叶辉 第十章 RNA的生物合成(药学)

上一章的重点内容1.掌握DNA半保留复制及半不连续复制的概念；2.掌握领头链、随从链、岗崎片段的概念；3.掌握DNA复制的反应体系；4.掌握逆转录的概念和逆转录酶；5.掌握引发突变的因素；6.掌握DNA损伤的种类及机理；7.掌握DNA修复的种类及机理。

遗传信息传递的中心法则

（centraldogma）FrancisCrick(1916-2004)核酸RNADNA不脱氧的核苷酸磷酸二酯键①脱水生成磷酸二酯键③模板决定DNA链的脱氧

核苷酸的顺序(A.T.G.C)②模板决定DNA链的长短第8章核苷酸代谢合成RNA生物合成母代DNA链不脱氧的核苷酸第十章RNA的生物合成RNABiosynthesis,Transcription1.RNA转录（DNA→RNA）2.RNA复制(RNA→RNA)转录(transcription)生物体以DNA单链为模板，以NTP为原料，在DNA指导的RNA聚合酶催化下合成RNA链的过程。

DNA

RNA转录转录与复制相同点模板都为DNA都需依赖DNA的聚合酶都形成磷酸二酯键方向都为5’→3’都遵循碱基互补配对原则转录与复制的差异转录复制模板模板链转录两条链均全复制原料NTP(N=AGCU)dNTP（N=AGCT)引物不需要需要碱基配对A=U；T=A；C≡GA=T；C≡G聚合酶RNA聚合酶DNA聚合酶产物mRNAtRNArRNA等DNARNA的生物合成体系第一节RNA转录体系包括：原料:

NTP模板:

DNA酶:

RNA聚合酶RNApolymerase,RNA-pol某些蛋白质因子及无机离子AOCH2POPP~~ATPOCH2POPP~~UUTPGOCH2POPP~~GTPCOCH2POPP~~CTP一、DNA模板DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因。DNA双链中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，与mRNA互补。相对的另一股单链是编码链，与mRNA一致（仅U→T）。不对称转录

(asymmetrictranscription)

转录对DNA链的选择性称为不对称转录。有两方面的含义：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。二、RNA聚合酶（一）原核生物的RNA聚合酶目前研究比较透彻的是E.coli的RNA聚合酶。全酶(holoenzyme)核心酶(coreenzyme)

转录起始阶段转录延长阶段

（二）真核生物的RNA聚合酶转录产物对鹅膏蕈碱反应不敏感敏感不同物种敏感性不同ⅢⅡⅠ45SrRNAHnRNAtRNA5S-rRNAsnRNARNA聚合酶定位核仁核质核质（mRNA的前体）（5S，5.8S，28S）三、启动子（一）原核生物的启动子转录起始点：常见的序列为CAT，A为转录起始点。-35区：为RNA聚合酶识别位点。-10区：为RNA聚合酶结合位点，使封闭复合物转变成开放复合物，便于转录的起始。启动子：DNA分子上被RNA聚合酶特异性识别并结合形成起始转录复合物的区域。三、启动子（二）真核生物的启动子启动子：RNA聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件。TATA盒：控制转录起始的准确性。CAAT盒：决定启动子起始转录的效率及频率。GC盒：为启动子中的常见成分。RNA的生物合成过程TheProcessofTranscription

第二节一、转录的起始转录起始需解决两个问题：RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域（启动子）

。DNA双链解开，使其中的一条链作为转录的模板，合成第一个磷酸二酯键。（一）原核生物转录的起始过程RNA聚合酶的移动TTGACAAACTGTTATAATATATTARNA-Poly-40-35-30-25-20-15-10-5+1+5+10+15+20+25启动子保守序列开始转录转录起始点原核生物的转录起始过程σ亚基识别-35区RNApol全酶移向-10区及转录起始点，打开双链β亚基催化合成第一个磷酸二酯键

5’-pppGpN-OH-3’

形成转录起始复合物RNApol(αββ′σ)—DNA—pppGpN-OH（结合松弛）（结合紧密）转录起始不需引物！原核转录起始（二）真核生物转录的起始过程真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样化。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,形成转录起始前复合物(PIC)真核生物转录起始（动画）二、转录的延长（顺藤摸瓜，照葫芦画瓢）

1.

转录起始，即第一个磷酸二酯键形成后，

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，NTP不断聚合，RNA链不断延长。(一)原核生物转录延长(NMP)n

+NTP

(NMP)n+1

+PPi1、转录泡RNA-Pol（核心酶）-DNA-RNA形成的转录复合物转录解链范围10-20bpNMP逐个加入遇到模板为A时加入的是U不是TRNA-Pol向下游移动时RNA分子5′pppG···的结构仍然保留35¢DNARNA聚合酶核糖体RNA2、原核生物转录过程中的羽毛状现象（二）真核生物转录延长：与原核生物大致相似。有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。

依赖ρ因子的转录终止非依赖ρ因子的转录终止（一）原核生物的转录终止指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。分类三、转录的终止ρ因子是由相同亚基组成的六聚体蛋白质，亚基分子量46kD。ρ因子能结合RNA，又以对polyC的结合力最强。ρ因子还有ATP酶活性和解螺旋酶的活性。1.依赖ρ因子的转录终止ρ因子：

ρ因子终止转录的作用：与RNA转录产物结合，结合后ρ因子和RNA聚合酶都可发生构象变化，从而使RNA聚合酶停顿，解螺旋酶的活性使DNA/RNA杂化双链拆离，利于产物从转录复合物中释放。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。2.

非依赖ρ

因子的转录终止DNA模板上靠近终止处，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。5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5

TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3

DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`近终止区的转录产物形成发夹(hairpin)结构是非依赖ρ因子终止的普遍现象。非依赖ρ因子的转录终止5------AAUAAA-5

------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG转录终止的修饰点5

5

3

3

3加尾AAAAAAA······3mRNAmRNA转录终止——

和转录后修饰密切相关。（二）真核生物转录终止真核生物RNA转录后的加工Post-transcriptionalModification第三节一、前体mRNA的加工

在真核细胞核内可分离到一类含量很高，分子量很大但不稳定的RNA，称核不均一RNA（hnRNA），比mRNA的平均长度大4-5倍，它是mRNA的前体，含有内含子。鸡卵清蛋白成熟mRNA与DNA(hnRNA)杂交图（一）核不均