第二十四章RNA的生物合成

1、2012年 王鏡巖版生物化學考研參考筆記 - 16 -安雨（整理）RNA的生物合成RNA的生物合成包括轉錄和RNA的復制。轉錄（transcription）：以一段DNA的遺傳信息為模板，在RNA聚合酶作用下，合成出對應的RNA的過程，或在DNA指導下合成RNA。轉錄產(chǎn)物：mRNA 、rRNA、 tRNA、小RNA除某些病毒基因組RNA外，絕大多數(shù)RNA分子都來自DNA轉錄的產(chǎn)物。轉錄研究的主要問題RNA聚合酶 轉錄過程 轉錄后加工 轉錄的調控是基本內容，是目前研究的焦點，轉錄調控是基因調控的核心。轉錄與DNA復制的異同：相同：要有模板，新鏈延伸方向53，堿基的加入嚴格遵循堿基配對原則。相異：

2、復制需要引物，轉錄不需引物。 轉錄時，模板DNA的信息全保留，復制時模板信息是半保留。 轉錄時，RNA聚合酶只有53聚合作用，無53及35外切活性。轉錄是基因表達的第一步，也是最關鍵的一步。基因表達的終產(chǎn)物：RNA 蛋白質轉錄過程涉及兩個方面RNA合成的酶學過程RNA合成的起始信號和終止信號，即DNA分子上的特定序列。DNA正鏈：與mRNA序列相同的DNA鏈。 負鏈：與正鏈互補的DNA鏈。轉錄單位的起點核苷酸為+1，起點右邊為下游（轉錄區(qū)），轉錄起點左側為上游，用負數(shù)表示：-1，-2，-3。第一節(jié) DNA指導的RNA合成（轉錄）RNA鏈的轉錄，起始于DNA模板的一個特定位點，并在另一位點終止，

3、此轉錄區(qū)域稱為一個轉錄單位。一個轉錄單位可以是一個基因（真核），也可以是多個基因（原核）?；虻霓D錄是有選擇性的，細胞不同生長發(fā)育階段和細胞環(huán)境條件的改變，將轉錄不同的基因。轉錄的起始由DNA上的啟動子區(qū)控制，轉錄的終止由DNA上的終止子控制，轉錄是通過DNA指導的RNA聚合酶來實現(xiàn)的。一、 RNA聚合酶RNA合成的基本特征底物：NTP（ATP、GTP、CTP、UTP）RNA鏈生長方向：53不需引物需DNA模板反應：1、 E.coli RNA聚合酶（原核）E.coli和其它原核細胞一樣，只有一種RNA聚合酶，合成各種RNA（mRNA、tRNA、rRNA）。一個E.coli細胞中約有7000個R

4、NA聚合酶分子，在任一時刻，大部分聚合酶（5000左右）正在參與RNA的合成，具體數(shù)量依生長條件而定。E.coli RNA聚合酶全酶|（holoenzyme）分子量46萬Da，由六個亞基組成，2 ，另有兩個Zn2+。無亞基的酶叫核心酶，核心酶只能使已開始合成的RNA鏈延長，而不具備起始合成活性，加入亞基后，全酶才具有起始合成RNA的能力，因此，亞基稱為起始因子。E.coli RNA聚合酶各亞基的大小與功能：亞基亞基數(shù)分子量（KD）基因功能1160rpoC與模板DNA結合1150rpoB與核苷酸結合，起始和催化部位。170rpoD起始識別因子237rpoA與DNA上啟動子結合19-不詳不同的細菌

5、，、亞基分子量變化不大，亞基分子量變化較大，44KD92KD。亞基的功能：核心酶在DNA上滑動，亞基能增加酶與DNA啟動子的結合常數(shù)，增加停留時間，使聚合酶迅速找到啟動子并與之結合，亞基本身無催化活性。不同的因子識別不同的啟動子，從而表達不同的基因。不同的原核生物，都具有相同的核心酶，但亞基有所差別，這決定了原核基因表達的選擇性。RNA聚合酶的催化活性：RNA聚合酶以完整的雙鏈DNA為模板，轉錄時DNA的雙鏈結構部分解開，轉錄后DNA仍然保持雙鏈的結構。P360 圖20-1RNA聚合酶的活性中心核心酶覆蓋60bp的DNA區(qū)域，其中解鏈部分17bp左右，RNA-DNA雜合鏈約12bp。純的RNA

6、聚合酶，在離體條件下可轉錄雙鏈DNA，但在體內，DNA的兩條鏈中只有一條可用于轉錄，這可能是由于RNA聚合酶在分離時丟失了亞基引起的。解旋和重新螺旋化也是RNA聚合酶的內在特性，在酶的前端解螺旋，在后端以相反方向重新螺旋化，活體狀況中，可能還有其它酶活性來幫助調整DNA的拓撲學性質。37時，RNA聚合酶的聚合速度可達40100個核苷酸/秒2、 真核生物RNA聚合酶真核生物的轉錄機制要復雜得多，有三種細胞核內的RNA聚合酶：RNA聚合酶I轉錄rRNA，RNA聚合酶II轉錄mRNA，RNA聚合酶III轉錄tRNA和其它小分子RNA。這三種RNA聚合酶分子量都在50萬左右，亞基數(shù)分別為6-15。P3

7、62 表20-3 真核生物RNA聚合酶的分類、分布及各自的功能動物、植物、昆蟲等不同來源的細胞，RNApol的活性都可被低濃度的-鵝膏蕈堿抑制，而RNApol不受抑制。動物RNApol受高濃度的-鵝膏蕈堿抑制，而酵母、昆蟲的RNApol不受抑制。除了細胞核RNA聚合酶外，還分離到線粒體和葉綠體RNA聚合酶，它們的結構簡單，能轉錄所有種類的RNA，類似于細菌RNA聚合酶。3、 噬菌體T3和T7編碼的RNA聚合酶僅為一條分子量11KD的多肽鏈，這些聚合酶只需要識別噬菌體DNA的少數(shù)啟動子，并無選擇地與其作用，37時的聚合速度200nt/秒。二、 RNA聚合酶催化的轉錄過程（E.coli）P361

8、圖20-21、 起始RNA聚合酶結合到DNA雙鏈的特定部位，局部解開雙螺旋，第一個核苷酸摻入轉錄起始位點，從此開始RNA鏈的延伸。在新合成的RNA鏈的5末端，通常為帶有三個磷酸基團的鳥苷或腺苷（pppG或pppA），即合成的第一個底物是GTP或ATP。起始過程中，因子起關鍵作用，它能使聚合酶迅速地與DNA的啟動子結合，亞基與結合時，亞基的構象有利于核心酶與啟動子緊密結合，。正鏈：與mRNA序列相同的兩、鏈。負鏈：模板鏈。轉錄起點是+1，上游是-1。2、 延長轉錄起始后，亞基釋放，離開核心酶，使核心酶的亞基構象變化，與DNA模板親和力下降，在DNA上移動速度加快，使RNA鏈不斷延長。轉錄起始后，

9、亞基便從全酶中解離出來，然后nusA亞基結合到核心酶上，由nusA亞基識別序列序列。3、 終止RNA聚合酶到達轉錄終止點時，在終止輔助因子的幫助下，聚合反應停止，RNA鏈和聚合酶脫離DNA模板鏈，nusA又被亞基所取代。由此形成RNA聚合酶起始復合物與終止復合物兩種形式的循環(huán)。三、 啟動子和轉錄因子啟動子：RNA聚合酶識別、結合并開始轉錄所必需的一段DNA序列。轉錄因子：RNA聚合酶在進行轉錄時，常需要一些輔助因子（蛋白質）參與作用，此類蛋白質統(tǒng)稱為轉錄因子。足跡法和DNA測序法確定啟動子的序列結構。P363（一） 原核啟動子結構與功能分析比較上百種啟動子序列，發(fā)現(xiàn)不同的啟動子都存在保守的共同

10、序列，包括RNA聚合酶識別位點和結合位點。（1）、 -10序列（Pribnow框）在轉錄起點上游大約-10處，有一個6bp的保守序列TATAAT，稱Pribnow框。此段序列出現(xiàn)在-4到-13bp之間，每個位點的保守性在45%-100%。頻度： T89 A89 T50 A65 A65 T100據(jù)預測，Pribnow框中，一開始的TA和第6位最保守的T在結合RNA聚合酶時起十分重要的作用。目前認為，Pribnow框決定轉錄方向。酶在此部位與DNA結合形成穩(wěn)定的復合物，Pribnow框中DNA序列在轉錄方向上解開，形成開放型起始結構，它是RNA聚合酶牢固的結合位點，是啟動子的關鍵部位。RNA聚合酶

11、的結合，誘導富含AT的Pribnow框的雙鏈解開，然后進一步擴大成17個核苷酸長度的泡狀物，在泡狀物中RNA聚合酶從模板鏈開始轉錄RNA產(chǎn)物。（2）、 -35序列（Sexfama box）（識別區(qū)域）只含-10序列的DNA不能轉錄，在-10序列上游還有一個保守序列，其中心約在-35位置，稱為-35序列，此序列為RNA酶的識別區(qū)域。各堿基出現(xiàn)頻率如下：T85 T83 G81 A61 C69 A52 ，其中TTG十分保守。-35序列的功能：它是原核RNA聚合酶全酶依靠因子的初始識別位點。因此，-35序列對RNA聚合酶全酶有很高的親和性。-35序列的核苷酸結構，在很大程度上決定了啟動子的強度，RNA

12、聚合酶易識別強的啟動子。-35序列提供RNA聚合酶識別信號，-10序列有助于DNA局部雙鏈解開，啟動子結構的不對稱性決定了轉錄的方向。P364 圖20-4 原核型啟動子的結構（二） 真核啟動子真核基因的轉錄十分復雜，對啟動子的分析要比原核基因的困難得多。真核生物有三種RNA聚合酶：RNA聚合酶I、II、III，分別轉錄rRNA、mRNA、tRNA和小分子RNA，這三類聚合酶的啟動子各有其結構特點。1、 RNA聚合酶的啟動子RNA聚合酶的啟動子有三個保守區(qū)：（3）、 TATA框（Hogness框）中心在-25至-30，長度7bp左右。堿基頻率：T82 A97 A85 A63 （T37 ）A83

13、A50（T37 ）（全為A-T，少數(shù)含有一個G-C對）。此序列功能：使DNA雙鏈解開，并決定轉錄的起點位置，失去TATA框，轉錄將可能在許多位點上開始。TATA框的改變或缺失，直接影響DNA與酶的結合程度，會使轉錄起始點偏移，因此，TATA是絕大多數(shù)真核基因正確表達所必需的。由于RNA聚合酶分子有相對固定的空間結構，同此框的結合位點和轉錄反應催化位點的距離，決定了起始位點的正確選擇。啟動子特定序列和酶的正確結構，這兩者把酶置于一種正確的構象中，決定了識別的正確性和轉錄起始的正確性。（4）、 CAAT框中心在-75處，9bp，共有序列GGT（G）CAATCT功能：與RNA聚合酶結合。（5）、 G

14、C框在CAAT框上游，序列GGGCGG，與某些轉錄因子結合。CAAT和GC框均為上游序列，對轉錄的起始頻率有較大影響。2、 RNApol的啟動子RNApol的啟動子在轉錄區(qū)內部。P365圖20-5 由RNA聚合酶III轉錄的三個基因的啟動子四、 終止子和終止因子終止子：提供轉錄終止信號的一段DNA序列。終止因子：協(xié)助RNA聚合酶識別終止子的蛋白質輔助因子。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)轉錄，稱為通讀，這類引起抗終止作用的蛋白質稱為抗終止因子。終止子位于已轉錄的序列中，DNA的終止子可被RNA聚合酶本身或其輔助因子識別。P366圖20-61、 大腸桿菌中的兩類終止子P3

15、66圖20-6 所有原核生物的終止子在終止點之前都有一個回文結構，它轉錄出來的RNA可以形成一個頸環(huán)式的發(fā)莢結構。（6）、 不依賴于的終止子（簡單終止子）簡單終止子除具有發(fā)夾結構外，在終止點前有一寡聚U序列，回文對稱區(qū)通常有一段富含GC的序列。寡聚U序列可能提供信號使RNA聚合酶脫離模板。（7）、 依賴的終止子依賴的終止子，必需在因子存在時，才發(fā)生終止作用。終止點前無寡聚U序列，回文對稱區(qū)不富含GC。因子是55KD的蛋白質，可水解三磷酸核苷。2、 抗終止作用通讀往往發(fā)生在強啟動子、弱終止子的基因上?？菇K止作用常見于某些噬菌體的時序控制。早期基因于后基因之間以終止子相隔開，通過抗終止作用可以打開

16、后基因的表達。噬菌體前早期（immediate early）基因的產(chǎn)物N蛋白就是一種抗終止因子。它與RNA聚合酶作用使其在左右兩個終止子處發(fā)生通讀，從而表達晚早期（delayed early）基因。晚早期基因的產(chǎn)物Q蛋白也是一種抗終止因子，它能使晚早期基因得以表達。五、 轉錄過程的調節(jié)控制參閱P367轉錄過程的調節(jié)控制、P450基因表達的調節(jié)基因的表達是受到嚴格的調節(jié)控制的，轉錄水平的調控是關鍵的環(huán)節(jié)，轉錄調控主要發(fā)生在起始和終止階段。時序調控：生長、發(fā)育、分化、時間程序。適應調控：細胞內外環(huán)境改變?？晌挥诨虻纳嫌位蛳掠螀^(qū)或內含子中。操縱子：原核生物基因表達的協(xié)調單位，包括結構基因、調節(jié)基因

17、及由調節(jié)基因產(chǎn)物所識別的控制序列（啟動子、操縱基因）。增強子：真核生物、病毒的基因組內，對轉錄起增強作用的一段DNA序列。它具有長距離效應，與方向無關，只作用于同一條DNA鏈上的啟動子。轉錄水平的調控取決于調節(jié)因子（RNA或蛋白質）與啟動子、增強子、終止子之間的相互作用。（一） 原核生物的轉錄調控1、 操縱子模型調節(jié)基因的產(chǎn)物可以是負調節(jié)物（如阻遏蛋白），也可以是正調節(jié)物，它們與操縱基因作用，關閉或打開結構基因的表達2、 cAMP能促進許多原核生物的基因表達cAMP可以活化環(huán)腺苷酸受體蛋白（cAMP receptor protein，CRP），CRP作為一種廣譜性的正調節(jié)物，結合于被調控的啟動

18、子上，促進RNA聚合酶與啟動子的結合，從而促進轉錄的進行。葡萄糖效應：培養(yǎng)基中葡萄糖含量較高時，細菌首先利用葡萄糖，阻遏利用其它底物的酶類的合成。原因：葡萄糖的降解物可以抑制腺苷酸環(huán)化酶的活力，并激活磷酸脂酶，因而降低cAMP的水平，使這些酶的基因不能轉錄。因此，CRP又稱降解物基因活化蛋白（catabolite gene activator protein,CAP）。受cAMP-CRP調節(jié)的操縱子（既代謝降解物敏感的操縱子）包括許多負責糖類分解代謝的誘導性啟動子，如乳糖操縱子，半乳糖操縱子。，阿拉伯糖操縱子等，以及負責氨基酸合成代謝的可阻遏的操縱子，如Ile-Val操縱子（iLV）。調節(jié)子：

19、受一種一種調節(jié)蛋白所控制的幾個操縱子系統(tǒng)，這些操縱子通常都屬于同一個代謝途徑或與同一種功能有關。綜合性調節(jié)子：一種調節(jié)蛋白控制幾個不同代謝途徑的操縱子，如cAMP-CRP對各種分解代謝和合成代謝的調控系統(tǒng)。3、 衰減子的調控作用（二） 真核生物的轉錄調控第二節(jié) RNA轉錄后的加工RNA聚合酶合成的原初轉錄產(chǎn)物，要經(jīng)過剪切、修飾、拼接等過程，才能轉變成成熟的RNA分子，此過程稱RNA轉錄后的加工。（8）、 原核、真核的tRNA、rRNA（穩(wěn)定的RNA）細胞內的tRNA、rRNA相對穩(wěn)定，半衰期一般為幾個小時。所有的tRNA、rRNA都不是原初轉錄產(chǎn)物，都要經(jīng)過一系列的加工才能成為有活性的分子。a

20、. 原初轉錄產(chǎn)物的5是三磷酸（pppG、pppA），而成熟的tRNA、rRNA ，5是單磷酸。b. 成熟 tRNA、rRNA分子都比原初轉錄物小。c. 所有的tRNA分子，都有原初轉錄物所沒有的稀有堿基（A、G、C、U以外的堿基）。（9）、 真核的mRNA單順反子，多內含子。壽命比原核mRNA的長。內含子、內元（intron）：在原初轉錄物中，通過RNA拼接反應而被去除的RNA序列，或基因中與這種序列對應的DNA序列。外顯子、外元（exon）：原初轉錄物通過RNA拼接反應后，而保留于成熟RNA中的序列，或基因中與成熟RNA對應的DNA序列。（10）、 原核mRNA多順反子，半衰期只有幾分鐘。這

21、是原核生物重要的調控機制，如果一種酶或蛋白質不再需要時，只需簡單地關閉其mRNA的合成就行了。一、 原核生物RNA的加工在原核生物中，rRNA基因與某些tRNA基因組成混合操縱子，可提高效率、節(jié)省空間（增加有效信息）。其它的tRNA基因也成簇存在，并與編碼蛋白質的基因組成操縱子，它們在形式多順反子轉錄物后，斷裂成為rRNA和tRNA的前體，然后進一步加工成熟。1、 原核rRNA前體的加工（E.coli）P 370圖20-7 E.coli rRNA前體的加工E.coli共有三種rRNA5S rRNA 120b16S rRNA 1541b23S rRNA 2904brRNA原初轉錄物含6300個核

22、苷酸，約30S。大腸桿菌有7個rRNA的轉錄單位（操縱子），它們分散在基因組的各處。每個轉錄單位由16SrRNA、23SrRNA、5SrRNSA以及一個或幾個tRNA基因所組成。每個操縱子中tRNA基因的種類、數(shù)量和位置都各不相同。RNAase是一種rRNA、多順反子mRNA加工的內切酶，識別特定的RNA雙螺旋區(qū)。RNAase E也可識別P5（5SrRNA前體）兩端形成的雙螺旋區(qū)。2、 原核tRNA前體的加工 P371圖20-8E.coli染色體基因組有60個tRNA基因，即某種a.a.的tRNA基因不止一個拷貝。tRNA基因大多成簇存在，或與rRNA基因，或與蛋白質基因組成混合轉錄單位。tR

23、NA前體加工步驟a. 核酸內切酶(RNAaseP、RNAaseF)在tRNA兩端切斷。b. 核酸外切酶(RNAaseD)從3端逐個切去附加序列。c. 在tRNA3端加上-CCA-OH。tRNA核苷酰轉移酶d. 核苷的修飾（修飾酶）：甲基化酶 / S-腺苷蛋氨酸（SAM），假尿苷合成酶。（11）、 RNAase P能識別空間結構，很干凈地切除tRNA前體的5端。含有蛋白質和RNA（M1 RNA）兩部分。M1 RNA含375nt，在某些條件下，（提高Mg2+、或加入胺類），RNAase P的RNA能單獨地切斷tRNA前體的5端序列。（12）、 RNAaseF不干凈地切除tRNA前體的3端序列，需要

24、RNAase D進一步修剪。3、 原核mRNA前體的加工由單順反子構成mRNA，一般不需加工，一經(jīng)轉錄，即可直接進行翻譯。有些多順反子構成的mRNA，須由核酸內切酶切成較小的mRNA，然后再進行翻譯。例：核糖體大亞基蛋白L10、L7、L12與RNA聚合酶、亞基的基因組成混合操縱子。它在轉錄出多順反子mRNA后，由RNAase將核糖體蛋白質基因與聚合酶亞基基因的mRNA切開，然后各自翻譯。該加工過程的意義：可對mRNA的翻譯進行調節(jié)，核糖體蛋白質的合成必須適應于rRNA的合成水平，而細胞內RNA聚合酶的合成水平則要低得多。兩者切開，有利于各自的翻譯調控。二、 真核生物RNA的加工真核rRNA、t

25、RNA前體的加工過程與原核的很相似，但mRNA的加工過程與原核的有很大不同。1、 真核rRNA前體的加工真核生物核糖體的小亞基含：16-18S rRNA，大亞基含：26-28S r RNA、5S rRNA、5.8S rRNA（特有）。真核rRNA基因拷貝數(shù)較多，幾十至幾千個之間。真核rRNA基因也成簇排列在一起，18S、5.8S、28S rRNA基因組成一個轉錄單位，彼此被間隔區(qū)分開，由RNA聚合酶I轉錄生成一個長的rRNA前體。5SrRNA基因也成簇排列，間隔區(qū)不被轉錄，由RNA聚合酶III轉錄后經(jīng)適當加工。哺乳動物：45SrRNA前體，含18S、5.8S、28S rRNA果蠅：38SrRN

26、A前體，含18S、5.8S、28S rRNA酵母：37SrRNA 前體，17S、5.8S、26S rRNArRNA在成熟過程中可被甲基化，位點主要在核糖2-OH上。真核rRNA甲基化程度比原核的高，約1-2%的核苷酸被甲基化。真核生物的核仁是rRNA合成、加工和裝配成核糖體的場所，大、小亞基分別組裝后，通過核孔轉移到胞質中參與核糖體循環(huán)。2、 真核tRNA前體的加工真核tRNA基因的數(shù)目比原核tRNA的要多的多。例如，E.coli有60個tRNA基因，啤酒酵母250個，果蠅850個，爪蟾1150個，人1300個。真核tRNA基因也成簇排列，被間隔區(qū)分開，tRNA基因由RNA聚合酶轉錄。真核tR

27、NA前體的剪切、修飾過程與原核相似。3、 真核生物mRNA前體的加工mRNA原初轉錄物是分子量很大的前體，在核內加工過程中形成分子大小不等的中間產(chǎn)物，它們被稱為核內不均一RNA（hn RNA）。其中，約有25%可轉變成成熟的mRNA。hnRNA半壽期很短，比細胞質中的mRNA更不穩(wěn)定，一般在幾分鐘至1小時。而細胞質mRNA的半壽期為1-10小時，神經(jīng)細胞mRNA最長可達數(shù)年。hnRNA轉變成mRNA的加工過程主要包括：a. 5末端形成帽子結構b. 3末端切斷并加上polyAc. 剪接除去內含子對應的序列d. 甲基化（13）、 5末端加帽反應步驟P 374RNA三磷酸酶，mRNA鳥苷酰轉移酶，m

28、RNA（鳥嘌呤-7）甲基轉移酶，mRNA（核苷-2）甲基轉移酶。由于甲基化的程度不同，有三種類型的帽子：CAP O型，CAP I型，CAP II型。5帽子也出現(xiàn)于hnRNA，說明加帽過程可能在轉錄的早期階段或轉錄終止前就已完成。5帽子的功能a. 在翻譯過程中起信號識別作用，協(xié)助核糖體與mRNA結合，使翻譯從AUG開始。b. 保護mRNA，避免5端受核酸外切酶的降解。（14）、 3端加polyA hnRNA鏈由RNAase切斷，由多聚腺苷酸聚合酶催化，加上polyA，ATP為供體。加尾信號：AATAAA、YGTGTGYY（Y為嘧啶）。高等真核生物和病毒的mRNA在靠近3端區(qū)都有一段非常保守的序列

29、AAUAAA，這一序列離多聚腺苷酸加入位點的距離在11-30nt范圍之內。核內hnRNA的3端也有多聚腺苷酸，表明加尾過程早在核內已經(jīng)完成。hnRNA中的poly（A）比mRNA略長，平均150-200nt。polyA的功能a. 防止核酸外切酶對mRNA信息序列的降解，起緩沖作用。b. 與mRNA從細胞核轉移到細胞質有關。3脫氧腺苷（既冬蟲夏草素）是多聚腺苷酸化的特異抑制劑，但它不抑制hnRNA的轉錄。（15）、 mRNA甲基化某些真核mRNA內部有甲基化的位點，主要是在N6-甲基腺嘌呤（m6A）。三、 RNA的拼接和催化作用（內含子的切除）多數(shù)真核基因是斷裂基因，其轉錄產(chǎn)物通過拼接，去除內含

30、子，使編碼區(qū)（外顯子）成為連續(xù)序列。有些內含子可以催化自身的拼接（self-splicing）,有些內含子需要在有關酶的作用下才能拼接。1、 tRNA前體的拼接酵母tRNA約有400個基因，有內含子的基因約占1/10，內含子長度14-46bp，沒有保守性。切除內含子的酶識別的是tRNA的二級結構，而不是什么保守序列。拼接過程：第一步切除內含子，第二步RNA連接酶將兩個tRNA半分子連接。P375圖20-9酵母tRNAPhe及其前體的結構P376圖20-10酵母和植物tRNA前體的拼接過程2、 四膜蟲rRNA前體的自我拼接四膜蟲35S rRNA前體，經(jīng)加工可以生成5.8S 、17S和26SrRN

31、A。某些品系的四膜蟲在其26SrRNA基因中有一個內含子，35S rRNA前體需要拼接除去內含子。該拼接過程只需一價和二價陽離子和鳥苷酸(提供3-OH)，無需能量和酶。P377圖20-11四膜蟲rRNA的拼接3、 mRNA前體的拼接真核生物所有編碼蛋白質的核結構基因，其內含子的左端均為GT，右端均為AG。此規(guī)律稱GT-AG規(guī)律（對于mRNA就是GU-AG，此規(guī)律不適合于線粒體、葉綠體的內含子，也不適合于tRNA和某些rRNA的核結構基因）外顯子內含子A64G73 G100T100A62A68G84T63 6Py74-84NC65A100G100 N外顯子酵母核基因的內含子在靠近3端還有一個保守

32、序列，與5端序列互補，稱為TACTAAC box，也與拼接有關。真核細胞內存在許多種類的小分子RNA，大小在100-300nt，有些由聚合酶III轉錄，有些由聚合酶II轉錄。核內小RNA（snRNA）主要存在于核內，細胞質小RNA（scRNA）主要存在于細胞質。重要的snRNA有U系列snRNA，因其尿嘧啶含量高而得名。U系列snRNA通常都與多肽或蛋白質結合形成核糖核蛋白顆粒（RNP）。U-snRNA參與hnRNA的拼接過程。U3-snRNA與rRNA前體的加工有關，U1、U2、U4、U5、U6可能都與hnRNA的加工有關。P378 圖20-12 U1-snRNA的5端序列與hnRNA內含子

33、拼接處的序列互補P379圖20-13 hnRNA的拼接過程真核生物編碼蛋白質的核基因的內含子屬于II類內含子（反式剪接）四、 RNA的催化功能 P3771、 I類內含子的自我剪接（順式剪接）I類內含子包括四膜蟲rRNA的內含子，幾種酵母線粒體的內含子，噬菌體T4胸苷酸合成酶的內含子等。這些內含子有較大的同源性，可自我拼接。1981，Cech（美國），四膜蟲rRNA前體（約6400nt）能自動切除413個nt的內含子，然后加工生成5.8S、17S、26S rRNA。1984，Apirion（美國），噬菌體T4的RNA可以在沒有蛋白質參與下自我斷裂，由215nt前體鏈切下76nt 。2、 獨具催化

34、活性的小分子RNA1984，Altman，Pace（美國），細菌加工tRNA前體的酶RNAase P中的M1RNA（375nt）在高濃度的Mg2+或胺類存在時能單獨切下tRNA前體的5端。1，4-葡聚糖分支酶中的RNA（31nt）也單獨具有分支酶活力。真核的U-snRNA催化rRNA前體、hnRNA前體的加工。第三節(jié) RNA的復制有些RNA病毒，進入寄主細胞后，借助復制酶而進行RNA病毒的復制。從感染RNA病毒的細胞中可以分離出RNA復制酶，這些RNA復制酶的模板特異性很強，只識別病毒自身的RNA，它以病毒RNA為模板，合成與模板性質相同的RNA。一、 噬菌體QRNA的復制噬菌體Q：直徑20n

35、m，正十二面體，含30%RNA，其余為蛋白質，單鏈RNA，4500個核苷酸，編碼3-4個蛋白質。結構：5端成熟蛋白（A或A2蛋白）外殼蛋白（或A1蛋白）復制酶亞基3端Q復制酶：四個亞基，只有是自己編碼，其余三個亞基來自寄主細胞。P380 表20-4 Q復制酶亞基的性質和功能進入E.coli細胞后，其RNA即為mRNA，可以直接合成與病毒繁殖有關的蛋白質（復制酶亞基）。QRNA的復制過程：P381 圖20-14噬菌體QRNA的復制過程：在Q特異的復制酶合成并裝備好后就開始病毒RNA的復制。QRNA翻譯和復制的自我調節(jié)：P381圖20-15QRNA的高級結構（尤其是雙螺旋區(qū)的結構）參與翻譯的調節(jié)控制：（1） 只有剛復制的QRNA，成熟蛋白基因才能翻譯。（2） 核糖體能直接啟動外殼蛋白基因的翻譯（3） 復制酶亞基基因只有在外殼蛋白合成時雙鏈打開才能進行翻譯。QRNA的翻譯、復制受寄主細胞調節(jié)，以正鏈RNA為模板復制負鏈RNA時，另需寄主細胞的HF和HF因子。而以負鏈RNA 為模板復制正鏈RNA時，不需這兩個因子，感染后期大量合成的是正鏈RNA。二、 病毒RNA復制的主要方式