真核生物的转录和后加工省名师优质课赛课获奖课件市赛课百校联赛优质课一等奖课件

真核生物RNA转录和后加工

1/39转录：以DNA为模板合成RNA过程。2/39参加转录物质原料:NTP（ATP,UTP,GTP,CTP）模板:DNA酶:RNA聚合酶（RNApolymerase,RNA-pol）其它蛋白质因子3/39真核生物RNA聚合酶

——三种RNA-pol

I、II、III4/39真核生物RNA聚合酶特征类别IIIIII细胞内位置核仁核质核质转录产物除5S-rRNA外其余rRNAhnRNAtRNAsnRNA5S-RNA占RNA转录总量50-70%20-40%10%对α-鹅膏蕈（xun）碱敏感性耐受高度敏感中等敏感(物种特异性)注：鹅膏覃碱是真核生物RNA-pol特异性抑制剂5/39真核生物转录过程（一）转录起始真核生物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DNA，而是借助众多转录因子，其起始过程比原核生物复杂。6/39真核生物转录起始是在转录因子(TF)帮助下，RNA聚合酶识别结合转录起始点上游DNA序列(开启子)，生成起始前复合物。7/391.转录起始前上游区段顺式作用元件(cis-actingelement)顺式作用元件是指与结构基因串联特定DNA序列，是转录因子结合位点，它们经过与转录因子结合而调控基因转录准确起始和转录效率。转录起始点TATA盒CAAT盒GC盒AATAAA转录终止点外显子翻译起始点内含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚体8/392.转录因子能直接或间接识别和结合转录上游区段DNA蛋白质，统称为反式作用因子(trans-actingfactors)。反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶，则称为转录因子(trans-criptionalfactors,TF)。9/39参加RNA聚合酶Ⅱ转录转录因子（TF）Ⅱ转录因子亚基和(或)分子量（kDa）功效TFⅡDTBP，38结合TATA盒TAF辅助TBP-DNA结合TFⅡA12，19，35稳定ⅡD-DNA复合物TFⅡB33促进RNA-polⅡ结合TFⅡF30，74解螺旋酶TFⅡE57(

)，34(β)ATPaseTFⅡH蛋白激酶，使CTD磷酸化10/393.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，而需依靠众多转录因子。11/39TBPTAF

TFIIH12/394.拼板理论(piecingtheory)

一个真核生物基因转录需要3至5个转录因子。转录因子之间相互结合，生成有活性和专一性复合物，再与RNA聚合酶搭配而有针对性地结合、转录对应基因。13/39（二）转录延长

真核生物转录延长过程与原核生物大致相同，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同时现象。RNA-pol前移处处都遇上核小体。转录延长过程中能够观察到核小体移位和解聚现象。14/39转录延长中核小体移位RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小体转录方向15/39（三）转录终止

终止过程：酶停顿添加底物→→释放RNA链→→酶解离终止反应…杂合双链氢键断裂，…重新形成双螺旋，酶解离。终止子（terminator）：在转录过程中，提供转录终止信号RNA序列真正起终止作用是RNA序列，与开启子不一样16/3917/39真核生物转录后修饰Post-transcriptionalModification18/39在细胞内，原初转录产物经过一系列改变转变为成熟RNA分子过程，称为转录后加工（post-transcriptionalprocessing）19/39RNA加工反应分类加工反应举例剪切使rRNA和tRNA从多顺反子转录本中释放，终止真核生物mRNA转录内切降解加工rRNA和tRNA产生成熟末端核酸转移转移CCA到一些tRNA3’末端碱基化学修饰mRNA和rRNA甲基化，tRNA和snRNA普遍碱基修饰核酸切除和替换tRNA鸟嘌呤过分修饰产生二氢尿嘧啶(Q)和假尿嘧啶(W)加帽在真核生物mRNA5’末端加上7-甲基鸟嘌呤多腺苷酸化在大多数真核生物和少数细菌mRNA3’末端加上多腺苷酸尾巴剪接(转接)去除大多数内含子(经常是顺式，偶然反式)剪接(连接)去除tRNA内含子编辑经过碱基修饰改变mRNA所携带信息，在编码区中插入或缺失碱基引自《AdvancedMolecularBiologiy:AConciseReference》tabl27.1，RichardM.Twyman,BIOSScintificpublisherslimited,199820/39一、mRNA转录后加工(一)首尾修饰1.5´-端加帽：m7GpppG——2.3´-端加尾：多聚腺苷酸(polyA)

3.剪接：外显子和内含子、断裂基因(interruptedgene)4.编辑

21/395`pppN5`pNppipppGpi5`GpppN5`m7GpppN（S-腺苷甲硫氨酸）CH3磷酸酶甲基化酶mRNAmRNAmRNAmRNA5`-末端帽子生成

——先于剪接加工注：帽子结构中G未甲基化，翻译效果差，但稳定性不变mRNA鸟苷酰转移酶22/39帽子结构23/393`-末端多聚腺苷酸合成先于剪接加工polyApolymerase催化，转录后修饰点序列（AAUAAA）提供信号普通长度为100~200个腺苷酸

24/39（二）mRNA剪接1.hnRNA和snRNAhnRNA——

成熟mRNA前身（含非编码内含子）

snRNP(smallnuclearribonucleoprotein，小核核糖核蛋白体)——

由snRNA和核内蛋白质组成，作为RNA剪接场所。25/39断裂基因(splitegene)

真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区相互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完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。非编码区A~G编码区1~726/392.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，并表示为成熟RNA核酸序列。内含子隔断基因线性表示而在剪接过程中被除去核酸序列。27/39鸡卵清蛋白基因hnRNA首、尾修饰hnRNA剪接成熟mRNA鸡卵清蛋白基因及其转录、转录后修饰

28/393.内含子分类I：主要存在于线粒体、叶绿体及一些低等真核生物rRNA基因；II：也发觉于线粒体、叶绿体，转录产物是mRNA；III：是常见形成套索结构后剪接，大多数mRNA基因有这类内含子；IV：是tRNA基因及其初级转录产物中内含子，剪接过程需酶及ATP。29/394.mRNA剪接

——除去hnRNA中内含子，将外显子连接。snRNP与hnRNA结合成为并接体。（1）剪接接口（边界序列）——内含子5`-末端GU和3`-末端AG，也即5`GUAG-OH3`。（2）剪接体（splicesome）——由snRNP与hnRNA结合复合体。其功效：致内含子形成套索，并使上、下游外显子靠近。30/39•RNA编辑作用说明，基因编码序列经过转录后加工，是可有多用途分化，所以也称为分化加工(differentialRNAprocessing)。5.mRNA编辑(mRNAediting)——指在转录水平上发生改变RNA编码序列，致一个基因产生不止一个蛋白质加工方式。31/39tRNA加工分成3个阶段

(1)“斩头”，形成5′末端。RNaseP识别二级结构——发夹所组成tRNA(外部引导区)。(2)去尾，形成3′-OH末端。由内切酶和外切酶共同参加。前者识别发夹结构，后者识别CCA序列。

(3)修饰：在前体tRNA一些专一部位碱基需要经过甲基化酶，硫醇酶，假尿嘧啶核苷化酶等作用进行修饰成为特殊碱基，如氨基酸臂上5′4-硫尿苷（4tu），D臂上2甲基鸟苷（2mG），TψC臂上假尿苷（ψ）以及反密码子环上2异戊腺苷（2ipA）

32/39二、tRNA转录后加工tRNA前体TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA33/39RNAaseP、内切酶连接酶34/39tRNA核苷酸转移酶35/39碱基修饰（2）还原反应如：UDHU（3）核苷内转位反应如：Uψ（4）脱氨反应如：A

I如：AAm（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）36/39三、rRNA转录后加工1.甲基化——先于切割拼接，主要位置在核糖-2`-OH上，约占2%(真核)左右。

真核rRNA甲基化程度比原核高

2.rRNA前体剪切成一定链长rRNA分子；3.rRNA在修饰酶催化下进行碱基修