转录与转录后加工

关于转录与转录后加工12第一节转录概述第2页,共165页，2024年2月25日，星期天3一、转录生物体以DNA为模板合成RNA的过程叫做转录(transcription)。基因表达(geneexpression):基因所贮存的遗传信息通过转录和翻译产生具有生物功能的多肽和蛋白质的过程。阶段特异性（时间特异性）组织特异性（空间特异性）第3页,共165页，2024年2月25日，星期天4

转录是基因表达的第一步，也是最关键的一步。转录调控蛋白(Regulatoryprotein)决定了一个基因能否被RNA聚合酶转录。生物体基因表达调控的第一步也就是决定是否要让该基因转录。对于大多数基因来说，这是最重要的调控机制，在有些情况下甚至是唯一的调控机制。第4页,共165页，2024年2月25日，星期天5RNA分为3种:（1）信使RNA分子(mRNA)，含有一条或多条多肽链的氨基酸顺序的信息；（2）转运RNA(tRNA),可以阅读mRNA中的信息,并在蛋白质合成中携带和转移特定的氨基酸到生长中的多肽链上；（3）核糖体RNA(rRNA),它与蛋白质结合,形成蛋白质合成的场所—核糖体。第5页,共165页，2024年2月25日，星期天6二、转录单位(Transcriptionunit)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（templatestrand），也称作反义链（antisensestrand）或负链。相对的另一股单链是编码链（codingstrand），也称为有义链（sensestrand）或正链。

第6页,共165页，2024年2月25日，星期天75′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtcatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C编码链模板链蛋白质转录翻译第7页,共165页，2024年2月25日，星期天8DNA模板与mRNA分子及多肽链之间存在共线性关系。第8页,共165页，2024年2月25日，星期天9RNA合成由RNA聚合酶(RNApolymerase)催化。当RNA聚合酶结合到称为启动子(Promoter)的DNA特异转录起始区时，转录就开始了。启动子通常在转录起点附近，即位于RNA转录产生的第一个碱基对附近。RNA聚合酶从转录起始位点(Startpoint)开始沿模板边移动边合成RNA，直至终止序列。从启动子延伸到终止子(Terminator)所跨越的部分称为一个转录单位。

第9页,共165页，2024年2月25日，星期天10第10页,共165页，2024年2月25日，星期天11位于起始位点之前的序列称为转录单位的上游(Upstream)，起始位点之后(在转录序列之内)的序列被称为下游(Downstream)。按照书写规范，转录是从左(上游)向右(下游)进行的，与mRNA的通常书写形式：5'-3'方向一致。碱基的位置以起始位点为准，转录起始位点被定为+1，位于其下游的碱基序数按顺序值递增。起始位点前的一个碱基的位置被定义为-1，越靠近转录起始位点上游，碱基负值也越大。

第11页,共165页，2024年2月25日，星期天12转录的直接产物被称为初始转录本(primarytranscript)。它包含一条从启动子延伸到终止子含有5'端及3'端的RNA。初始转录本通常不稳定:在原核生物中，它或被迅速降解(对于mRNA)，或被剪接成为成熟产物(对于rRNA和tRNA).在真核生物中,它或被末端修饰(主要对于mRNA)，或被剪接成为成熟产物(对于所有RNA).第12页,共165页，2024年2月25日，星期天13三、不对称转录(asymmetrictranscription)

DNA分子的双链均有转录功能，但对于一个特定的DNA区域或对一个特定的mRNA，只能有一条链为模板进行转录，这种现象叫转录的不对称性,即在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。RNA合成过程，天然双链DNA为不对称转录，但体外条件下，一般DNA的2条链都可以作为模板链转录RNA，称为对称转录。

第13页,共165页，2024年2月25日，星期天145

3

3

5

模板链编码链（codingstrand）结构基因(structuralgene)编码链模板链（templatestrand）

DNA分子双链上某一区段，一条链可转录，另一条链不转录，但模板链并非永远在同一单链上。第14页,共165页，2024年2月25日，星期天15四、转录的一般特征1.底物:4种核糖核苷三磷酸，ATP,GTP,CTP,UTP;2.与DNA复制一样，转录的方向总是从5′→3′;3.模板:以一条DNA链为模板，按碱基互补规律，在转录区转录;4.不需要引物:RNA聚合酶能起始一条新链的合成，起始的核苷酸一般是嘌呤核苷酸（占90%左右），而且将在RNA链的5’末端保持这一三磷酸基团;

第15页,共165页，2024年2月25日，星期天16RNA合成主要包括四个步骤：（1）RNA聚合酶结合于DNA上的特定位点（2）起始（3）链的延长（4）链的终止和释放

第16页,共165页，2024年2月25日，星期天17第17页,共165页，2024年2月25日，星期天18第二节RNA合成的酶学第18页,共165页，2024年2月25日，星期天19 RNA聚合酶是转录过程中最关键的酶，主要以双链DNA为模板，以四种核苷三磷酸作为活性前体，并以Mg2+/Mn2+为辅助因子，催化RNA链的起始、延伸和终止，它不需要任何引物，催化生成的产物是与DNA模板链互补的RNA。第19页,共165页，2024年2月25日，星期天20一、E.coliRNA聚合酶E.coliRNA聚合酶由6个亚基组成（5个多肽链），即α2ββ′σω

αββ′σ四个亚基的分子量分别为36.5KDa、150KDa、160KDa和82KDa，整个酶分子的分子量为465KDa;

分别是基因rpoA、rpoB、rpoC和rpoD的产物;与RNA聚合酶相结合的一个很小的蛋白质(MW＝10KDa)，叫做ω亚基，其功能尚不清楚，有人认为ω亚基对于RNA聚合酶的结构和功能没有太大的影响。

第20页,共165页，2024年2月25日，星期天21原核生物的RNA聚合酶亚单位分子量亚单位数组分功能α365122核心酶决定哪种基因被转录β1506181核心酶与转录全过程有关β’1556131核心酶结合DNA模板ω110001核心酶未知σ702631σ因子辨认起始点第21页,共165页，2024年2月25日，星期天22αββ′σω这样的酶称为全酶，RNA聚合酶是指全酶。从全酶中去除σ亚基后的其余部分（α2ββ′ω

）称为核心酶;

核心酶

coreenzyme

全酶

holoenzyme第22页,共165页，2024年2月25日，星期天23σ亚基的最主要功能是识别启动子，细胞内DNA双链的哪条链被转录，即转录的方向、转录起点的选择都与σ亚基有关;

不同的σ亚基识别不同类型的启动子，可借以调节基因转录，而核心酶相同，即哪条链被转录，起始点在什么地方靠σ亚基识别，与核心酶无关。σ亚基是酶的别构效应物，使酶专一性识别模板上的启动子。第23页,共165页，2024年2月25日，星期天24核心酶在T7噬菌体DNA上约有1300个结合位点，平均结合常数为2x1011;

σ亚基（因子）可以极大地提高RNA聚合酶对启动子区DNA序列的亲和力，酶底结合常数提高103倍，酶底复合物的半衰期可达数小时甚至数十小时。σ因子还能使RNA聚合酶与模板DNA上非特异性位点的结合常数降低104倍，使酶底复合物的半衰期小于1秒。第24页,共165页，2024年2月25日，星期天25枯草杆菌中有6种不同相对分子质量的σ因子，其中σ55是主要存在形式，出现在营养细胞中，σ29则主要出现在胞子形成阶段，参与胞子形成期基因转录的调控。在大肠杆菌中，最常见的调控因子是由rpoD基因所编码的σ70。第25页,共165页，2024年2月25日，星期天26由rpoH编码的σ32是与热休克启动子所控制的基因转录密切相关。由rpoN编码的σ54则参与细胞的氮代谢。由T4噬菌体所编码的σ55能与大肠杆菌RNA聚合酶的核心酶结合，启动T4晚期基因的转录。第26页,共165页，2024年2月25日，星期天27β亚基参与底物的结合（包括前体核苷三磷酸以及已经形成的RNA链），催化磷酸二酯键的形成;

在E.coli细胞里，某些药物如利福霉素类药物（抑制RNA合成的起始）和链霉溶菌素（抑制RNA链的延伸）能有效抑制RNA合成，试验证明，这2种药物均作用于β亚基;同时，发现β亚基与前体核苷三磷酸有很强的亲和力。第27页,共165页，2024年2月25日，星期天28β′亚基参与反义链结合。在离体转录试验中，肝素(heparin)能抑制转录作用，人们发现肝素是与β′亚基紧密结合的。β′亚基是碱性最强的亚基，而肝素是一种酸性的粘多糖，正好与核酸竞争β′亚基，从而妨碍β′亚基与反义链的结合。第28页,共165页，2024年2月25日，星期天29α亚基可能参与全酶和启动子的牢固结合。这一牢固结合需要DNA双螺旋的局部解链；当RNA聚合酶核心酶沿着模板移动、进行RNA链的延伸时，需要不断地在前面解开双螺旋，在后面恢复双螺旋，这些作用可能与两个α亚基的功能有关。

RNA聚合酶仅仅是复杂的转录机构的核心部分。除了RNA聚合酶之外，还需要其他一些辅助的蛋白质因子。如在转录终止时发生作用的释放因子(ρ因子)和抗终止因子等。参与起始作用的σ因子习惯上算作RNA聚合酶的成分，其实也是一种辅助因子。第29页,共165页，2024年2月25日，星期天30二、真核生物的RNA聚合酶真核细胞中有三种RNA聚合酶，即RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ、RNA聚合酶Ⅲ;

这些名称最早是依据它们从DEAE－纤维素柱上洗脱的先后顺序而定出来的。后来发现不同生物的三种RNA聚合酶的洗脱顺序并不相同，因而改用三种不同的RNA聚合酶对于α-鹅膏蕈碱(α-amanitine)的敏感性不同来进行区别。RNA聚合酶I基本不受α-鹅膏蕈碱的抑制，在大于10－3mol/L时才表现出轻微的抑制作用；RNA聚合酶Ⅱ对于α-鹅膏蕈碱最为敏感，在10-9-10-8mol/L浓度下就会被抑制;

RNA聚合酶Ⅲ的敏感性介于RNA聚合酶Ⅰ和Ⅱ之间，在10-5-10-4mol/L时表现抑制作用。第30页,共165页，2024年2月25日，星期天31真核生物的RNA聚合酶

种类

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

对鹅膏蕈碱的反应

rRNAsnRNAmRNA

5S-rRNA

tRNA耐受极敏感中度敏感转录产物第31页,共165页，2024年2月25日，星期天32RNA聚合酶Ⅰ主要存在于核仁中，其功能是合成5.8SrRNA、18SrRNA和28SrRNA;RNA聚合酶Ⅱ存在于核质中，其功能是合成mRNA以及snRNA;RNA聚合酶Ⅲ也存在于核质中，其功能是合成tRNA和5SrRNA以及转录Alu序列。第32页,共165页，2024年2月25日，星期天33在细胞质中也能发现一些RNA聚合酶Ⅲ，它是从细胞核中渗漏出来的。三种主要的RNA聚合酶的分子量都在500KDa左右(14S-15S)，每种酶分子含有两个大亚基和4～8个小亚基，每个小亚基的分子量为10KDa-90KDa。像原核生物一样，不同种类的基因需要不同的蛋白质辅助因子协助RNA聚合酶进行工作。第33页,共165页，2024年2月25日，星期天3430第34页,共165页，2024年2月25日，星期天35细菌RNA聚合酶的核心酶可以独立合成RNA，它由α亚基的两个拷贝和β、β′、ω各一个拷贝组成;该酶与真核生物的聚合酶有密切联系;大亚基β和β′与PolⅡ的大亚基RPB1及RPB2同源;

α亚基与RPB11及RPB3同源;

ω亚基与RPB6同源。原则上，细菌的核心酶能够在DNA分子的任何一点开始转录，但在细胞内，聚合酶只在启动子处起始转录－－由于σ起始因子的加入。此为全酶。第35页,共165页，2024年2月25日，星期天36第三节启动子和终止子第36页,共165页，2024年2月25日，星期天37启动子是基因转录起始所必需的一段DNA序列，一般位于结构基因的上游，是DNA分子与RNA聚合酶特异结合而起始转录的部位。启动子本身不被转录。第37页,共165页，2024年2月25日，星期天38一、原核生物的启动子结构原核生物启动子有4个保守特征：起始位点、-10区、-35区以及-10和-35区之间的间隔距离。第38页,共165页，2024年2月25日，星期天39大肠杆菌最常见的σ因子为σ70。σ70识别的启动子有以下共同特征：两段6个核苷酸长的保守序列,其中心分别位于起始位点上游约10bp和35bp处，被17～19个核苷酸的非特异序列隔开。第39页,共165页，2024年2月25日，星期天401.起始位点通常都是嘌呤碱基(>90%)原核典型的启动子转录启始位点、-10区、-35区第40页,共165页，2024年2月25日，星期天41

保守序列（一致性序列）开始转录TTGACAAACTGT-35

区(Pribnowbox)TATAATATATTA-10

区1-30-5010-10-40-205

3

3

5

第41页,共165页，2024年2月25日，星期天422.Pribnow框Pribnow框：在原核生物启动子-10区域的一段核苷酸序列中，大多包含TATAAT序列或是稍有不同的变化形式，是RNA聚合酶牢固结合的位点，此段序列称为Pribnow框。由于其中心在-10位点附近，所以又称为-10序列。不同的启动子，其位置略有不同，一般都在-4到-13的范围之内。第42页,共165页，2024年2月25日，星期天43一致序列：T80A95T45A60A50T96第43页,共165页，2024年2月25日，星期天44其中带有底线的T称为保守T,它存在于目前已知的几乎所有启动子中,一般位于-6到-9位点。头两个核苷酸是TA的也占3/4以上;

Pribnow框是RNA聚合酶的牢固结合位点（简称结合位点）;由于RNA聚合酶的诱导作用，在富含A·T的Pribnow框内的DNA双螺旋首先“熔解”。DNA双螺旋在起始点周围大约14bp的距离内分开以形成转录泡，即与RNA聚合酶形成开放式启动子复合体，使RNA聚合酶定向移动而行使其转录功能。第44页,共165页，2024年2月25日，星期天453.Sextama框

对于大多数启动子,在RNA聚合酶覆盖的部分还有一个重要的区域,叫做Sextama框,其位置在-35附近,因此又叫-35序列。-35序列是RNA聚合酶初始结合位点,RNA聚合酶依靠其σ亚基(因子)识别该位点,因此又称为RNA聚合酶识别位点。

一致序列为：T82T84G78A65C54A45

第45页,共165页，2024年2月25日，星期天46RNA聚合酶先结合于-35序列;然后才结合于-10序列。有实验表明，σ亚基识别-35序列并与之结合。由于RNA聚合酶分子很长，大约能覆盖70bp的DNA序列。因此酶分子上的一个适合部位就能达到-10序列区域。酶分子一旦与-10序列结合以后，σ亚基就立即从识别位点上解离下来。第46页,共165页，2024年2月25日，星期天47

-35序列的重要性还在于，这一序列的核苷酸结构在很大程度上决定了启动子的强度。RNA聚合酶很容易识别强启动子,而对弱启动子的识别较差。Pribnow框和Sextama的碱基序列通过影响开放性启动子复合物的形成速度而控制转录。这两个序列是决定启动子强度的重要因素，细胞可以由此来调节单位时间内所转录的mRNA分子数，从而控制蛋白质的合成速度。第47页,共165页，2024年2月25日，星期天48启动子的强度指一个启动子在一定的时间内可以起始转录物的多少;具有与共有序列近似序列的启动子“更强”。启动子的强度受以下因素影响：启动子最初与聚合酶的结合程度、对异构化作用的支持效率，以及此后聚合酶逃离的难易程度。第48页,共165页，2024年2月25日，星期天494.-10和-35区之间间隔距离

在90%启动子中，-35和-10区之间的分隔距离在16到19bp之间。个别例外的可以小于15或者大于20bp。尽管间隔区的真实序列并不重要，但其距离大小保持两个位点恰当分隔，从而在适合RNA聚合酶的几何结构方面是很重要的。第49页,共165页，2024年2月25日，星期天50几种启动子的Sextama框、Pribnow框以及二者之间的距离第50页,共165页，2024年2月25日，星期天51二、真核生物的启动子结构

真核生物有三种RNA聚合酶，每一种都有自己的启动子类型：RNA聚合酶Ⅰ只转录rRNA（合成5.8SrRNA、18SrRNA和28SrRNA），只有一种启动子类型。RNA聚合酶Ⅱ负责蛋白质编码基因（合成mRNA和snRNA），其启动子结构最复杂。RNA聚合酶Ⅲ负责合成tRNA和5SrRNA，其启动子常位于转录的DNA序列之内，称为下游启动子。第51页,共165页，2024年2月25日，星期天521.RNA聚合酶Ⅰ的启动子

RNA聚合酶Ⅰ转录rRNA，大多数真核生物rRNA基因启动子可以分为两个部分：核心元件，位于转录起始点周围（-40～+5），又称近启动子，其功能决定转录起始的精确位置;

-165～-40称为远启动子（上游控制元件），其功能是影响转录的频率。每种生物都有特定的转录因子与RNA聚合酶Ⅰ结合，因此，RNA聚合酶Ⅰ的启动子具有明显的种族特异性。

第52页,共165页，2024年2月25日，星期天532.RNA聚合酶Ⅱ的启动子结构

1）转录起始位点：具有基因表达所需的保守序列，该保守序列的共同序列为PyPyANT/APyPy（Py指嘧啶C或T，N为任意碱基），这个保守序列称为转录起始位点。转录起始位点与TATA框一起组成核心启动子，启动位于下游的任意基因的转录。

第53页,共165页，2024年2月25日，星期天542）基本启动子：位于转录起始位点上游-25～-30范围的7bp左右的保守区域，共同序列为TATAAAA(非模板链序列)，其中第5、7位的A常常被T取代，该保守区的碱基频率是T95A87T93A85A63A83A50，这一序列也称为TATA框。TATA框是很多真核生物类型Ⅱ启动子的核心启动子组成部分，与原核生物启动子-10的序列之间有很大的相似性。差别主要在于转录起始点距离的不同。TATA框主要与基因转录的起始位点的定位有关，而与调节转录的效率无关。第54页,共165页，2024年2月25日，星期天553）转录上游启动元件：在许多蛋白质编码基因的核心启动子上游100-200bp范围内，还存在一个转录调控区，含有组成启动子的多个元件，统称为上游启动子元件，这些序列元件的功能主要是提高转录的效率和特异性。4）转录起点下游元件：上游元件和下游元件统称为启动子近端序列元件（promoterproximalsequenceelement,PSE）。第55页,共165页，2024年2月25日，星期天56真核生物的核心启动子(corepromoter)是指在体外检测时，PolⅡ精确地起始转录所需要的最少一组序列元件;代表性的核心启动子约有40个核苷酸，向转录起始点的上游或下游延伸。核心启动子中发现的4个元件：TFⅡB识别元件(TFⅡBrecognitionelement,BRE)、TATA元件(盒)、起始位点(initiator,Inr)和下游启动子元件(downstreampromoterelement,DPE)。一个启动子含有其中的2或3个元件。第56页,共165页，2024年2月25日，星期天57在核心启动子之外（上游）存在一些在体内进行有效转录所需的其他序列元件，共同组成调节序列(regulatorysequence)，包括：启动子最近元件(promoterproximalelement)，上游激活物序列(upstreamactivatorsequence,UAS)，增强子(enhancer)，以及一列的沉默子(silencer)、边界元件(boundaryelement)和绝缘子(insulator)组成的抑制元件。所有这些DNA元件都与调节蛋白（激活或抑制因子）结合，促进或阻碍从核心启动子开始的转录。第57页,共165页，2024年2月25日，星期天58第58页,共165页，2024年2月25日，星期天593.RNA聚合酶Ⅲ的下游启动子

5SRNA基因的启动子位于转录区内，在转录起始点下游＋50－＋83之间;缺失＋50以前的序列和缺失＋83以后的序列都能正常转录，但＋50－＋83这段序列缺失，无转录活性；而加上此段序列，又能正常转录;把这段DNA序列插入任何DNA中，RNA聚合酶Ⅲ都能识别并起始转录。这段序列就是5SRNA基因的启动子，这样的位于转录起始点下游的启动子又称为内部启动子。第59页,共165页，2024年2月25日，星期天60除启动子外，真核生物转录起始点上游处还有一个称为增强子的序列，它能极大地增强启动子的活性，它的位置往往不固定，可存在于启动子上游或下游，对启动子来说它们正向排列和反向排列均有效，对异源的基因也起到增强作用。增强子（enhancer)，又称为远上游序列，一般都在-100以上，是启动子的上游或下游对转录有促进作用的一段DNA序列。

第60页,共165页，2024年2月25日，星期天61增强子的特点:远距离效应：一般位于上游-200bp处，但可增强远处启动子的转录，即使相距>10kb也能发挥作用；无方向性：无论位于靶基因的上游、下游或内部都可发挥增强转录的作用；顺式调节：只调节位于同一染色体上的靶基因，而对其他染色体上的基因没有作用。无物种和基因的特异性：具有组织特异性：有相位性：其作用和DNA的构象有关；有的增强子可以对外部信号产生反应：第61页,共165页，2024年2月25日，星期天62第四节转录过程第62页,共165页，2024年2月25日，星期天63一、

模板识别该阶段主要指RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之结合的过程。转录起始前，启动子附近的DNA双链分开形成转录泡以促使底物核糖核苷酸与模板DNA的碱基配对。第63页,共165页，2024年2月25日，星期天64二、

转录起始就是RNA链上第一个核苷酸键的产生。启动子与聚合酶结合，启动子-聚合酶复合体一旦形成，就发生结构改变，起始过程继续；DNA碱基对断裂，形成“泡”；总是从5’向3’方向进行。

第64页,共165页，2024年2月25日，星期天651、原核生物的转录起始当σ亚基发现其识别位点时，全酶就与启动子的-35区-10区序列结合形成启动子复合物。由β亚基催化形成RNA的第一个磷酸二酸键，合成6~9bp时σ因子从全酶解离下来，靠核心酶在DNA链上向下游滑动，而脱落的σ因子与另一个核心酶结合成全酶反复利用。

第65页,共165页，2024年2月25日，星期天66（1）酶找到启动子顺序并与其形成封闭复合物(此时DNA仍处于双螺旋状态)。这一步所识别的是-35序列，因此-35序列的突变损害启动子的结合。第66页,共165页，2024年2月25日，星期天67（2）然后，封闭复合物转变为开放复合物，聚合酶全酶所结合的DNA序列中有一小段双链被解开。此时酶的结合比较紧密。在这个转变中-10区约有17bp被解旋，暴露出模板链。-10序列富于AT碱基对，因为AT对比GC对更易于“融化”。-10区的突变可阻碍开放复合物的形成。许多突变改变了-10序列中的碱基，但并未减低其AT对的水平，却仍然能阻碍其“融化”为开放复合物，可见-10区除了要易于融化之外，还必须有特异的形状，以便RNA聚合酶能够识别它。

第67页,共165页，2024年2月25日，星期天68（3）

封闭性和开放性启动子复合物均为二元复合物。因为只有全酶和DNA这两种成分在开放性启动子复合物中，RNA聚合酶上的起始位点和延长位点被相应的核苷酸前体充满，在β亚基的催化下形成RNA的第一个磷酸二酯键。（4）此时，由RNA聚合酶、DNA模扳和新生的RNA链组成的复合物称为三元复合物。三元复合物形成之后，σ因子从全酶解离下来，致使三元复合物中核心酶与DNA的亲和力下降到非特异性结合水平以下。

第68页,共165页，2024年2月25日，星期天69转录起始过程第69页,共165页，2024年2月25日，星期天70新生的RNA链与模板形成的杂交双链很短;用胰脏RNAase处理转录系统时,由于胰脏RNAase能切断单链RNA而不能切断RNA—DNA杂交分子,结果得到大约10个碱基的RNA片断;这10个碱基中多少是受到DNA的保护的(形成氢键),多少是受到RNA聚合酶保护的(空间作用)，尚不清楚。有人推测只有两个左右核苷酸能与DNA形成氢键而配对形成杂交状态。而在DNA合成中的引物可长达50—60个核苷酸均与DNA形成氢键结合。为什么有这样的区别，其原因还不清楚。第70页,共165页，2024年2月25日，星期天71真核生物转录起始十分复杂，往往需要多种蛋白因子的协助，已经知道，在所有的细胞中有一类叫做转录因子的蛋白质分子，它们与RNA聚合酶Ⅱ形成转录起始复合物，共同参与转录起始的过程。真核生物基因中，有专门为蛋白质编码的基因，这些基因由RNA聚合酶Ⅱ负责进行转录起始关键性作用。

2、真核生物的转录起始第71页,共165页，2024年2月25日，星期天72根据这些转录因子的作用特点可大致分为二类：第一类为普遍转录因子，它们与RNA聚合酶Ⅱ共同组成转录起始复合物，转录才能在正确的位置上开始。普遍转录因子是由多种蛋白质分子组成的，其中包括特异结合在TATA盒上的蛋白质，叫做TATA盒结合蛋白，还有另外一组复合物叫做转录因子ⅡD。TFⅡD再与RNA聚合酶Ⅱ结合完成转录起始复合物的形成。第72页,共165页，2024年2月25日，星期天73除TFⅡD以外，在细胞核提取物中还发现TFⅡA，TFⅡF，TFⅡE，TFⅡH等，它们在转录起始复合物组装的不同阶段起作用：转录因子（TranscriptionFactor)结合顺序：D-A-B-F-E-H

TFII-D：首先与TATA区结合

TFII-A：稳定TFII-D与TATA区结合

TFII-B：帮助RNA酶与启动子区结合

TFII-F：与RNA酶结合

TFII-E与TFII-H：促进转录起始第73页,共165页，2024年2月25日，星期天74三、通过启动子转录起始后直到形成9个核苷酸短链是通过启动子阶段，此时RNA聚合酶一直处于启动子区，新生的RNA链与DNA模板链的结合不够牢固，很容易从DNA链上掉下来并导致转录重新开始。第74页,共165页，2024年2月25日，星期天75四、转录的延伸一旦RNA聚合酶成功地合成9个以上核苷酸并离开启动子区，转录便进入延伸阶段。所以，通过启动子的时间代表一个启动子的强弱。大肠杆菌RNA聚合酶的活性一般为每秒50-90个核苷酸。随着RNA聚合酶的移动，DNA双螺旋持续解开，暴露出新的单链DNA模板，新生RNA链的3’末端不断延伸，在解链区形成RNA-DNA杂合物。在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。(NMP)n+NTP

(NMP)n+1

+PPi第75页,共165页，2024年2月25日，星期天76五、链的终止终止子概念：RNA链的终止与一段序列有关，其终止信号存在于已转录过的序列。这段终止信号序列叫终止子。终止子可以分为两类：1）不依赖于蛋白质辅助因子而能实现终止作用；2）依赖蛋白质辅因才能实现终止作用。这种蛋白质辅因子称为释放因子，通常又称ρ因子。第76页,共165页，2024年2月25日，星期天77两类终止子的共同序列特征：在转录终止点之前有一段回文序列；回文序列的两个重复部分(每个7～20bp)由几个碱基对的不重复节段隔开；回文序列的对称轴一般距转录终止点16～24bp。

第77页,共165页，2024年2月25日，星期天78两类终止子的不同点是：不依赖ρ因子的终止子的回文序列中富含G·C碱基对，在回文序列的下游方向又常有6～8个A·T碱基对(模板链上为A)；依赖ρ因子的终止子中回文序列的G·C对含量较少。在回文序列下游方向的序列没有固定特征，其A·T对含量比前一种终止子低。第78页,共165页，2024年2月25日，星期天79E.coli的色氮酸操纵元的转录终止子（不依赖ρ因子）第79页,共165页，2024年2月25日，星期天80噬菌体λ的TA1终止子序列（依赖ρ因子）第80页,共165页，2024年2月25日，星期天812.抗终止及抗终止因子

在一些终止子上，终止事件可以被某些与RNA聚合酶相互作用的特异辅助因子所阻止。“抗终止(Antitermination)”使酶越过终止子序列而继续转录，此过程称为通读(Readthrough)。抗终止是在细菌噬菌体感染中被发现的，是细菌操纵子和噬菌体调控回路中的一个调控机制。

第81页,共165页，2024年2月25日，星期天82图5.11抗终止作用决定RNA聚合酶在终止子位点处终止还是通读下去第82页,共165页，2024年2月25日，星期天83第五节RNA转录后加工第83页,共165页，2024年2月25日，星期天84基因转录的直接产物称为初级转录物，通常是没有功能的，它们在细胞内必须经历各种特异性的改变即所谓的转录后加工才会转变为成熟、有活性的RNA分子。总的说来，RNA经历的转录后加工主要有：去除或添加某些核苷酸序列、修饰某些特定的核苷酸。第84页,共165页，2024年2月25日，星期天85三种主要的RNA即mRNA、rRNA和tRNA在原核细胞和真核细胞中所经历的转录后加工反应并不完全相同，而且同一种RNA前体（一般是mRNA前体）也可能有不同的加工路线，这样可以导致一个基因产生几种终产物，这种选择性的转录后加工是基因表达调控的一种很重要的手段。第85页,共165页，2024年2月25日，星期天86绝大多数原核生物转录和翻译是同时进行的，随着mRNA开始在DNA上合成，核蛋白体即附着在mRNA上并以其为模板进行蛋白质的合成，因此原核细胞的mRNA并无特殊的转录后加工过程，原核生物的mRNA寿命很短，其半衰期通常为几分钟。这个现象看起来似乎是浪费，而实际上这恰恰是原核生物内的重要调控机制。如果一种酶或蛋白质不再需要，只要简单地关闭其mRNA的合成就行了。第86页,共165页，2024年2月25日，星期天87

相反，真核生物转录和翻译在时间和空间上是分开的，刚转录出来的mRNA是分子很大的前体，即核内不均一RNA。hnRNA分子中大约只有10%的部分转变为成熟的mRNA，其余部分将在转录后的加工过程中被降解掉。在真核生物中，可能有特别的机制来延长需要翻译的mRNA的寿命，而缩短不再需要的mRNA的寿命。第87页,共165页，2024年2月25日，星期天88rRNA和tRNA则不同，它们不是翻译的模板，而是蛋白质合成机器的组成成分。不管在原核生物中还是在真核生物中，它们都很稳定，半衰期一般为几个小时。无论是rRNA还是tRNA，都不是最初转录产物，其证据如下：rRNA和tRNA分子的5′-端都是单磷酸，而所有原始转录产物的5′-端都是三磷酸;rRNA和tRNA分子都比原始转录产物小，也就是比RNA的转录元小;所有的tRNA分子都含有原始转录产物所没有的异常碱基，即除了A、G、C、U以外的碱基。第88页,共165页，2024年2月25日，星期天891.mRNA在大肠杆菌细胞内占总RNA的2%左右，tRNA占16%左右，rRNA则占80%以上。真核细胞的mRNA往往以较大相对分子量的前体RNA出现在核内，只有成熟的、相对分子质量明显变小并经化学修饰的mRNA才能进入细胞质，参与蛋白质的合成。所以，真核细胞mRNA的合成和功能表达发生在不同的空间和时间范畴内。2.mRNA的代谢很快，细菌mRNA平均半寿期为2分钟，真核mRNA半寿期较长，平均5小时。（一）mRNA的加工修饰第89页,共165页，2024年2月25日，星期天903.原核生物mRNA与相应的基因是共线的，并且是多顺反子；真核不是共线，单顺反子，转录产物是hnRNA，hnRNA是mRNA的未成熟前体，也称为不均一核RNA(heterogeneousnuclearRNA,hnRNA)。hnRNA分子中大约只有10%的部分转变成成熟的mRNA，其余部分将在转录后的加工过程中被降解掉。第90页,共165页，2024年2月25日，星期天914.hnRNA与mRNA之间的差别主要有两点：一是hnRNA核苷酸链中的一些片段将不出现于相应的mRNA中，这些片段称为内含子(intron)，而那些保留于mRNA中的片段称为外显子(exon)。也就是说，hnRNA在转变为mRNA的过程中经过剪接，被去掉了一些片段，余下的片段被重新连接在一起；二是mRNA的5′末端被加上一个m7pGppp帽子，在mRNA3′末端多了一个多聚腺苷酸(polyA)尾巴。第91页,共165页，2024年2月25日，星期天92mRNA5′端的帽子功能：

a.使mRNA免遭核酸酶的破坏，起到保护和稳定性的作用。

b.使mRNA能与核糖体小亚基结合并开始合成蛋白质。

c.被蛋白质合成的起始因子所识别，从而促进蛋白质合成。第92页,共165页，2024年2月25日，星期天93mRNA3′端polyA尾巴的功能：多聚腺苷酸尾一般由数十个至几百个腺苷酸连接而成。随着mRNA存在时间的延续，这段聚A尾巴慢慢变短。因此，目前认为：这种3′末端结构可能与增加转录活性以及使mRNA趋于相对稳定有关。也是分离mRNA和分子克隆的基础。原核生物的mRNA没有这种首尾结构。第93页,共165页，2024年2月25日，星期天94一、原核生物mRNA的特征：1.半衰期短。原核生物中，mRNA的转录和翻译是在同一个细胞空间理同步进行的，蛋白质合成往往在mRNA刚开始转录时就被引发了。大多数细菌mRNA在转录开始1分钟后就开始降解，mRNA降解的速度大概只有转录或翻译速度的一半。科学家发现每过大约2分钟，体系中出现新生蛋白质的速度就下降50%。第94页,共165页，2024年2月25日，星期天952.原核细胞的mRNA（包括病毒）有时可以编码几个多肽，而真核细胞的mRNA最多只能编码一个多肽。 我们把只编码一个蛋白质的mRNA称为单顺反子mRNA，把编码多个蛋白质的mRNA称为多顺反子mRNA。 几乎所有mRNA都可以被分成3部分：编码区、位于AUG之前的5′端上游非编码区、位于终止密码子之后不翻译的3′端下游非编码区。编码区从起始密码子AUG开始经一连串编码氨基酸的密码子直至终止密码子。第95页,共165页，2024年2月25日，星期天96 第一个蛋白质合成终止以后，核糖体分解成大、小亚基，脱离mRNA模板，第二个蛋白的翻译必须等到新的小亚基和大亚基与该蛋白起始密码子相结合后才能开始（图7-1A）。 前一个多肽翻译完成以后，核糖体大、小亚基分离，小亚基也可能不离开mRNA模板，而使迅速与游离的大亚基结合，启动第二个多肽的合成（图7-1B）。第96页,共165页，2024年2月25日，星期天97图7-1：原核生物多顺反子基因中后续编码区翻译起始受顺反子之间距离的影响。

第97页,共165页，2024年2月25日，星期天98一个顺反子的翻译有时完全取决于它前面顺反子的翻译，因为只有第一个翻译起始位点是暴露的，在这个顺反子翻译产生多肽的过程中，核糖体的运动破坏了后续顺反子的二级结构，使起始位点较容易与核糖体相结合形成起始复合物（图7-2）。第98页,共165页，2024年2月25日，星期天99图7-2：mRNA的次级结构有可能控制翻译的起始第99页,共165页，2024年2月25日，星期天1003.原核生物mRNA的5′端无帽子结构，3′端没有或只有较短的多聚（A）结构。原核生物起始密码子AUG上游7-12个核苷酸处有一被称为SD序列的保守区，因为该序列与16S-rRNA3′端反向互补，所以被认为在核糖体-mRNA的结合过程中起作用。4.原核生物常以AUG（有时GUG，甚至UUG）作为起始密码子，而真核生物几乎永远以AUG作为起始密码子。第100页,共165页，2024年2月25日，星期天101二、真核生物mRNA的特征：编码功能蛋白的真核基因都通过RNA聚合酶Ⅱ进行转录，几乎都是单顺反子，其长度在几百到几千个核苷酸之间。一个完整的基因，不但包括编码区（codingregion），还包括5′和3′端长度不等的特异性序列，它们虽然不编码氨基酸，却在基因表达过程中起着重要作用。第101页,共165页，2024年2月25日，星期天102“基因”的分子生物学定义是：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。真核生物mRNA结构上的最大特征是5′端的帽子及3′的多聚(A)结构。第102页,共165页，2024年2月25日，星期天1031.

真核生物mRNA的5′端存在“帽子”结构。真核生物基因转录一般从嘌呤（主要是A，也可能是G）起始，其5′端大都经过修饰，第一个核苷酸仅保留了5′端的三磷酸基团。第103页,共165页，2024年2月25日，星期天104mRNA的帽子结构常常被甲基化。第一个甲基出现在所有真核细胞的mRNA中（单细胞真核生物mRNA主要是这个结构），由鸟苷酸-7甲基转移酶催化，称为帽子零结构（Cap0）。如在第二个核苷酸（原mRNA5′第一位）的2′-OH位上加另一个甲基，这步反应由2′-O-甲基转移酶完成。一般把有这两个甲基的结构称为帽子1（Cap1），真核生物中以这类帽子结构为主。第104页,共165页，2024年2月25日，星期天105当mRNA原第二位核苷酸是腺嘌呤时，其N6位有时也被甲基化，这一反应只能在2′-OH被甲基化以后才能发生。在某些生物细胞内，mRNA链上的第三个核苷酸的2′-OH位也可能被甲基化，因为这个反应只以带有1类帽子的mRNA为底物，所以被称为帽子2（Cap2）。有帽子2结构的mRNA只占有帽mRNA总量的10-15%以下。第105页,共165页，2024年2月25日，星期天106第106页,共165页，2024年2月25日，星期天1072.

绝大多数真核生物mRNA具有多聚(A)尾巴。除组蛋白基因外，真核生物mRNA的3′末端都有多聚（A）序列，其长度因mRNA种类不同而变化，一般为40-200个左右。真核基因的3‘末端转录终止位点上游15～30bp处的保守序列AAUAAA对于初级转录产物的准确切割及加多聚（A）是必需的（图7-3）。第107页,共165页，2024年2月25日，星期天108图7-3.真核生物mRNA中的多聚A反应第108页,共165页，2024年2月25日，星期天109多聚(A)是mRNA由细胞核进入细胞质所必需的形式，它大大提高了mRNA在细胞质中的稳定性。mRNA刚从细胞核进入细胞质时，其多聚(A)尾巴一般比较长，随着mRNA在细胞质内逗留时间延长，多聚(A)逐渐变短消失，mRNA进入降解过程。第109页,共165页，2024年2月25日，星期天110原核生物中转录生成的mRNA为多顺反子，即几个结构基因，利用共同的启动子和共同终止信号经转录生成一条mRNA，所以此mRNA分子编码几种不同的蛋白质。例如乳糖操纵子上的Z、Y及A基因，转录生成的mRNA可翻译生成三种酶，即半乳糖苷酶，透过酶和乙酰基转移酶。原核生物中没有核模，所以转录与翻译是连续进行的，往往转录还未完成，翻译已经开始了，因此原核生物中转录生成的mRNA没有特殊的转录后加工修饰过程。三、原核生物mRNA的加工修饰第110页,共165页，2024年2月25日，星期天111四、真核生物mRNA的加工修饰真核生物转录生成的mRNA为单顺反子，即一个mRNA分子只为一种蛋白质分子编码。真核生物mRNA的加工修饰，主要包括对5′-端和3′-端的修饰以及对中间部分进行剪接。第111页,共165页，2024年2月25日，星期天1121、在5′-端加帽成熟的真核生物mRNA，其结构的5′-端都有一个m7G-PPNmN结构，该结构被称为甲基鸟苷的帽子。鸟苷通过5′-5′焦磷酸键与初级转录物的5′-端相连。真核生物mRNA5′-端帽子结构的重要性在于它是mRNA做为翻译起始的必要的结构，对核糖体对mRNA的识别提供了信号，这种帽子结构还可能增加mRNA的稳定性，保护mRNA免遭5′外切核酸酶的攻击。第112页,共165页，2024年2月25日，星期天113尽管真核生物mRNA的转录起始于一个嘌呤核苷三磷酸(pppA或pppG，A或G)，第一个核苷酸保留着其5′三磷酸，使通常的磷酸二酯键从其3′位向下一个核苷酸的5′位之间生成。转录本的初始序列可描述为：

5′pApNpNpNp……或5′pGpNpNpNp……第113页,共165页，2024年2月25日，星期天114但是,当成熟的mRNA在体外用能使其降解为单核苷酸的RNAase酶处理时，其5′-端并没有像所希望的那样生成核苷三磷酸pppA或pppG。相反，得到一个以5′-5′三磷酸二酯键相连的二核苷酸，且带有甲基，而且5′末端的一个核苷酸总是N7―甲基鸟嘌呤核苷酸。这样成熟的mRNA没有自由的5′端。mRNA5′端的这种结构叫做帽子。第114页,共165页，2024年2月25日，星期天115图5.13真核生物mRNA5′端的不同帽子结构第115页,共165页，2024年2月25日，星期天116真核生物mRNA5′端的不同帽子结构:

1）第一种甲基化，即N7―甲基鸟嘌呤核苷酸甲基化，发生在所有真核生物中，是在端部鸟嘌呤的7位加上了一个甲基，仅仅拥有这样单一甲基的帽子被称为cap0，符号为M7GpppX。即使在单细胞真核生物中也发生这个甲基化反应。负责催化这种修饰反应的酶是鸟嘌呤-7-甲基转移酶(Methyltranferase)。2）下一步是在第二碱基(在没有任何修饰之前转录本真正的第一个起始碱基)的2′-O位置。此反应被另一个酶催化(2′-O-甲基-转移酶)，带有上述两个甲基的被称为cap1，符号为M7GpppXm。除单细胞生物之外，这是一种多数的帽子形式。第116页,共165页，2024年2月25日，星期天1173）第二个碱基再次发生甲基化，这是高等真核生物中的少数情况。仅当此碱基为腺嘌呤时这种甲基化才发生，被甲基化的是N6位。只有当腺嘌呤的2′-O位已经甲基化时，负责此种甲基化的酶才能起修饰作用。4）在一些种类中，甲基被加到戴帽mRNA的第三个碱基，这种反应的底物是已经带有两个甲基的cap1mRNA。第三碱基的修饰通常是2′-O位的甲基化，这创造了cap2类型，符号为M7GpppXmpYm。所有戴帽mRNA中，此类帽子只占10～15%。第117页,共165页，2024年2月25日，星期天118 在真核mRNA群体中所有分子都加帽，对于特定有机体，不同帽子类型的比例是其主要特征。对于一个特定mRNA结构而言，现在尚不知道是否可能有不止一种的帽子。在加帽过程中除了甲基化外，高等真核生物的mRNA会低频率地发生内部甲基化。在每1000个碱基中可能会产生一个N6甲基腺嘌呤，这样在典型的高等真核mRNA（平均长度1800～2000bp）中存在1-2个甲基腺嘌呤，其功能还不知道。第118页,共165页，2024年2月25日，星期天1192、在3′-端加尾尾巴的本质是一段多聚腺苷酸序列（polyA），它位于绝大多数真核细胞核mRNA的3′-端，约由200个左右的腺苷酸组成，因此又称为polyA尾巴。但含有polyA尾巴的mRNA的编码链上并无相应的polyA序列，显然，polyA尾巴是在转录后添加上去的。第119页,共165页，2024年2月25日，星期天120第120页,共165页，2024年2月25日，星期天1213、mRNA前体（hnRNA）的剪接原核生物的结构基因是连续编码序列，而真核生物基因往往是断裂基因，断裂基因的存在表明真核细胞的基因结构和mRNA合成过程比原核细胞要复杂得多，因为真核基因表达往往伴随着RNA的剪接过程（splicing），从mRNA前体分子中切除被称为内含子的非编码区，并使基因中被称为外显子的编码区拼接形成成熟mRNA。从pre-mRNA中除去内含子的过程称为RNA剪接(RNAsplicing)。第121页,共165页，2024年2月25日，星期天122第122页,共165页，2024年2月25日，星期天123内含子的数目和长度不同使基因间长度差别很大。在一个典型的哺乳动物基因中约有7-8个外显子，分布在16kb左右的范围内。外显子较短(100~200bp)，内含子较长(1kb)。真核生物基因组内存在更多需要加工剪接的情况，特别是真核生物基因的内含子被转录后，需要在RNA水平上进行转录后的剪接。转录产物的剪接是RNA水平上加工内容之一，是基因表达调控的方式之一。第123页,共165页，2024年2月25日，星期天124第124页,共165页，2024年2月25日，星期天125由DNA转录生成的原始转录产物-----核不均一RNA（heterogeneousnuclearRNA,hnRNA），即mRNA的前体，经过5′加“帽”和3′酶切加多聚腺苷酸尾巴，再经过RNA的剪接，编码蛋白质的外显子部分就连接成为一个连续的可翻译框架（openreadingframe,ORF），通过核孔进入细胞质，就能作为蛋白质合成的模板了。第125页,共165页，2024年2月25日，星期天126对于剪接反应本身来说，一个最主要的问题是如何保证它的准确性。是什么确保了每个内含子末端可以被准确的识别，并把正确的序列从RNA中剪接掉？从前体中切除内含子的过程是否是按照特定的顺序进行？成熟RNA是通过有效前体间的识别，还是通过改变剪接机制来调控基因表达的？第126页,共165页，2024年2月25日，星期天127原核或真核生物的RNA剪接没有单一的剪接机制，形式很多。根据基本的共同方式，内含子的剪接可以分为三类。（1）第一类是自我剪接内含子。由于这类内含子的特殊结构而能自发地进行剪接，至少在体外不需要酶或蛋白质参与。这一类又分为两个亚类，即I型内含子和Ⅱ型内含子，它们各有特征性的二级结构和短的共同序列，采取不同的两种自我剪接方式。I型内含子存在于多数真核线粒体、四膜虫、一些叶绿体和噬菌体RNA等。Ⅱ型内含子主要在线粒体和叶绿体基因中。一些I型内含子自身也能编码蛋白质。第127页,共165页，2024年2月25日，星期天128（2）第二类内含子是蛋白质(酶)参与剪接的内含子，主要在tRNA前体中发现。剪接是在一系列酶催化下进行的。第128页,共165页，2024年2月25日，星期天129（3）第三类内含子是snRNP参与剪接的内含子。这一类内含子绝大部分存在于真核细胞核的蛋白质基因中。其剪接方式与第一类Ⅱ型内含子相似，都通过形成套索结构的中间物和套索内含子产物。区别在于Ⅱ型内含子剪接不需要任何蛋白质，而细胞核RNA前体的内含子剪接要在snRNP参与下进行。两者比较后认为，Ⅱ型自我剪接的内含子是细胞核基因内含子的前身，是失去自我剪接能力和增加对snRNP依赖性的进化过程。（在真核生物的细胞核中，含有大量的小分子RNA，在天然状态下，它们以核糖核蛋白粒子形式存在，称为snRNP。）第129页,共165页，2024年2月25日，星期天130

研究表明，许多相对分子质量较小的核内RNA以及与这些RNA相结合的核蛋白（smallnuclearribonucleo-proteinparticle,snRNP）参与RNA的剪接。snRNP分别被命名为U1RNP、U2RNP、U3RNP、U4RNP、U5RNP和U6RNP。mRNA链上每个内含子的5′和3′端分别与不同的snRNP结合，形成RNA和RNP复合物。第130页,共165页，2024年2月25日，星期天131图7-5：真核生物mRNA前体中内含子剪接过程

第131页,共165页，2024年2月25日，星期天132真核生物mRNA前体在剪接过程中，还可以形成套索样的结构，在内含子序列中常有一个分支部位的腺苷酸残基，它的2′-OH可以自动攻击内含子5′端与外显子1连接的磷酸二酯键，切开了外显子1，而腺苷酸原来已有3′，5′-磷酸二酯键相连的两个相邻的核苷酸残基，加上此3′，5′-磷酸二酯键连接后，在腺苷酸处出现了一个套索，已被切下的外显子1的3′-OH攻击内含子3′末端与外显子2之间的3′，5′-磷酸二酯键，键断裂后，内含子以套索的形式被节下来，此时外显子1和外显子2可以连接起来。

第132页,共165页，2024年2月25日，星期天133图7-6第133页,共165页，2024年2月25日，星期天134真核生物编码蛋白质的核基因含有数目巨大的内含子，它们占据了所有内含子的绝大部分。这些内含子的左端（5′-端）均为GT，右端（3′-端）均为AG（对应于RNA为GU--AG）。哺乳动物细胞中，mRNA前体上的snRNP是从5′向下游“扫描”，选择在分支点富集嘧啶区3′下游的第一个AG作为剪接的3′位点。AG前一个核苷酸可以影响剪接效率，一般说来，GAG=UAG>AAG>GAG。

第134页,共165页，2024年2月25日，星期天135（二）rRNA转录后加工一、原核生物rRNA转录后加工 原核细胞的三种rRNA（5SrRNA、16SrRNA和23SrRNA）和两个tRNA是作为一个共转录物被转录的（图7-7），像这样的转录单位在E.coli基因组中有7个拷贝，称为rrnA-G操纵元。每个操纵元中tRNA基因的种类、数量和位置不固定。当rrn操纵元转录产生一个多基因的30sRNA后，必须切除先导序列、拖尾序列和基因间序列，将各rRNA相互分开。

第135页,共165页，2024年2月25日，星期天136图7-7原核细胞rRNA前体的后加工

第136页,共165页，2024年2月25日，星期天1371、剪切和修剪由特定的核糖核酸酶催化，主要包括核酸酶Ⅲ、D、P、F、E、M16、M23和M5等。其中内切酶行使“粗加工”，从内部催化剪切反应，负责从共转录物的内部将各rRNA两侧的多数不需要的核苷酸切除；外切酶进行“细加工”，从3′-端或5′-端催化修剪反应，负责从RNA两端水解去除剩余的无用核苷酸序列，发生在rRNA与核糖体结合以后。第137页,共165页，2024年2月25日，星期天138

rRNA前体含有16SrRNA的片段和含有23SrRNA的片段的两侧都是反向重复序列，彼此之间能够自发地形成茎环结构。核糖核酸酶Ⅲ能够识别茎环结构中的茎，进行剪切。然后由核糖核酸酶M16和M23催化修剪反应，分别产生成熟的16SrRNA和23sRNA（图7-7）。5SrRNA由核糖核酸酶E和M5释放出来，而tRNA由核糖核酸酶P和F释放出来。第138页,共165页，2024年2月25日，星期天139图7-7原核细胞rRNA前体的后加工

第139页,共165页，2024年2月25日，星期天1402、核苷酸的修饰 修饰的主要形式为核糖2′-OH的甲基化，一般发生在剪切和修剪反应之前。甲基供体是S-腺苷甲硫氨酸。修饰的功能可能在于保护rRNA，使其抵抗某些核酸酶的消化。第140页,共165页，2024年2月25日，星期天141二、真核生物rRNA转录后加工真核生物有四种rRNA，即5.8srRNA、18srRNA、28srRNA和5srRNA。真核生物rRNA前