同，分子较小。类似于噬菌体RNA聚合酶。噬菌体RNA聚合酶18抑制剂靶酶抑制作用利福霉素细菌的全酶与σ亚基结合，阻止起始链霉溶菌素细菌的核心酶与β亚基结合，阻止延长放线菌素D真核RNA聚合酶Ⅰ与DNA结合，阻止延长α-鹅膏蕈碱真核RNA聚合酶Ⅱ与RNA聚合酶Ⅱ结合常用的转录抑制剂抑制剂靶酶抑制作用利福霉素细菌的全酶与σ亚基结合，阻止起始链19

四、启动子原核生物启动子在基因表达调控中，转录起始是关键，基因能否表达决定于在特定启动子的起始过程。不同启动子对RNA聚合酶的亲和力各不同，对转录起始频率（基因表达的程度）有重要的调控作用。RNA聚合酶与启动子的结合模式图四、启动子原核生物启动子RNA聚合酶与启动子的结合模式图20启动子的共同顺序：是启动子的关键部位，在RNA转录起点上游大约10bp和35bp处有两个共同的顺序（-10和-35序列）-35区：T85T83G81A61C69A52（-35bp，-35序列）-10区：T89A89T50A65A65T100（-10bp，-10序列）-35序列：RNA聚合酶全酶的识别位点，对全酶有很高的亲和性，提供RNA聚合酶识别的信号。-10序列：又称TATA盒（Pribnowbox），是RNA聚合酶全酶的紧密结合位点，有助于DNA局部双链的解开，决定着双链解开的速度和转录的方向。

启动子的共同顺序：是启动子的关键部位，在RNA转录起点上游大21开始转录TTGACAAACTGT-35区TATAATPuATATTAPy-10区1-30-5010-10-40-205

3

3

5

原核生物启动子的保守序列RNA-pol识别位点5

5

RNA聚合酶保护区结构基因3

3

开始转录TTGACA-35区TATAA22两者共同决定了启动子的强度，也调控了转录的速度和RNA分子数。上游顺序：起始位点上游50到150bp之间的顺序；是某些RNA聚合酶的激活蛋白（CAP-cAMP复合物）的结合部位，也是拓扑异构酶的结合部位，这有利于转录起始的超螺旋状态的产生。上游顺序所引起的DNA结构的微细变化，可在双螺旋上被传导到相当远的距离，影响到-10和-35区的DNA结构细节。结合位点TTGACATATAAT起始位点-10~18b--5~8bp--35序列-10序列CAP-cAMP两者共同决定了启动子的强度，也调控了转录的速度和RNA分子23真核生物启动子真核生物三种RNA聚合酶都有各自的启动子。RNA聚合酶Ⅰ启动子：又称rRNA基因启动子或Ⅰ型启动子。不同真核生物Ⅰ型启动子序列有较大的差异，缺乏保守性，目前发现有两个区域是转录必需的。核心启动子（核心元件）：-45至+20序列，富含GC序列，决定转录起始的精确位置。上游控制元件(upstreamcontrolelement，UCE)：-187至-107序列，富含GC序列，影响转录的频率。真核生物启动子24第十四章__RNA的生物合成课件25RNA聚合酶Ⅱ启动子：又称蛋白质基因启动子或Ⅱ型启动子。核心启动子TATA盒（Hognessbox）：位于-25~-35bp，基本上由AT组成，极少数启动子中有GC；共有序列为85A97T93A85（A63/T37）A83（A50/T37）；决定转录的方向和精确的起始位点。起始子（initiator，Inr）：与转录起点重叠的短的较保守序列，位于-3~+5，常有Py2CAPy5序列，其中A是mRNA中的第一个碱基；被转录因子TFⅡD识别，与转录起始点的选择有关，影响启动子的强度。RNA聚合酶Ⅱ启动子：又称蛋白质基因启动子或Ⅱ型启动子。T26上游启动子元件（upstreampromoterelement，UPE）：又称上游激活序列（upstreamactivatingsequence，UAS）位于核心启动子上游，主要包括CAAT框和GC框，各自的保守序列与结合的蛋白因子各不相同，其功能是控制转录起始的频率。CAAT框：位于上游-70~-80区，其保守序列为GGCCAATCT；GC框：位于-80~-110区，其保守序列为GGGGCGG，是转录因子的SP1结合位点。既无TATA框也无起始子的基因的转录速率通常很低，其起始点也不固定。上游启动子元件（upstreampromoterelem27增强子（enhancer）：增强真核生物启动子活性的DNA顺序。长约100～200bp，其核心组件常为8～12bp，可以单拷贝或多拷贝串联形式存在。特点：增强效应明显；可远距离调控；增强作用与其序列方向无关；有组织和细胞特异性；无基因专一性；受外部信号调控。远端调控区：某些基因的启动子远上游或下游区域（-100bp以上）可调节启动子的活性。增强子（enhancer）：增强真核生物启动子活性的DNA28沉默子（silencer）：抑制基因表达活性的DNA序列，起与调控蛋白结合后可抑制转录起始复合物的活化；其作用不受距离和取向限制。应答元件：真核细胞DNA上存在能对特定环境因素作出应答反应的DNA序列。能专一结合特异性蛋白因子，从而调控基因特异表达，如：糖皮质激素应答元件、金属应答元件、血清应答元件等。沉默子（silencer）：抑制基因表达活性的DNA序列，29真核生物启动子的保守序列真核生物启动子的保守序列30上游元件的多样性：真核RNA聚合酶II启动子包含着TATA盒、CAAT盒、GC盒以及其他序列元件之间的不同组合，没有哪一种上游元件是所有启动子所共同必需的。上游元件的多样性：真核RNA聚合酶II启动子包含着TAT31RNA聚合酶Ⅲ启动子（III型启动子）分为三个亚类；5SrRNA和tRNA基因的启动子是内部启动子，位于转录起始位点的下游，都由两部分组成；snRNA启动子由三个部分组成，位于转录起始位点上游。snRNA5SrRNAtRNARNA聚合酶Ⅲ启动子（III型启动子）分为三个亚类；sn32原核生物终止子：在终止位点之前均有一个回文序列，由RNA形成发夹结构。

四、终止子原核生物终止子：在终止位点之前均有一个回文序列，由RNA形成33依赖ρ因子的终止子：终止位点之前成发夹结构。不依赖ρ因子的终止子：称由为简单终止子，DNA模板链中有约6个串连A，转录RNA的3’端为寡聚U。依赖ρ因子的终止子：终止位点之前成发夹结构。34真核生物终止子：真核生物转录的终止信号和机制了解很少，其主要原因在于大多数RNA在转录后很快进行加工，难确定原初的3’-端。加尾信号：DNA上AATAAA+富含CA序列真核生物终止子：真核生物转录的终止信号和机制了解很少，其主要35第三节原核生物的转录一、转录的起始识别全酶与DNA分子随机结合，形成松弛复合物；σ因子在DNA双链上寻找启动子：σ因子识别启动子的-35区，促使形成封闭复合物(双螺旋形式)，并滑动到-10区；第三节原核生物的转录一、转录的起始识别36起始RNA聚合酶全酶促使局部双链解开，“关闭”复合体转变为“开放”复合体（双螺旋解旋，两条链分开，形成“转录空泡”）；催化ATP或GTP与另外一个三磷酸核苷聚合，形成第一个3‘,5’-磷酸二酯键（pppA/GN）。起始37延长：σ因子从全酶上脱离，核心酶继续沿DNA链移动，连续聚合RNA；DNA的解链和重复螺旋化。延长：σ因子从全酶上脱离，核心酶继续沿DNA链移动，连续聚合385

3

DNA核糖体RNARNA聚合酶原核生物转录过程中的羽毛状现象53DNA核糖体RNARNA聚合酶原核生物转录过程中的羽39终止因子（terminatorfactors）：协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助因子（蛋白质）。ρ因子：六聚体蛋白质，亚基的分子量为50kD。该蛋白因子能识别终止信号，并能与RNA紧密结合，导致RNA的释放。nusA蛋白：分子量69kD的酸性蛋白，它能与RNA及RNA聚合酶相结合，在终止部位使两者被释放。转录的终止新RNA链脱落，DNA双链恢复，核心酶脱落后与σ因子结合。终止因子（terminatorfactors）：协助RNA40依赖ρ因子的终止：ρ因子与聚合酶-DNA-RNA复合物结合，向3’端移动，水解ATP解开DNA-RNA杂交体。依赖ρ因子的终止：ρ因子与聚合酶-DNA-RNA复合物结合，41依赖于特定序列的终止：转录的RNA形成发卡结构，阻止了转录向下游继续推进；由几个U和几个dA形成的RNA-DNA杂交双链很不稳定，于是新生RNA链很快自DNA双链中被排除出来。依赖于特定序列的终止：转录的RNA形成发卡结构，阻止了转录向42抗终止：又称通读，RNA聚合酶越过终止子继续转录的现象，通读是由于终止子被特异性的因子抑制产生的。抗终止因子：引起抗终止作用的蛋白质。抗转录终止的主要方式：破坏终止位点RNA的茎－环结构（衰减子的作用）；依赖于蛋白质因子的转录抗终。抗终止：又称通读，RNA聚合酶越过终止子继续转录的现象，通读43转录的全过程转录的全过程44复制转录原料dNTPNTP模板DNA两条链DNA一条链引物需要RNA引物不需引物新连延伸方向5’→3’5’→3’主要酶类DNA聚合酶解旋、解链酶类DNA连接酶引物酶RNA聚合酶（α2ββˊσ）解旋、解链酶类终止因子(ρ)原核DNA和RNA生物合成的比较复制转录原料dNTPNTP模板DNA两条链DNA一条链引物45复制过程转录过程模板DNA解旋与解链，形成复制叉σ因子辨认起始点，带动全酶解开DNA双链形成引发体，合成RNA引物促使转录起动；σ因子随之脱落下来；按A=T、G=C碱基配对规则，合成DNA；形成冈崎片段、切除引物、填补空隙、DNA连接酶连接封口，形成长链DNA；按A=U、G=C碱基配对规则，在核心酶催化下，使RNA链不断延长；在Tus蛋白参与下，终止复制ρ因子终止链延长复制过程转录过程模板DNA解旋与解链，形成复制叉σ因子辨认起46第四节真核生物的转录一、转录因子反式作用因子（transactingfactor）：识别并作用于顺式作用元件的蛋白质因子，如转录因子。转录因子（transcriptionfactor，TF）：RNA聚合酶在进行转录时所需要的一些辅助蛋白质因子。通用转录因子(generaltranscriptionfactors)：RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子，与RNA聚合酶在起始位点周围形成复合体，决定三种RNA转录的类别和起始的位置。第四节真核生物的转录一、转录因子反式作用因子（tra47组织细胞特异性转录因子和可诱导性转录因子：这些TF是在特异的组织细胞或是受到一些类固醇激素、生长因子或其它刺激后，开始表达某些特异蛋白质分子时，才需要的一类转录因子，如：热激因子。TBP：TATA盒结合蛋白。上游因子（Upstreamfactor）：识别并与启动子上游元件结合，与上游元件结合可增加转录起始的效率。组织细胞特异性转录因子和可诱导性转录因子：这些TF是在特异的48TBP的作用机制：两个结构域形成一个完全二元对称的马鞍型结构，与DNA小沟有效结合；TBP与DNA结合，使DNA弯曲了约80°，TATA盒向大沟弯曲，拓宽了小沟。TBP的作用机制：两个结构域形成一个完全二元对称的马鞍型结构49RNAPolI的通用转录因子选择因子1（SL1）：由4个亚基组成，TBP（TATA-bindingprotein）是保证RNApol准确结合到起始位点的一个关键因子，其他的三个亚基TAF为TBP相关因子。上游结合因子（UBF1）：可与UCE和核心元件的一段序列结合；两个UBF1通过蛋白－蛋白相互作用而相互结合，导致在两个结合位点间的DNA形成一个环状结构。PolITBPTAFIsRNAPolI的通用转录因子选择因子1（SL1）：由50

RNAPolⅢ的通用转录因子

tRNA基因的转录因子TFⅢC：识别boxB；TFⅢB：由TBP、BRF、B”组成，与A框上游50kb上游序列结合，其功能是RNA聚合酶Ⅲ真正的起始因子。TFIIIC(B’’,TBP,BRF)TFIIIB5srRNA转录因子TFIIIA结合位点为boxC，TFIIIB，TFIIIC。TFIIICTFIIIBTFIIIARNAPolⅢ的通用转录因子TFIIIC(B’’51RNApolII的通用转录因子

TFIIA：含有至少3个亚基，与TFIID结合，稳定TFIID-DNA复合体；可能通过解除TAFs的抑制而激活TBP。TFIIB：覆盖靠近起始点的启动位置，C端与TFIID和DNA的复合物结合，N-端与TFⅡF协同作用募集RNA聚合酶II；TFIIB与TFIID结合，并为RNA聚合酶结合起一个桥梁作用。RNApolII的通用转录因子52TFIID：为TBP+TAFs（TBP协同因子），结合在DNA小沟（其他DNA结合蛋白为大沟），识别和结合核心启动子（TATA盒和Inr）。TFIIF：结合PolII并带向启动子；RAP74（ATP依赖性解旋酶），参与DNA双链的溶解；RAP30（与细菌

因子有同源性），与RNA聚合酶Ⅱ紧密结合。TFIIE：扩大DNA覆盖区至+30。TFIIH：有激酶活性，使PolII的CTD磷酸化，PolⅡ离开启动子区。TFIID：为TBP+TAFs（TBP协同因子），53二、真核生物基因转录的过程过程与原核生物的基本相同；起始时通用转录因子它们与RNA聚合酶共同组成转录起始复合物，转录在正确的位置上开始。三种转录酶的起始有差异。二、真核生物基因转录的过程过程与原核生物的基本相同；起始54RNA聚合酶I基因转录的起始RNA聚合酶I基因转录的起始55RNA聚合酶Ⅲ基因转录的起始5sRNA基因转录的起始tRNA基因转录的起始RNA聚合酶Ⅲ基因转录的起始5sRNA基56RNA聚合酶Ⅱ基因的转录过程起始首先TBP结合于TATA盒，然后TFⅡA、TFⅡB、TFⅡF、TFⅡE、polⅡ、TFⅡH等依次结合在启动子处形成闭合复合物；TFⅡH作用于起始子位置开始解螺旋形成开放复合物；RNA聚合酶Ⅱ基因的转录过程57

RNA聚合酶Ⅱ起始复合物的组装启动子TATA盒+TFⅡD

+TFⅡA

+TFⅡB

+（RNA聚合酶Ⅱ+TFⅡF）

+TFⅡE

+

TFⅡH

+TFⅡJDNA解旋、RNA聚合酶Ⅱ的CTD磷酸化

polⅡ从转录因子中释放出来从起始点向下游移动RNA聚合酶Ⅱ起始复合物的组装58TATA-20-10+10-30-40+20TFIIATBPTAFsTFIIBTATA-20-10+10-30-40+20TFIIATB59TFIIFPolIITFIIETFIIH和TFIIJTFIIFPolIITFIIETFIIH和TFI60第十四章__RNA的生物合成课件61TFIIH：具有激酶活性，它将RNA聚合酶II的CTD多个位点磷酸化，使起始复合物的构象改变，促进转录的起始阶段过渡进入延伸阶段。TFIIH：具有激酶活性，它将RNA聚合酶II的CTD62组织特异性或诱导转录因子与转录的起始组织特异性或诱导转录因子与转录的起始63第十四章__RNA的生物合成课件64延伸延长反应开始后，TFⅡE、TFⅡH释放；加入的延长因子与RNA聚合酶、TFⅡF形成延伸复合物，使RNA聚合酶的延长效率大大促进。终止RNA聚合酶的反应终止，RNA聚合酶脱磷酸化，并重新进入下一个循环，准备下一次转录的起始。添加多聚A尾：内切酶在mRNA3’端poly（A）添加位点的特定部位切开；poly（A）合成酶催化多聚腺苷酸的反应合成poly（A）尾。延伸65起始延伸AAUAAA5’capAAUAAAAn5’capPoly(A)聚合酶RNA内切酶AAUAAA识别因子AAUAAA序列：初始转录物3’末端的保守序列，对转录产物的准确切割及加poly（A）是必须的。起始延伸AAUAAA5’capAAUAAAAn5’cap66原核生物与真核生物转录的区别原核真核聚合酶种类13起始σ因子识别起始点，RNA聚合酶与DNA模板结合TF与启动子结合后，协助RNA聚合酶与DNA模板结合延长核心酶滑动RNA聚合酶滑动终止依赖ρ因子，ρ因子阻止；不依赖ρ因子RNA发夹结构阻止加尾信号提示mRNA加PolyA尾、并在尾后切断转录后加工mRNA不加工，tRNA和rRNA需加工mRNA、tRNA、rRNA均加工原核生物与真核生物转录的区别原核真核聚合酶种类13起始σ因子67第五节转录产物的加工一、原核生物mRNA前体的加工细菌中用于指导蛋白质合成的mRNA大多不需要加工，一经转录即可直接进行翻译。也有少数多顺反子mRNA需通过核酸内切酶切成较小的单位，然后再进行翻译。如：核糖体大亚基蛋白L10和L7／L12与RNA聚合酶β和β′亚基的基因组成混合操纵子，它在转录出多顺反子mRNA后需通过RNaseⅢ将核糖体蛋白质与聚合酶亚基的mRNA切开，然后再各自进行翻译。第五节转录产物的加工一、原核生物mRNA前体的加工细菌68二、原核生物rRNA的加工原核生物rRNA基因结构rRNA的基因与某些tRNA的基因组成混合操纵子；它们在形成多顺反子转录物后，经断链成为rRNA和tRNA的前体，然后进一步加工成熟；大肠杆菌共有7个rRNA的转录单位，它们分散在基因组的各处。二、原核生物rRNA的加工原核生物rRNA基因结构69转录产物通过链内互补序列间的碱基配对折叠形成一些茎环结构；一些蛋白质与之结合形成核糖核蛋白复合体；多数这样的蛋白质会保持与RNA的结合状态并成为核糖体的一部分；

转录产物通过链内互补序列间的碱基配对折叠形成一些茎环结构；70结合完成后，开始RNA前体的加工：特定碱基的甲基化（16SrRNA约含10个甲基化修饰，23SrRNA约20个甲基化修饰）；前体rRNA经过RNaseIII、RNaseP和RNaseF的切割释放出16S、23S和5S前体分子；切割下来的分子再经过核酸外切酶M16、M23、M5的修整而形成成熟的rRNA。结合完成后，开始RNA前体的加工：71第十四章__RNA的生物合成课件72三、原核生物前体tRNA的加工tRNA基因的转录单元大多数为多基因，同种tRNA或不同种tRNA的多拷贝组成一个转录单位，转录在一条RNA中。tRNA与rRNA组成转录单位。Ⅰ型tRNA有3’-CCA-OH，Ⅱ型tRNA无3’-CCA-OH。三、原核生物前体tRNA的加工tRNA基因的转录单元大多数为73加工过程转录物前体经过折叠形成特征性茎环结构；核酸内切酶E/F在3’端切除一个侧翼序列，在前体3’端留下一个额外的9核苷酸序列，然后外切酶RNaseD依次切去3’端的7个核苷酸；接着RNaseP切去5’端侧翼序列产生出成熟的5’端；随后，RNaseD再除去3’端剩余的两个核苷酸，产生出成熟的3’端。最后tRNA一系列碱基修饰。加工过程74tRNA核苷转移酶：催化Ⅱ型tRNA形成稳定的3’CCA-OH。tRNA核苷转移酶：催化Ⅱ型tRNA形成稳定的3’CCA-O75断裂基因（splitgene）：真核基因常常是不连续的，其编码区（exon）被非编码区（intron）打断。转录时外显子和内含子都能被转录，形成前体RNA。剪接（splicing）：加工时，内含子被切除而外显子被连接在一起的过程。四、真核生物tRNA的加工断裂基因（splitgene）：真核基因常常是不连续的，其76真核生物初级转录产物中只含有一个tRNA序列。前体tRNA带有一个16nt的5’端前导区，一个14nt的内含子和3’端两个额外的核苷酸。加工：内切酶识别初生转录产物形成的特定茎环二级结构，并切去5’端的前导区和3’端的2个额外核苷酸；tRNA核苷酸转移酶将5’-CCA-3’序列转移到新生的3’末端形成的tRNA3’端的CCA结构；内含子的切除和一系列碱基的修饰。真核生物初级转录产物中只含有一个tRNA序列。加工：内切酶识77Ⅳ型内含子剪接Ⅳ型内含子剪接78RNAaseP、内切酶RNAaseP、内切酶79五、真核生物rRNA的加工真核生物有4种rRNA，即5.8SrRNA、18SrRNA、28SrRNA和5SrRNA。前三者的基因组成一个转录单位，产生45S的前体RNA；rRNA基因含有内含子，该序列在转录后被切除；五、真核生物rRNA的加工真核生物有4种rRNA，即5.880甲基化切割rRNA前体的修饰与剪接过程甲基化切割rRNA前体的修饰与剪接过程81内含子的切除（Ⅰ型内含子自我剪接）：rRNA基因内含子自身作为核酶起催化作用可进行自动剪接。自我剪接的内含子必须折叠成精确的立体结构才能完成剪接反应。在体内，一些蛋白质因子与内含子结合，协助其保持正确的立体结构。转酯反应Ⅰ：由游离的鸟苷或鸟苷单、双、三磷酸化合物的3’－OH攻击5’剪接位的磷酸酯键，将其断裂并使鸟嘌呤转移到内含子的5’末端；转酯反应Ⅱ：前一外显子3’末端的OH攻击剪接位的磷酸酯键使其断裂，将两个外显子连接，释放出内含子。内含子的切除（Ⅰ型内含子自我剪接）：rRNA基因内含子自身作82I型内含子剪接I型内含子剪接83六、真核生物mRNA前体的加工真核生物mRNA前体为hnRNA（heterogeneousnuclearRNA）经过5’端加帽、3’端剪切及加多聚A尾、剪接、编辑等产生出成熟的mRNA分子。六、真核生物mRNA前体的加工真核生物mRNA前体为hnRN845’端加帽当前体mRNA从RNA聚合酶II中伸出其5’端时即开始加帽反应。第一步：RNA5’端的γ-磷酸基团由RNA三磷酸酯酶去除。第二步：在鸟苷酸转移酶的作用下，RNA末端核苷酸的β－磷酸基团亲核进攻GTP的α－磷酸基团，产生5’－5’对接的磷酸二酯键，同时释放出焦磷酸。第三步：在鸟嘌呤甲基转移酶的作用下将一个甲基基团加到鸟嘌呤环的第7位N原子上，使鸟嘌呤转变成7－甲基鸟嘌呤。5’端加帽85I型帽子II型帽子：第二个核苷酸核糖的2’－OH被甲基化O型帽子I型帽子II型帽子：第二个核苷酸核糖的O型帽子86mRNA5’加帽的功能：阻止mRNA的降解，作为进出细胞核的识别标记，提高mRNA的剪接效率及翻译效率。3’端加尾加尾信号：5’-AAUAAA-3’。加尾信号下游10～30nt处有一5’-CA-3’二联体，二联体的后面有一段富含GU的序列。加尾：有多种蛋白质的参与切割和加尾两个性质不同的反应（由一种360KD特异性酶切除3’末端一段后，经RNA末端腺甘酸转移酶催化加上约200个A的polyA尾巴）。

mRNA5’加帽的功能：阻止mRNA的降解，作为进出细胞核87第十四章__RNA的生物合成课件88起始延伸AAUAAA5’capAAUAAAAn5’capPoly(A)聚合酶RNA内切酶AAUAAA识别因子起始延伸AAUAAA5’capAAUAAAAn5’cap89剪接GU－AG内含子（Ⅱ型内含子）：内含子的5’端的两个核苷酸是GU，3’端的两个核苷酸为AG。剪接GU－AG内含子（Ⅱ型内含子）：内含子的5’端的两个核90Ⅱ型内含子的自我剪接真菌、藻类、植物叶绿体和线粒体hnRNA中。转酯反应Ⅰ：分支位点A的2’－OH进攻5’剪接位点，使其断裂，同时这个A与内含子的第一个核苷酸（G）形成2’，5’－磷酸二酯键，内含子自身成环，形成套索结构。转酯反应Ⅱ：上游外显子的3’末端－OH攻击3’剪接位点的磷酸二酯键，促使其断裂，使上游外显子的5’－0H和下游外显子的5’－磷酸基团连接，并释放出内含子，完成剪接过程。被切除的内含子随后变成线性DNA，随即被降解。

Ⅱ型内含子的自我剪接91套索结构套索结构92hnRNA的拼接（Ⅲ型内含子剪接）