RNA的生物合成和加工

不同点：复制转录模板两股链均作为模板模板链作为模板原料dNTPNTP聚合酶DNA聚合酶RNA聚合酶产物子代DNA双链mRNA;tRNA;rRNA配对A-T；G-CA-U；T-A；G-C引物需RNA引物不需要引物

方式(特点)

半保留复制不对称转录转录单位：RNA链的转录起始于DNA模板的一个特定位点（启动子promoter），并在另一位点处终止（终止子terminator），此转录区域称为转录单位。第一页第二页，共23页。

Chapter36RNA的生物合成与加工一、在DNA指导下RNA的合成——转录（一）模板和酶1、转录模板两股DNA单链中只有一股可转录,可作为模板转录成RNA的一股称为模板链,对应的一股互补链称为编码链.能转录出mRNA然后指导蛋白质合成的部分称为结构基因.其余的DNA可能转录(rRNA,tRNA),也可能不转录。不对称转录:DNA分子上一股可转录,另一股不转录;模板链并非永远在同一单链上。第二页第三页，共23页。反意义链或负链有意义链或正链第三页第四页，共23页。一、在DNA指导下RNA的合成——转录（一）模板和酶2、RNA聚合酶（1）原核生物的RNA聚合酶大肠杆菌分子量为480kD，由四个亚基组成α2ββ′σ(全酶)去掉σ亚基称为核心酶RNA聚合酶各亚基及其功能第四页第五页，共23页。（2）真核生物的RNA聚合酶三种RNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,它们专一地转录不同的基因,其转录过程和产物已各不相同.三种RNA聚合酶对鹅膏覃碱的敏感性反应不同。一、在DNA指导下RNA的合成——转录（一）模板和酶2、RNA聚合酶第五页第六页，共23页。一、在DNA指导下RNA的合成——转录（一）模板和酶3、RNA聚合酶与模板的辨认结合原核生物的RNA聚合酶是结合到DNA的启动区开始转录的,靠其σ亚基辨认启动区。启动区具有共有的序列称为保守序列或一致性序列.σ亚基的作用是识别启动子，启动RNA的合成，核心酶的作用是只能使已开始合成的RNA链延长。（456页表36-1）。σ因子识别不同启动子的能力不同，体现在不同基因具有不同的转录效率。第六页第七页，共23页。一、在DNA指导下RNA的合成——转录（二）转录过程RNA聚合酶催化的转录过程可分为起始、延长和终止三个步骤（请看456页图36-2）1、转录的起始原核生物的转录起始RNA聚合酶与模板DNA的特定部位，即启动子（promoter，也称启动基因）的某一部位结合。启动子是指RNA聚合酶能识别、结合和开始转录的一段DNA序列。RNA酶结合到DNA链上，DNA双链部分解开形成转录空泡.原核生物由σ因子辨认转录起始位点,真核生物在-35区有5′-TTGACA，在-10区有TATAAT盒

转录起始不需引物,第一个磷酸二酯键形成后,σ亚单位即脱落下来.第七页第八页，共23页。一、在DNA指导下RNA的合成——转录（二）转录过程2、转录的延伸原核生物和真核生物基本相同σ亚基脱落，核心酶构象改变RNA的5′端伸展再转录空泡之外模板为A,转录产物相应为U原核生物的转录和翻译同时进行第八页第九页，共23页。一、在DNA指导下RNA的合成——转录（二）转录过程3、转录的终止（1）原核生物转录终止的模式：

ρ依赖因子(ρ因子能与RNA结合，还具有ATP酶和解链酶的活性)不依赖ρ因子终止区的碱基可形成特殊的结构RNA3′形成茎环结构和一串寡聚U（2）真核生物的转录终止编码链上存在转录终止的修饰点AATAAA真核生物mRNA带有polyA尾巴；第九页第十页，共23页。DNA链的3′-端附近有回文结构，富含G-C碱基，随后紧密相连的是A-T碱基，当以这段终止信号为模板转录出的RNA即形成具有茎环的发夹形结构，其3′-端含有一串UUUU……的尾巴，这发夹结构阻碍了聚合酶的进一步延伸，RNA链的合成即终止，寡聚U可能提供信号使RNA聚合酶脱离模板。

第十页第十一页，共23页。转录的过程第十一页第十二页，共23页。二、转录后加工（一）真核生物mRNA的转录后加工1、首、尾的修饰

5′--端帽子结构的形(m7GpppG)0型帽子Ⅰ型帽子3′--端polyA尾巴的生成

Chapter36RNA的生物合成与加工第十二页第十三页，共23页。（一）真核生物mRNA的转录后加工2、真核生物mRNA前体的剪接①hnRNA和snRNAhnRNA→mRNAsnRNAU族300个核苷酸组成与核内蛋白质组成snRNP与内含子的剪切有关②断裂基因(splitgene)

外显子(exon)内含子(intron)

Chapter36RNA的生物合成与加工二、转录后加工第十三页第十四页，共23页。③mRNA的剪接

套索剪切模式第十四页第十五页，共23页。（二）真核生物tRNA的转录后加工切除部分序列:

5′-端一段前导序列反密码子环一段插入序列3′-端CCA-OH的生成tRNA核苷酸基转移酶某些碱基的化学修饰:

甲基化还原反应DHU脱氨反应

Chapter36RNA的生物合成与加工二、转录后加工第十五页第十六页，共23页。（三）真核生物rRNA转录后加工真核细胞的rRNA基因(rDNA)属于称为丰富基因族的DNA序列，也称为高度重复序列。

Chapter36RNA的生物合成与加工二、转录后加工第十六页第十七页，共23页。

Chapter36RNA的生物合成与加工三、相关概念（一）启动子和转录因子什么是启动子？启动子是指RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA系列。什么是转录因子？RNA聚合酶在进行转录时常需要一些辅助因子（蛋白质）参与作用，称之为转录因子。第十七页第十八页，共23页。

Chapter36RNA的生物合成与加工三、相关概念（二）终止子和终止因子什么是终止子？提供转录停止信号的一段DNA系列，称为终止子。什么是终止因子？协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助因子（蛋白质）则称为终止因子。有些终止子的作用可被特异的因子所阻止，使RNA聚合酶得以越过终止子继续转录，这种现象成为通读(readthrough)；这类引起抗终止作用的蛋白质称为抗终止因子。所有原核生物的终止子在终止点之前均有一个回文结构，转录的RNA可形成“发夹结构”。NusA识别终止子。第十八页第十九页，共23页。

Chapter36RNA的生物合成与加工三、相关概念（三）核酶核酶（ribozyme）----具有催化活性的RNA1982T.R.Cech四膜虫rRNA前体1983S.AltmanRNaseP对tRNA前体加工锤头状核酶，发夹状核酶人工核酶(抗感染，抗肿瘤)第十九页第二十页，共23页。

Chapter36RNA的生物合成与加工四、转录过程的调节控制时序调控和适应调控遗传信息的表达可按一定的时间程序发生变化，而且随着细胞内外环境条件的改变而加以调整。转录水平的调控和翻译水平的调控关键是转录水平调控操纵子结构模型所谓操纵子即是指细菌基因表达和调控的单位，它包括结构基因、调节基因和由调节基因产物所识别的控制系列，通常在功能上彼此有关的编码基因串联在一起，有共同的启动子并受操纵基因的控制。。第二十页第二十一页，共23页。

Chapter36RNA的生物合成与加工四、在RNA指导下的RNA和DNA的合成（一）RNA的复制以RNA为模板合成RNA

，是病毒RNA的特殊繁殖方式。有实验指出，当病毒RNA侵入寄主