第三章生物信息的傳遞(上)——轉(zhuǎn)錄

1、第三章 生物信息的傳遞（上） 從DNA到RNADNARNA蛋 白 質(zhì)復(fù) 制轉(zhuǎn) 錄翻 譯逆 轉(zhuǎn) 錄R N A復(fù) 制 在遺傳學(xué)上，把遺傳信息的流動方向叫做信息流。在遺傳學(xué)上，把遺傳信息的流動方向叫做信息流。信息流的方向可以用科學(xué)家克里克提出的信息流的方向可以用科學(xué)家克里克提出的“中心法則中心法則”來表示。從來表示。從“中心法則中心法則”可以看出，遺傳信息的一般流可以看出，遺傳信息的一般流動方向是：遺傳信息可以從動方向是：遺傳信息可以從DNADNA流向流向DNADNA，即完成即完成DNADNA的的自我復(fù)制過程，也可以從自我復(fù)制過程，也可以從DNADNA流向流向RNARNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)進(jìn)而流向蛋白

2、質(zhì)，即完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。即完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。 1970 1970年，巴爾的摩和梯明在致癌的年，巴爾的摩和梯明在致癌的RNARNA病毒中，發(fā)病毒中，發(fā)現(xiàn)一種酶，現(xiàn)一種酶，能以能以RNARNA為模板合成為模板合成DNADNA。他們稱這種酶為依他們稱這種酶為依賴賴RNARNA的的DNADNA多聚酶，現(xiàn)在一般稱為多聚酶，現(xiàn)在一般稱為逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶。這就是說，。這就是說，遺傳信息流也可以反過來，從遺傳信息流也可以反過來，從RNADNARNADNA。這是一項重要這是一項重要的發(fā)現(xiàn)。巴爾的摩和梯明于的發(fā)現(xiàn)。巴爾的摩和梯明于19751975年榮獲諾貝爾獎。年榮獲諾貝爾獎。 中心法則中

3、心法則復(fù)復(fù)制制 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 翻譯翻譯 DNA RNA 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) mRNA tRNA 反轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄 rRNA 轉(zhuǎn)錄、翻譯轉(zhuǎn)錄、翻譯 RNA（病毒病毒） 蛋白質(zhì)（病毒）蛋白質(zhì)（病毒） 復(fù)復(fù)制制 基本概念 轉(zhuǎn)錄起始： RNA聚合酶、啟動子 轉(zhuǎn)錄的基本過程 轉(zhuǎn)錄后加工 原核生物與真核生物mRNA的特征比較 RNA合成與DNA合成異同點(diǎn)Contents一、基本概念生物體以DNA為模板合成RNA的過程轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄RNADNA 轉(zhuǎn)錄(transcription)生物體以生物體以DNADNA的一條鏈為模板，按照堿基配對原則，的一條鏈為模板，按照堿基配對原則，在在依賴依賴DNADNA的的RNARNA聚合酶聚合酶的

4、作用下合成一條與的作用下合成一條與DNADNA鏈的鏈的一定區(qū)段互補(bǔ)的一定區(qū)段互補(bǔ)的RNARNA鏈，這個過程稱為轉(zhuǎn)錄。鏈，這個過程稱為轉(zhuǎn)錄。參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 模板:DNA酶: RNA聚合酶其他蛋白質(zhì)因子RNA合成方向合成方向：5 3轉(zhuǎn)錄的不對稱性： 在RNA的合成中，DNA的二條鏈中僅有一條鏈可作為轉(zhuǎn)錄的模板，稱為轉(zhuǎn)錄的不對稱性。編碼鏈與模板鏈編碼鏈編碼鏈：與與RNARNA序列相同的那條序列相同的那條DNADNA鏈，又稱鏈，又稱模板鏈模板鏈：指導(dǎo)指導(dǎo)RNARNA合成的合成的DNADNA鏈稱，又稱鏈稱，又稱GCAGTACATGTC

5、5533DNACGTCATGTACAG編碼鏈模板鏈GCAGUACAUGUCmRNA轉(zhuǎn)錄模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一條單鏈上轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向5 5 3 3 3 3 5 5 模板鏈模板鏈編碼鏈編碼鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈模板鏈轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向DNA分子上轉(zhuǎn)錄出分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因。的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因。結(jié)構(gòu)基因：轉(zhuǎn)錄單元（transcription unit）一段從啟動子開始至終止子結(jié)束的DNA序列。比較轉(zhuǎn)錄與比較轉(zhuǎn)錄與DNADNA復(fù)制的異同復(fù)制的異同 相同：模板，新鏈延伸方向，堿基的加入原則。相異：引物信息全保留與信息半保留。底物、與T配對的堿基模板的數(shù)量（一條與兩條）。所需要的酶，及酶的

6、外切活性的有無。 返回 基本概念 轉(zhuǎn)錄起始： RNA聚合酶、啟動子 轉(zhuǎn)錄的基本過程 轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要成分 原核生物與真核生物mRNA的特征比較 終止和抗終止 內(nèi)含子的剪接、編輯、再編碼及化學(xué)修飾 RNA合成與DNA合成異同點(diǎn)Contents二、參與轉(zhuǎn)錄起始的關(guān)鍵酶與元件（一） RNA聚合酶原核生物RNA聚合酶（大腸桿菌為例）全酶=核心酶+ 因子（P71,表3-2）l因子負(fù)責(zé)模板鏈的選擇與轉(zhuǎn)錄的起始。不僅能增因子負(fù)責(zé)模板鏈的選擇與轉(zhuǎn)錄的起始。不僅能增加聚合酶對啟動子的親和力，還降低它對非專一位點(diǎn)加聚合酶對啟動子的親和力，還降低它對非專一位點(diǎn)的親和力的親和力l有許多不同的有許多不同的因子，識別不同的

7、啟動子因子，識別不同的啟動子. .在大腸桿在大腸桿菌中菌中P67 因子 RNA聚合酶要負(fù)責(zé)所有基因的轉(zhuǎn)錄，也就是說要識別所有轉(zhuǎn)錄單位的啟動子。因此， 因子在RNA聚合酶識別啟動子的過程中起關(guān)鍵作用。 因子的二級結(jié)構(gòu)屬于螺旋，是通過識別啟動子上的某一序列來控制RNA聚合酶與啟動子的結(jié)合的。目前已發(fā)現(xiàn)了至少4種因子。 在細(xì)菌受到外界環(huán)境的急劇影響時，會改變所表達(dá)的基因，產(chǎn)生因子更替的現(xiàn)象。如環(huán)境溫度升高時，大腸桿菌會開啟rpoH基因的表達(dá)， 其產(chǎn)物32能識別熱激基因的啟動子，而正常狀態(tài)下表達(dá)的基因會關(guān)閉或表達(dá)水平下降。 芽孢菌生活周期過程中生活方式的改變也是通過因子的更替完成的。 圖 12-5 E

8、.coli RNA 聚合酶的亞基組成 大腸桿菌RNA聚合酶的組成分析 亞基基因相對分子量亞基數(shù)組分功能rpoA 365002核心酶核心酶組裝，啟動子識別rpoB 1510001核心酶和共同形成RNA合成的活性中心rpoC 1550001核心酶？110001核心酶？rpoD 700001因子存在多種因子，用于識別不同的啟動子 亞基可能參與全酶的組裝及全酶識別啟動子。另外， 亞基還參與RNA聚合酶與一些轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子間的作用。 亞基具有與底物（NTP及新生的RNA鏈）結(jié)合的能力。利福霉素可以阻斷轉(zhuǎn)錄的起始，鏈霉溶菌素可抑制延伸反應(yīng)，二者均是通過與亞基的結(jié)合而發(fā)揮作用的。 亞基可能與模板結(jié)合。 肝素可

9、與亞基結(jié)合而抑制轉(zhuǎn)錄，并且可以和亞基競爭DNA的結(jié)合位點(diǎn)。肝素是一種抗凝劑，由二中多糖交替而成的多聚體，在體內(nèi)外都有抗凝作用。肝素是一種抗凝劑，由二中多糖交替而成的多聚體，在體內(nèi)外都有抗凝作用。臨床上主要用于血栓栓塞、心肌梗死、心血管手術(shù)，血液透析等等。臨床上主要用于血栓栓塞、心肌梗死、心血管手術(shù)，血液透析等等。 亞基和亞基提供了RNA聚合酶的活性中心，其一級結(jié)構(gòu)與真核生物RNA聚合酶大亞基有同源性。 亞基的功能是幫助全酶識別啟動子并與之結(jié)合。 亞基也可被看作一種輔助因子，因此又可稱為因子（ sigma factor）。 真核生物RNA聚合酶酶酶位置位置轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物相對活性相對活性對對-鵝

10、膏蕈（鵝膏蕈（xn）堿）堿的敏感性的敏感性RNA聚合酶聚合酶核仁核仁rRNA50-70%不敏感不敏感RNA聚合酶聚合酶核質(zhì)核質(zhì)hnRNA20-40%敏感敏感RNA聚合酶聚合酶核質(zhì)核質(zhì)tRNA約約10%存在物種特異性存在物種特異性真核細(xì)胞的三種RNA聚合酶特征比較-鵝膏蕈堿鵝膏蕈堿是致死鵝膏菌屬中最毒的成分，它是一種含有幾種特殊氨基酸的環(huán)八肽，作用于真核生物細(xì)胞時，能專一性的抑制真核生物的RNA多聚酶，hnRNA不均一核RNA RNA聚合酶位于核仁，活性所占比例最大，負(fù)責(zé)rRNA（5.8S、18S和28S）的轉(zhuǎn)錄。 RNA聚合酶負(fù)責(zé)了大部分細(xì)胞RNA的轉(zhuǎn)錄。 (S為沉降系數(shù)，是某種顆粒在超速離心

11、時沉降速度的數(shù)值，為沉降系數(shù)，是某種顆粒在超速離心時沉降速度的數(shù)值，此數(shù)值與顆粒的大小直接成比例此數(shù)值與顆粒的大小直接成比例) RNA聚合酶位于核質(zhì)，活性所占比例僅次于RNA聚合酶，主要負(fù)責(zé)核內(nèi)不均一RNA(heterogenous nuclear RNA, hnRNA/ mRNA前體）的轉(zhuǎn)錄。 RNA聚合酶也位于核質(zhì)，活性所占比例最小，負(fù)責(zé)tRNA、5SRNA、Alu序列和其他小RNA的轉(zhuǎn)錄。 真核生物的RNA聚合酶的分子量都很大，由8至16個亞基組成。經(jīng)純化的RNA聚合酶具有以DNA為模板合成RNA的能力，但不能正確地選擇啟動子。 目前尚不能完成RNA聚合酶的體外重建，無法確定哪些亞基是活

12、性所必需的。RNA聚合酶與DNA聚合酶的區(qū)別RNA聚合酶DNA聚合酶大小(M)大，4.8105 dol 小，1.09105dol引物無有產(chǎn)物較短，游離較長，與模板以氫鍵相連作用方式一條鏈的某一段兩條鏈同時進(jìn)行外切酶活性無5 3，3 5校對合成能力 無有修復(fù)能力無有轉(zhuǎn)錄復(fù)合物包括：RNA聚合酶、DNA、新生RNA的三元復(fù)合物。兩個途徑：（1）流產(chǎn)式復(fù)制；（2）組成延伸復(fù)合物。（二） 啟動子(promoter)啟動子定義：指能被RNA聚合酶識別、結(jié)合并啟動基因轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。 原核生物啟動子結(jié)構(gòu)Pribnow41-44bp原核基因轉(zhuǎn)錄起錄區(qū)的上游原核基因轉(zhuǎn)錄起錄區(qū)的上游10堿基處（堿基處（-

13、10bp）的序列，在原核生物中，是一致序列如的序列，在原核生物中，是一致序列如RNA聚合酶核心酶結(jié)合位點(diǎn)，其基本結(jié)構(gòu)是聚合酶核心酶結(jié)合位點(diǎn)，其基本結(jié)構(gòu)是TATaATG。因普利布瑙首先報道，故名。因普利布瑙首先報道，故名。 大腸桿菌中部分啟動子 TTGACA區(qū)：提供了RNA聚合酶全酶識別的信號 TATA區(qū)：酶的緊密結(jié)合位點(diǎn)（富含AT堿基，利于雙鏈打開） 編碼鏈AACTGTATATTA模板鏈TTGACATATAAT35DNA轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)Probnow盒子啟動子35 10 +1轉(zhuǎn)錄區(qū)53RNA轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)與新生RNA鏈第一個核苷酸相對應(yīng)DNA鏈上的堿基。大腸桿菌RNA聚合酶全酶所識別的啟動子區(qū)T85T83

14、G81A61C69A52T89A89T50A65A10035區(qū) 10區(qū)原核啟動子區(qū)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)10區(qū)（Pribnow區(qū)） 保守序列： TATAATTATAAT35區(qū)（ sextama box ） 保守區(qū)序列： TTGACATTGACA典型啟動子的結(jié)構(gòu) -35 -10 轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)TTGACA 16-19bp TATAAT 5-9bp保守區(qū)1 1 sextamasextama box(-35 box(-35區(qū)區(qū)) )：RNARNA聚合酶識別位點(diǎn)，該序列提供了聚合酶識別位點(diǎn)，該序列提供了RNARNA聚聚合酶識別的信號。合酶識別的信號。 亞基識別亞基識別-35序列，為轉(zhuǎn)錄選擇模板。序列，為轉(zhuǎn)錄選擇模板。這

15、一這一序列的核苷酸結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了啟動子的強(qiáng)度。序列的核苷酸結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了啟動子的強(qiáng)度。2 2 PribnowPribnow box box（-10-10區(qū)）區(qū)）： RNARNA聚合酶牢固結(jié)合位點(diǎn)，此處聚合酶牢固結(jié)合位點(diǎn)，此處ATAT含量含量多，有助于多，有助于DNADNA局部雙鏈解開。是使起始復(fù)合物由關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變局部雙鏈解開。是使起始復(fù)合物由關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)變成啟動狀態(tài)的特定序列成啟動狀態(tài)的特定序列 此外，在啟動子上游部位還有一個此外，在啟動子上游部位還有一個代謝分解物基因激活蛋白代謝分解物基因激活蛋白 （cataboliticcatabolitic gene activation

16、protein ,CAP gene activation protein ,CAP）結(jié)合位點(diǎn)。結(jié)合位點(diǎn)。CAPCAP是生物基因表達(dá)的一種正調(diào)節(jié)蛋白，當(dāng)它與是生物基因表達(dá)的一種正調(diào)節(jié)蛋白，當(dāng)它與cAMPcAMP形成復(fù)合物形成復(fù)合物后，能改變構(gòu)象，提高對啟動子的親和力，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄進(jìn)行。后，能改變構(gòu)象，提高對啟動子的親和力，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄進(jìn)行。原核啟動子保守區(qū)的功能 -10區(qū)序列對轉(zhuǎn)錄的效率影響: T TATAATATAATA AATAATATAAT，轉(zhuǎn)錄效率下降轉(zhuǎn)錄效率下降, ,稱為下降突變（稱為下降突變（down down mutationmutation）。）。 TATTATG GTTTATTTTAT

17、A ATTTT，轉(zhuǎn)錄效率上升，為上升突變（轉(zhuǎn)錄效率上升，為上升突變（up mutationup mutation）。）。 以上突變?yōu)楹螘绊戅D(zhuǎn)錄效率？以上突變?yōu)楹螘绊戅D(zhuǎn)錄效率？ 堿基的改變可能導(dǎo)致堿基的改變可能導(dǎo)致DNADNA雙鏈的雙螺旋發(fā)生改變，最終導(dǎo)致酶與雙鏈的雙螺旋發(fā)生改變，最終導(dǎo)致酶與DNADNA結(jié)合所需要的自由能增加或者降低，從而使轉(zhuǎn)錄的效率上升結(jié)合所需要的自由能增加或者降低，從而使轉(zhuǎn)錄的效率上升或者下降或者下降SextamaSextama Box Box 與與PribnowPribnow Box Box 間距為間距為1717bpbp, ,有利于有利于RNApolRNApol啟動啟

18、動l Sextama Box or Pribnow Box mut. Sextama Box or Pribnow Box mut. 1717bpbp的間距的間距較較1717bpbp的序列對轉(zhuǎn)錄更為重要的序列對轉(zhuǎn)錄更為重要2 2 SextamaSextama Box and Box and PribnowPribnow Box Box mutmut. . 轉(zhuǎn)錄率下降轉(zhuǎn)錄率下降100100X X 轉(zhuǎn)錄率下降轉(zhuǎn)錄率下降10001000X X增強(qiáng)子及其功能：增強(qiáng)子及其功能：（1）遠(yuǎn)距離效益）遠(yuǎn)距離效益（2）無方向性）無方向性（3）順式調(diào)節(jié)）順式調(diào)節(jié)（4）增強(qiáng)效應(yīng)一般具有組織或細(xì)胞特異性）增強(qiáng)效應(yīng)一般

19、具有組織或細(xì)胞特異性（5）沒有物種和基因的特異性）沒有物種和基因的特異性（6）有相位性）有相位性（7）許多增強(qiáng)子還受外部信號的調(diào)控。）許多增強(qiáng)子還受外部信號的調(diào)控。 真核生物啟動子真核有三種不同的啟動子和有關(guān)的元件啟動子最為復(fù)雜，它和原核的啟動子有很多不同真核生物啟動子的結(jié)構(gòu) 核心啟動子（core promoter）上游啟動子元件（upstream promoter element，UPE）真核生物有三種不同的啟動子，其中以第真核生物有三種不同的啟動子，其中以第IIII類啟動子最為復(fù)類啟動子最為復(fù)雜，它由雜，它由核心啟動子和上游啟動子元件核心啟動子和上游啟動子元件兩個部分組成。與原兩個部分組成

20、。與原核的啟動子有很多不同：核的啟動子有很多不同：（1 1）有多種元件：）有多種元件：TATATATA框，框，GCGC框，框，CATTCATT框，框，OCTOCT等；等；（2 2）有的有遠(yuǎn)距離的調(diào)控元件存在，如增強(qiáng)子；）有的有遠(yuǎn)距離的調(diào)控元件存在，如增強(qiáng)子；（3 3）這些元件常常起到控制轉(zhuǎn)錄效率和選擇起始位點(diǎn)的作）這些元件常常起到控制轉(zhuǎn)錄效率和選擇起始位點(diǎn)的作用；用；（4 4）不直接和）不直接和RNA RNA polpol結(jié)合；結(jié)合；（5 5）需多種轉(zhuǎn)錄因子介入。）需多種轉(zhuǎn)錄因子介入。1、核心啟動子 核心啟動子：指保證RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄正常起始所必需的，最少的DNA序列，包括轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)及起始位

21、點(diǎn)上游的TATA盒。核心啟動子單獨(dú)起作用時，只能確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)并產(chǎn)生基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄 起始位點(diǎn)： mRNA的第一個堿基傾向A TATA框： 其一致序列是T T8585A A9797T T9393A A8585A A6363A A8383A A5050， TATA框的作用： (1) 選擇正確的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，保證精確起始， 故也稱為選擇子（selector）。 (2) 影響轉(zhuǎn)錄的速率。2、上游啟動子元件包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等作用：控制轉(zhuǎn)錄起始頻率，基本不參與起始位點(diǎn)的確定。其中CAAT對轉(zhuǎn)錄起始頻率影響最大。CAATCAAT：-70 - -80bpGGGCGG：-8

22、0 - -110bp 真核生物啟動子的基本結(jié)構(gòu)75區(qū)25區(qū) 1CAAT boxTATA box (hogness box)80110區(qū)GC box上游啟動子元件（UPE）核心啟動子（core promoter）除了啟動子外，還有許多序列與轉(zhuǎn)錄的起始有關(guān)，它們的存在，對真核生物的基因表達(dá)調(diào)節(jié)起著重要作用：如增強(qiáng)子（enhomcer）、減弱子（dehancer）、沉默子（sisencer）等（三） 轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物 原核生物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物 轉(zhuǎn)錄因子 轉(zhuǎn)錄復(fù)合體TBPTAFsTFIIATFIIB TFIIF Pol IITFIIE RNA pol 的轉(zhuǎn)錄起始 真核生物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物 基本概念 轉(zhuǎn)錄起始

23、： RNA聚合酶、啟動子 轉(zhuǎn)錄的基本過程 原核生物與真核生物mRNA的特征比較 RNA合成與DNA合成異同點(diǎn) 轉(zhuǎn)錄后加工Contents三、轉(zhuǎn)錄的基本過程 1、起始位點(diǎn)的識別：RNA聚合酶與啟動子DNA雙鏈相互作用并與之相結(jié)合的過程。2、轉(zhuǎn)錄起始RNA鏈上第一個核苷酸鍵的產(chǎn)生1.全酶與模板的全酶與模板的DNA接觸，生成非專接觸，生成非專一的一的,不穩(wěn)定的復(fù)合物在模板上移動；不穩(wěn)定的復(fù)合物在模板上移動；2. 起始識別：全酶與起始識別：全酶與35序列結(jié)合，序列結(jié)合，產(chǎn)生產(chǎn)生封閉的酶封閉的酶-啟動子二元復(fù)合物啟動子二元復(fù)合物（closed binary complex）；）；3.全酶緊密地結(jié)合在全酶

24、緊密地結(jié)合在-10序列處，模板序列處，模板DNA局部變性，形成局部變性，形成開放的啟動子二開放的啟動子二元復(fù)合體（不可逆，快反應(yīng)）；元復(fù)合體（不可逆，快反應(yīng)）；4. 酶移動到酶移動到I，第一個第一個NTP轉(zhuǎn)錄開始轉(zhuǎn)錄開始,（6-9個后）個后）因子釋放因子釋放,形成形成酶酶-啟動子啟動子-NTP三元復(fù)三元復(fù)合體（合體（ternary complex）。）。255 真核生物的轉(zhuǎn)錄起始真核生物RNA聚合酶不能直接識別基因的啟動子區(qū)，需要一些被稱為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的參與（P73,P73,表表3-53-5），），才能形成轉(zhuǎn)錄起始。以RNA聚合酶II為例 轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子 能直接、間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段能

25、直接、間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋白質(zhì)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種，統(tǒng)稱為的蛋白質(zhì)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種，統(tǒng)稱為反反式作用因子式作用因子(trans-acting factors)。 反式作用因子中，直接或間接結(jié)合反式作用因子中，直接或間接結(jié)合RNA聚合酶的，則稱為聚合酶的，則稱為轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子(transcriptional factors, TF)。 TBP-TATA binding proteinTAF-TBP-associated factors3 RNA鏈的延伸鏈的延伸 延伸的過程中，延伸的過程中，RNARNA聚合酶沿著轉(zhuǎn)錄泡（聚合酶沿著轉(zhuǎn)錄泡（DNADNA雙鏈解開而形成，雙鏈解開而形成，約

26、約1818堿基對）向前移動堿基對）向前移動 轉(zhuǎn)錄泡（轉(zhuǎn)錄泡（transcription bubbletranscription bubble）：）：在轉(zhuǎn)錄延長過程中，由在轉(zhuǎn)錄延長過程中，由局部打開的局部打開的DNADNA雙鏈、雙鏈、RNARNA聚合酶核心酶及新生成的聚合酶核心酶及新生成的RNARNA三者結(jié)三者結(jié)合在一起的復(fù)合體，為空泡狀結(jié)構(gòu)，又稱轉(zhuǎn)錄復(fù)合物。合在一起的復(fù)合體，為空泡狀結(jié)構(gòu)，又稱轉(zhuǎn)錄復(fù)合物。延伸過程中：1，以，以NTPNTP為原料為原料2 2，DNADNA雙鏈在雙鏈在RNARNA聚合酶的作用下快速解螺旋，隨后去螺旋聚合酶的作用下快速解螺旋，隨后去螺旋3 3，除第一個堿基外，所以的

27、核苷酸以共價鍵加合到，除第一個堿基外，所以的核苷酸以共價鍵加合到RNARNA成長鏈的成長鏈的 3 3OHOH末端末端，在去螺旋區(qū)形成，在去螺旋區(qū)形成RNA-DNARNA-DNA雜交鏈。在解螺旋后部，雜交鏈。在解螺旋后部， DNADNA模板鏈又與原配對鏈重新形成雙螺旋，模板鏈又與原配對鏈重新形成雙螺旋，RNARNA以自由單鏈形式以自由單鏈形式 被擠出來被擠出來4 4，RNARNA按按5 53 3方向合成，沿模板鏈的方向合成，沿模板鏈的3 35 5前進(jìn)前進(jìn)5 5，RNARNA延長速度：延長速度：30305050個核苷酸個核苷酸/ /秒秒/ /每分子酶每分子酶 電鏡下原核生物電鏡下原核生物轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象：

28、轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象： 轉(zhuǎn)錄未完成，轉(zhuǎn)錄未完成， 翻譯已開始進(jìn)行。翻譯已開始進(jìn)行。5 3 DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體核糖體RNARNA聚合酶聚合酶4 轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄終止 幾個概念：終止子（ terminator ）：提供轉(zhuǎn)錄終止信號的一段DNA序列。終止子位于已轉(zhuǎn)錄的序列中，DNA的終止子可被RNA聚合酶本身或其輔助因子識別。終止因子：協(xié)助RNA聚合酶識別終止子的蛋白質(zhì)輔助因子。 有些終止子的作用可被特異的因子所阻止，使酶越過終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，稱為通讀通讀，這類引起抗終止作用的蛋白質(zhì)稱為抗終止因子（抗終止因子（P92P92）。 原核生物的兩種終止類型 1 不依賴于

29、(rho)因子 的終止（強(qiáng)終止子）,也被稱為內(nèi)部終止子（intrinsic terminator） DNA模板上靠近終止處，有特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出模板上靠近終止處，有特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出RNA后，后，RNA產(chǎn)物形成產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄。特殊的結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄。 2 依賴于(rho)因子 的終止（弱終止子）,大多數(shù)已知的-依賴型終止子是在噬菌體基因組中發(fā)現(xiàn)的 , E. coli 的-依賴型終止子相對較少 用用T4噬菌體噬菌體DNA在試管內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄實驗，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物比在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄出的要長。說明：在試管內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄實驗，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物比在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄出的要長。說明： 轉(zhuǎn)錄終止信號是可以跨越的；轉(zhuǎn)錄終止信

30、號是可以跨越的； 細(xì)胞內(nèi)某些因素有執(zhí)行轉(zhuǎn)錄終止的功能。細(xì)胞內(nèi)某些因素有執(zhí)行轉(zhuǎn)錄終止的功能。 據(jù)此，據(jù)此，69年年,J. Roberts 發(fā)現(xiàn)了能控制轉(zhuǎn)錄終止的蛋白質(zhì)，定名為發(fā)現(xiàn)了能控制轉(zhuǎn)錄終止的蛋白質(zhì)，定名為因子因子內(nèi)在終止子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1) (1) 終止位點(diǎn)上游存在一個富含終止位點(diǎn)上游存在一個富含GCGC堿基的二重對堿基的二重對稱區(qū)；稱區(qū)；(2)(2)在終止位點(diǎn)前有一段由在終止位點(diǎn)前有一段由4-84-8個個A A組成的序列；組成的序列； 終止效率與二重對稱序列和寡聚終止效率與二重對稱序列和寡聚U U的長短有的長短有關(guān)，隨著發(fā)卡式結(jié)構(gòu)（至少關(guān)，隨著發(fā)卡式結(jié)構(gòu)（至少6bp6bp）和寡聚）和寡聚U

31、 U序列序列( (至少至少4 4個個U)U)長度的增加，終止效率逐步提高。長度的增加，終止效率逐步提高。 發(fā)夾結(jié)構(gòu)與 poly(U) 回文序列的轉(zhuǎn)錄導(dǎo)致了發(fā)夾結(jié)構(gòu)的形成1 不依賴于Rho的終止特殊結(jié)構(gòu)終止轉(zhuǎn)錄的機(jī)制：特殊結(jié)構(gòu)終止轉(zhuǎn)錄的機(jī)制： 發(fā)夾結(jié)構(gòu)發(fā)夾結(jié)構(gòu)改變改變RNARNA聚合酶構(gòu)象，使聚合酶構(gòu)象，使酶停止移動酶停止移動； DNADNA、RNARNA各自形成自身雙鏈?zhǔn)垢髯孕纬勺陨黼p鏈?zhǔn)闺s交體不穩(wěn)定雜交體不穩(wěn)定而分離；而分離； 3 3 端一連串端一連串U U，UAUA配對最不穩(wěn)定配對最不穩(wěn)定，易從模板上脫落。，易從模板上脫落。“Hairpin”Weak associationA:U base

32、 pairs are weaker than G:Cs.Stop signals exist at the end of the transcriptThe terminated message2 依賴于因子的終止因子： 有有ATP ATP 酶活性，但這種活性依賴于酶活性，但這種活性依賴于RNARNA， 需要一個大需要一個大于于5050個堿基的多聚核糖核酸的存在個堿基的多聚核糖核酸的存在 依賴于因子的終止的特點(diǎn)：1 轉(zhuǎn)錄的RNA也具有發(fā)夾結(jié)構(gòu)，但發(fā)夾結(jié)構(gòu)后無poly(U)2 形成的發(fā)夾結(jié)構(gòu)較疏松，莖環(huán)上不富含GC3 終止需要因子的參與 依賴因子的終止因子：六聚體蛋白、水解各種核苷三磷酸促使新生

33、RNA鏈從三元轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中解離出來，從而終止轉(zhuǎn)錄。 RNA Pol轉(zhuǎn)錄DNA 因子附著到RNA 識別位點(diǎn)上 因子跟在RNAPol 后沿RNA移動 RNA Pol在終止位 點(diǎn)停下，并被因 子追上 在轉(zhuǎn)錄泡中因子 使DNA-RNA雜種雙 鏈解開 轉(zhuǎn)錄終止,釋放出 RNA Pol,子 和 RNA返回真核生物的轉(zhuǎn)錄終止 真核生物的轉(zhuǎn)錄終止，是和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)的。真核生物mRNA帶有聚腺苷酸（poly A）尾巴的結(jié)構(gòu)，是轉(zhuǎn)錄后才加進(jìn)去的，因為在模板鏈上沒有相應(yīng)的聚胸苷酸（poly dT）。 轉(zhuǎn)錄不是在poly A的位置上終止，而是超出數(shù)百個乃至上千個核苷酸后才停頓。已發(fā)現(xiàn)，在模板鏈讀碼框架的3端之后

34、，常有一組共同序列AATAAA，再下游還有相當(dāng)多的CT序列。這些序列稱為轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)。 轉(zhuǎn)錄越過修飾點(diǎn)后，mRNA在修飾點(diǎn)處被切斷，隨即加入poly A尾及5-帽子結(jié)構(gòu)。余下的RNA雖繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，但很快被RNA酶降解。 轉(zhuǎn)錄的基本過程轉(zhuǎn)錄的抑制（p83,表3-7） DNA模板功能抑制劑 放線菌素D RNA聚合酶抑制劑 利福霉素、利迪鏈霉素、 -鵝膏蕈堿 嘌呤和嘧啶類似物，抑制核酸前體合成。 基本概念 轉(zhuǎn)錄起始： RNA聚合酶、啟動子 轉(zhuǎn)錄的基本過程原核生物與真核生物mRNA的特征比較轉(zhuǎn)錄后加工 RNA合成與DNA合成異同點(diǎn)Contents四、原核生物與真核生物mRNA的特征比較1、原核生物m

35、RNA的特征 半衰期短 多以多順反子的形式存在 （原核）多順反子mRNA：編碼多個蛋白質(zhì)的mRNA。（真核）單順反子mRNA：只編碼一個蛋白質(zhì)的mRNA。 結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因Z： -半乳糖苷酶半乳糖苷酶Y： 透過酶透過酶A：乙?；D(zhuǎn)移酶：乙?；D(zhuǎn)移酶ZYAOPDNA 5 端無“帽子”結(jié)構(gòu)， 3 端沒有或只有較短的poly（A ）結(jié)構(gòu)。SD序列：mRNA中用于結(jié)合原核生物核糖體的序列。 2、真核生物mRNA的特征 5 端存在“帽子”結(jié)構(gòu)多數(shù)mRNA 3 端具有poly（A ）尾巴（組蛋白除外）以單順反子的形式存在“基因”的分子生物學(xué)定義：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。原核生物和

36、真核生物mRNA結(jié)構(gòu)的比較 基本概念 轉(zhuǎn)錄起始： RNA聚合酶、啟動子 轉(zhuǎn)錄的基本過程 原核生物與真核生物mRNA的特征比較 RNA合成與DNA合成異同點(diǎn) 轉(zhuǎn)錄后加工Contents五、RNA合成與DNA合成異同點(diǎn)相同點(diǎn)：1、都以DNA鏈作為模板2、合成的方向均為53 3、聚合反應(yīng)均是通過核苷酸之間形成的3,5-磷酸二酯鍵，使核苷酸鏈延長。不同點(diǎn)：復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板兩條鏈均復(fù)制模板鏈轉(zhuǎn)錄（不對稱轉(zhuǎn)錄）原料dNTPNTP酶DNA聚合酶RNA聚合酶產(chǎn)物子代雙鏈DNA（半保留復(fù)制）mRNA， tRNA， rRNA配對A-T；G-CA-U；T-A；G-C引物RNA引物無 基本概念 轉(zhuǎn)錄起始： RNA聚合酶、

37、啟動子 轉(zhuǎn)錄的基本過程 原核生物與真核生物mRNA的特征比較 RNA合成與DNA合成異同點(diǎn) 轉(zhuǎn)錄后加工Contents六、轉(zhuǎn)錄后加工 轉(zhuǎn)錄生成的轉(zhuǎn)錄生成的RNA，稱為初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。稱為初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。 無論在真核生物或原核生物中，初級轉(zhuǎn)無論在真核生物或原核生物中，初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物都經(jīng)過一定程度的修飾加工，才錄產(chǎn)物都經(jīng)過一定程度的修飾加工，才能表現(xiàn)其功能。能表現(xiàn)其功能。轉(zhuǎn)錄后的加工（轉(zhuǎn)錄后的加工（posttranscriptional modificationposttranscriptional modification）：經(jīng)過一定程度的加工使初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物變?yōu)槌墒斓霓D(zhuǎn)錄物（1）減少部分片段：如內(nèi)含子

38、的剪接；（2）增加部分片段：5加帽，3加poly(A),通過編輯加入一些堿基；（3）對某些堿基進(jìn)行甲基化等修飾。參與蛋白質(zhì)合成的tRNA和rRNA都不是最初的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物(1)它們的5端都是單磷酸，而原始的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物5應(yīng)是三磷酸；(2) 成熟分子比初始轉(zhuǎn)錄物小；(3) tRNA含有特殊的堿基，這些堿基只有通過一些化學(xué)修飾才可以得到。 二二 真核生物真核生物tRNA和和rRNA的加工的加工(1) tRNA的加工tRNA的加工分成3個階段(1) “斬頭”： 形成5末端；(2) “去尾”： 形成3-OH末端。缺CCA的tRNA要用tRNA核酸轉(zhuǎn)移酶加-CCA。 (3)修飾：通過甲基化酶，硫醇酶，假尿嘧啶核

39、苷化酶等進(jìn)行修飾，如氨基酸臂的4-硫尿苷（4tU），D臂的2甲基鳥苷（2mG），TC臂的假尿苷（）和反密碼子環(huán)上的2異戊腺苷（2ipA)(1)真核的前體分子tRNA是單順反子，但成簇排列，基因間有間隔區(qū)；(2)真核tRNA基因一般都比原核tRNA基因多得多，如酵母約有400個tRNA基因；(3) 5端單磷酸核苷酸，表明已被加工過；(4) tRNA的前體分子中含有內(nèi)含子tRNAtRNA的加工的加工初級產(chǎn)物中有初級產(chǎn)物中有5端的端的16個堿基和反密碼子后的個堿基和反密碼子后的14個堿基需要去除。個堿基需要去除。 甲基化甲基化 還原還原 核苷內(nèi)的核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)轉(zhuǎn)位反應(yīng) 脫氨反應(yīng)脫氨反應(yīng) 3 3端加

40、端加上上CCA-OHCCA-OHtRNA的轉(zhuǎn)錄后加工的轉(zhuǎn)錄后加工tRNA前體前體RNA pol TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNARNAaseP、內(nèi)切酶內(nèi)切酶tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶、核苷酸轉(zhuǎn)移酶、連接酶連接酶ATPADP堿基修飾堿基修飾（2）還原反應(yīng)）還原反應(yīng) 如：如：U DHU （3）核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)）核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng) 如：如：U （4）脫氨反應(yīng)）脫氨反應(yīng) 如：如：A I 如：如：A Am（1）甲基化）甲基化（1 1）（1 1）（3 3）（2 2）（4 4） 真核tRNA的加工和原核的區(qū)別(1)真核tRNA前體中無二聚體和多聚體；(2)增加了剪接內(nèi)含子的過程；(3)都要加CCA

41、。( (1) 1) 原核生物原核生物rRNArRNA的加工的加工 真核生物真核生物rRNArRNA的加工的加工真核細(xì)胞中rRNA的加工途徑(1) (1) 切除切除55端的前導(dǎo)序列；端的前導(dǎo)序列；(2) (2) 從從4141S S的中間產(chǎn)物中先切下的中間產(chǎn)物中先切下1818S S的片段。的片段。(3) (3) 部分退火，形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)；部分退火，形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)；(4) (4) 最后修正。最后修正。四膜蟲四膜蟲rRNA的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)四膜蟲四膜蟲rRNA內(nèi)含子的二級結(jié)構(gòu)內(nèi)含子的二級結(jié)構(gòu)四膜蟲四膜蟲rRNA的剪接采用的剪接采用自我剪接自我剪接方式方式5 -端核苷酸序列端核苷酸序列 5端加帽 3端加尾 RNA

42、的剪接 RNA的編輯mRNA的加工 5端的一個核苷酸總是7-甲基鳥核苷三磷酸（m7Gppp）。mRNA5端的這種結(jié)構(gòu)稱為帽子（cap）。1、在5端加帽 m7Gppp鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶5 pppGp5 GpppGppppG ppi鳥苷酸鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶5 m7GpppGp甲基轉(zhuǎn)移酶甲基轉(zhuǎn)移酶SAM帽帽子子結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的生生成成5 ppGp磷酸酶磷酸酶 Pi帽子覆蓋了帽子覆蓋了mRNA的的5端，它可在幾個位點(diǎn)被甲基化端，它可在幾個位點(diǎn)被甲基化GAAGuanine-7-methyl-transferase2-O-methyl-transferaseCap 01015%100%真核生物真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄

43、后加工的轉(zhuǎn)錄后加工 5和和3首尾的修飾首尾的修飾 剪接剪接5加帽加帽 轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的第一個核苷轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的第一個核苷酸酸pppGpppG水解成水解成5 5- -ppGppG或或5 5- -pGpG 與另一個三磷酸鳥苷生與另一個三磷酸鳥苷生成成三磷酸雙鳥苷三磷酸雙鳥苷 第二個鳥嘌呤被甲基化第二個鳥嘌呤被甲基化 加帽出現(xiàn)在加帽出現(xiàn)在hnRNAhnRNA中，說中，說明可能在細(xì)胞核中完成，明可能在細(xì)胞核中完成，并在剪接之前。并在剪接之前。 帽子結(jié)構(gòu)功能： 能被核糖體小亞基識別，促使mRNA和核糖體的結(jié)合； m7Gppp結(jié)構(gòu)能有效地封閉mRNA 5末端，以保護(hù)mRNA免受5核酸外切酶的降解，增強(qiáng)mRNA的穩(wěn)定

44、。 真核生物真核生物mRNAmRNA中中poly Apoly A的出現(xiàn)是不依賴于的出現(xiàn)是不依賴于DNADNA模板的。模板的。 加入加入poly Apoly A之前，先由核酸外切酶切去之前，先由核酸外切酶切去3 3末末端一些過剩的核苷酸，然后加入端一些過剩的核苷酸，然后加入polyApolyA。 3 3端修飾也是在細(xì)胞核中，在剪接之前進(jìn)行端修飾也是在細(xì)胞核中，在剪接之前進(jìn)行的。的。 P Poly Aoly A的有無與長短，是維持的有無與長短，是維持mRNAmRNA作為翻譯作為翻譯模板的活性，以及增加模板的活性，以及增加mRNAmRNA本身的穩(wěn)定性。本身的穩(wěn)定性。2、3端加尾 2、3端加尾 多聚腺

45、苷酸尾巴AAUAAA：準(zhǔn)確切割加poly（A）多聚腺苷酸尾巴功能：提高了mRNA在細(xì)胞質(zhì)中的穩(wěn)定性。3 3 mRNA的剪接的剪接1. hnRNA 和和 snRNA 核內(nèi)的初級核內(nèi)的初級mRNA稱為稱為雜化核雜化核RNA (hetero-nuclear RNA, hnRNA) snRNA (small nuclear RNA)核內(nèi)的蛋白質(zhì)核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核酸蛋白體小分子核糖核酸蛋白體（并接體（并接體, , splicesome）snRNA真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個編碼區(qū)和非真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編

46、碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因。的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因。 斷裂基因斷裂基因(splite gene)CABD編碼區(qū)編碼區(qū) A、B、C、D非編碼區(qū)非編碼區(qū) 外顯子外顯子(exon)和內(nèi)含子和內(nèi)含子(intron) 外顯子外顯子在斷裂基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn)，在斷裂基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn)，并表達(dá)為成熟并表達(dá)為成熟RNA的核酸序列。的核酸序列。 內(nèi)含子內(nèi)含子隔斷基因的線性表達(dá)而在剪接過程中被隔斷基因的線性表達(dá)而在剪接過程中被除去的核酸序列。除去的核酸序列。 雞卵清蛋白雞卵清蛋白基因基因hnRNA首、尾

47、修飾首、尾修飾hnRNA剪接剪接成熟的成熟的mRNA雞雞卵卵清清蛋蛋白白基基因因及及其其轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄、錄、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄后后修修飾飾雞卵清蛋白成熟雞卵清蛋白成熟mRNA與與DNA雜交電鏡圖雜交電鏡圖DNAmRNA真核細(xì)胞真核細(xì)胞mRNA的剪接的剪接 DNADNA模板與模板與hnRNAhnRNA是完全配對的，是完全配對的，而成熟的而成熟的mRNAmRNA與與hnRNAhnRNA或或DNADNA雜交雜交都只是部分配對。都只是部分配對。 因此真核生物的因此真核生物的基因有基因有斷裂性。斷裂性。內(nèi)含子的分類內(nèi)含子的分類 根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常把內(nèi)含根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常把內(nèi)含子分為子分為4 4

48、類。類。 I I：主要存在于線粒體、葉綠體及某些低等真主要存在于線粒體、葉綠體及某些低等真核生物的核生物的 rRNA基因；基因；II II：也發(fā)現(xiàn)于線粒體、葉綠體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是也發(fā)現(xiàn)于線粒體、葉綠體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是mRNA； IIIIII：是常見的形成套索結(jié)構(gòu)后剪接，大多數(shù)是常見的形成套索結(jié)構(gòu)后剪接，大多數(shù)mRNA基因有此類內(nèi)含子；基因有此類內(nèi)含子； IVIV：是是tRNA基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中的內(nèi)基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中的內(nèi)含子，剪接過程需酶及含子，剪接過程需酶及ATP。核酶具有催化功能的RNA酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)這一概念根深蒂固.但是美國科羅拉多大學(xué)的Cech等人的出色工作卻從根本上改變了人們的這一認(rèn)

49、識.他們闡明了四膜蟲(Tetrahymena) 35sRNA的拼接機(jī)制,并證明了L-19分子具有polyc聚合酶活性.從此人們開始認(rèn)識到某些RNA也具有酶的功能功能.這些能夠催化RNA剪接的由RNA組成的酶被稱作“核酶”(ribozyme).從廣義上講,核糖體也是一種核酶核酶.正是由于發(fā)現(xiàn)了核酶核酶,Cech與Altman分享了1989年的諾貝爾化學(xué)獎.如今,人們對核酶核酶的結(jié)構(gòu)和催化機(jī)理的研究已經(jīng)比較深人,在應(yīng)用方面也取得了很大的進(jìn)展，如可以通過.核酶參與I、II類內(nèi)含子的剪接：自我剪接I、類內(nèi)含子中，已發(fā)現(xiàn)相當(dāng)一部分是屬于自身剪接內(nèi)含子，由RNA分子起酶的作用而催化剪接 I類內(nèi)含子的剪接機(jī)

50、制：轉(zhuǎn)酯反應(yīng)(transesterification) 酯鍵從一個位置轉(zhuǎn)移到另一個位置，需鳥苷的輔助。（p99 圖3-27）II類內(nèi)含子的剪接機(jī)制：無需鳥苷的輔助，但需鎂離子的存在。分枝點(diǎn)A的2-O 對5端交界處的磷酸二酯鍵發(fā)動親核進(jìn)攻，產(chǎn)生了套索（lariat）結(jié)構(gòu)（p100 圖3-28）生物體內(nèi)內(nèi)含子的主要類型：GU-AG、AU-AC、類內(nèi)含子、類內(nèi)含子P98 表3-11參與RNA剪接的物質(zhì) ： snRNA（核內(nèi)小分子RNA） snRNP（與snRNA結(jié)合的核蛋白） U1 snoRNA識別前體的識別前體的5位點(diǎn)，位點(diǎn)，U2AF識別識別3位點(diǎn)，引導(dǎo)位點(diǎn)，引導(dǎo)U2 snRNP與分與分支點(diǎn)相結(jié)合

51、，形成剪接前體；支點(diǎn)相結(jié)合，形成剪接前體；UACUACA - AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA - AGUGU6E1E2U1、U4剪接前體進(jìn)一步與剪接前體進(jìn)一步與U4/U5/U6 snRNP結(jié)合，形成結(jié)合，形成60S的剪接體的剪接體U2U5最簡單的核酶二級結(jié)構(gòu)最簡單的核酶二級結(jié)構(gòu)槌頭狀結(jié)構(gòu)槌頭狀結(jié)構(gòu)(hammerhead structure)底物部分底物部分通常為通常為60個核苷酸左右個核苷酸左右同一分子上包括有催化同一分子上包括有催化部份和底物部份部份和底物部份 催化部份和底物部份組催化部份和底物部份組成錘頭結(jié)構(gòu)成錘頭結(jié)構(gòu) 除除rRNA外，外，tRNA、mRNA的加工也可采用的加工也可采用自我剪接方式。自我剪接方式。 4、RNA的編輯 編輯編輯