第36章 RNA 的生物合成及調(diào)控

1、第三十六章 RNA 的生物合成及調(diào)控第一節(jié) DNA 指導(dǎo)下RNA 的合成一、DNA 指導(dǎo)的RNA 聚合酶原核生物的RNA聚合酶由2構(gòu)成核心酶，為起始因子，因子引導(dǎo)RNA聚合酶穩(wěn)定地結(jié)合到DNA的啟動(dòng)子上，不同的菌種因子的大小差別很大,不同的因子可以識(shí)別不同的啟動(dòng)子，亞基借助疏水作用與DNA結(jié)合,亞基是堿性蛋白，借助靜電作用與DNA結(jié)合，構(gòu)成RNA聚合酶的催化中心，亞基與啟動(dòng)子上游元件和活化因子結(jié)合，促進(jìn)酶的裝配，因子參與某些基因轉(zhuǎn)錄的終止。真核生物的RNA聚合酶對(duì)-鵝膏蕈堿不敏感，轉(zhuǎn)錄45S rRNA前體，經(jīng)加工產(chǎn)生5.8S rRNA，18S rRNA 和28S rRNA； RNA聚合酶對(duì)-鵝

2、膏蕈堿敏感，轉(zhuǎn)錄編碼蛋白質(zhì)的基因和大多數(shù)snRNA；RNA聚合酶 對(duì)-鵝膏蕈堿中等敏感，轉(zhuǎn)錄小RNA，包括tRNA，5S rRNA， snRNA和scRNA 。轉(zhuǎn)錄的步驟研究轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)的方法：足跡法二、啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子原核生物的啟動(dòng)真核生物RNA聚合酶啟動(dòng)子的共有序列RNA聚合酶基本啟動(dòng)子的共有序列TATA位于-25至 -30，轉(zhuǎn)錄起始部位有一保守序列PyPyA*NT（A）PyPy, 其中的Py表示嘧啶，*表示+1位點(diǎn)。上游調(diào)控元件包括CAAT框，GC框和八聚體框等，位置不很確定，不同的細(xì)胞可以有不同的上游調(diào)控元件，不同的上游調(diào)控元件與不同的轉(zhuǎn)錄因子相互作用（表36-4）。真核生物RNA聚合酶啟

3、動(dòng)子與轉(zhuǎn)錄因子的相互作用TFD是包含TATA結(jié)合蛋白（TATA-binding protein,TBP）和多種TBP聯(lián)結(jié)因子（TBP-associated factor,TAF）的寡聚蛋白，可以與RNA聚合酶的C端相互作用。TFB有兩個(gè)結(jié)構(gòu)域，一個(gè)結(jié)合TBP。另一個(gè)可以引進(jìn)TFF/pol復(fù)合物。TFF有ATP酶，解螺旋酶，激酶等多種活性，可以使RNA聚合酶大亞基的C端磷酸化，引起構(gòu)像變化，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。還可以參與DNA損傷的修復(fù)。黃色為T(mén)ATA box的糖磷酸骨架，堿基對(duì)為紅色，相鄰的DNA片段為藍(lán)色，馬鞍形的TBP（綠色）結(jié)合在DNA的小溝，使小溝擴(kuò)大，并使DNA軸彎曲約100o，使TATA序列

4、解旋。TFD雜聚體的其它組分位于TBP上方，像騎在馬鞍上的牛仔。所有真核生物的基因均依賴(lài)于TBP。E和H促進(jìn)除F以外的其他轉(zhuǎn)錄因子脫落，使轉(zhuǎn)錄由起始階段進(jìn)入延伸階段。前起始復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。顯示pol，TATA box，TBP，TFB（B），TFE（E）的相對(duì)位置。轉(zhuǎn)錄起始于pol和TFE環(huán)繞的區(qū)域。電腦構(gòu)建的TFA-TBP-TFB復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。注意蛋白質(zhì)引起的DNA上游和下游的錯(cuò)位。RNA聚合酶的核心啟動(dòng)子位于-45至+20，上游控制元件位于-180至-107，兩部分均有富含GC的區(qū)域。轉(zhuǎn)錄因子UBF1可結(jié)合于兩部分富含GC的區(qū)域，隨后結(jié)合SL1四聚體蛋白（作用類(lèi)似與原核生物的因子）。RNA聚合

5、酶的啟動(dòng)子有3種類(lèi)型，基因內(nèi)啟動(dòng)子有兩種，一種由boxA-中間元件-boxC組成，轉(zhuǎn)錄起始時(shí)，TFA（一種鋅指蛋白）結(jié)合到boxA上，然后 TFC（至少5個(gè)亞基組成的復(fù)合物）結(jié)合，后者促進(jìn)TFB（含有TBP和另外兩種蛋白質(zhì)，能使RNA聚合酶正確定位）結(jié)合，并引導(dǎo)RNA聚合酶結(jié)合到起始位點(diǎn)上。 另一種由boxA-間隔區(qū)-boxB組成，轉(zhuǎn)錄起始時(shí)， TFC識(shí)別boxB，其結(jié)合區(qū)包括boxA 和boxB，然后依次引導(dǎo) TFB和RNA聚合酶的結(jié)合。第3類(lèi)啟動(dòng)子位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)的上游， RNA聚合酶可以結(jié)合到其中的TATAbox并起始轉(zhuǎn)錄，但其上游的鄰近序列元件（proximal sequence elem

6、ent, PSE）和八聚體基序（octamer motif, OCT）會(huì)增加轉(zhuǎn)錄的效率。轉(zhuǎn)錄的解螺旋方式如果RNA纏繞在DNA雙螺旋上，不會(huì)產(chǎn)生超螺旋，但通過(guò)這種模式解開(kāi)雙螺旋進(jìn)行轉(zhuǎn)錄是不可能的。拓?fù)洚悩?gòu)酶可以解除超螺旋，使轉(zhuǎn)錄泡移動(dòng)。三、終止子和終止因子大腸桿菌有兩類(lèi)終止子，不依賴(lài)于因子的為簡(jiǎn)單終止子，能形成發(fā)夾區(qū)，其中常有一段富含G-C區(qū)，終點(diǎn)前有一段寡聚U，可能提供RNA聚合酶脫離模板的信號(hào)，同時(shí)，寡聚U容易從模板脫落。依賴(lài)于因子的終止子發(fā)夾區(qū)不含富G-C區(qū)，其后也無(wú)寡聚U，在細(xì)菌中少見(jiàn)，但在噬菌體中廣泛存在。因子為六聚體蛋白質(zhì)，可結(jié)合在新合成的RNA鏈上，借助水解NTP的能量移動(dòng)，RN

7、A聚合酶遇到終止子時(shí)停止移動(dòng)，因子追上來(lái)與其結(jié)合，促進(jìn)RNA聚合酶脫落，并使RNA從模板脫離?？菇K止子可使終止子通讀，促進(jìn)其后的基因轉(zhuǎn)錄，噬菌體的前早期基因的產(chǎn)物N蛋白是一種抗終止子，可以使終止子通讀，使晚早期基因表達(dá)，晚早期基因的產(chǎn)物Q蛋白也是一種抗終止子，能使晚期基因得以表達(dá)。真核生物轉(zhuǎn)錄的終止了解不多。識(shí)別終止子還需要NusA，NusB，NusE，NusG等因子參與，有關(guān)問(wèn)題有待深入研究。第二節(jié) 轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)控制一、原核生物轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)控制1操縱子的結(jié)構(gòu)和調(diào)控原核生物的不少基因在加入誘導(dǎo)物后mRNA迅速合成，隨之酶滯后合成。當(dāng)去除誘導(dǎo)物時(shí)mRNA的合成很快停止，但酶的合成延遲停止。構(gòu)建部分二

8、倍體（lacI-/FlacI+）。lacs為阻遏蛋白不可誘導(dǎo)性突變，其阻遏蛋白失去誘導(dǎo)物結(jié)合位點(diǎn)；lacI-突變的阻遏蛋白不能形成寡聚物；lacI-d突變的阻遏蛋白不能和DNA結(jié)合，且呈負(fù)互補(bǔ)（反式顯性）；Oc操縱基因的突變使結(jié)構(gòu)基因組成型表達(dá)。由此提出操縱子學(xué)說(shuō)。（1）大腸桿菌乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)大腸桿菌乳糖操縱子的作用方式乳糖操縱子的降解物阻遏和降解物基因活化蛋白（CAP）的作用。CAP二聚體與DNA的相互作用引起DNA的彎曲。紅色為與CAP相互作用的磷原子， cAMP為紅色。乳糖操縱子包括三個(gè)結(jié)構(gòu)基因（Z、Y、A），三個(gè)調(diào)控基因（啟動(dòng)基因、操縱基因和CAP蛋白結(jié)合位點(diǎn)），以及一個(gè)調(diào)節(jié)基因。調(diào)

9、節(jié)基因編碼阻遏蛋白，阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合可阻止RNA聚合酶對(duì)結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄。當(dāng)乳糖存在時(shí)，由乳糖轉(zhuǎn)化而成的別乳糖與阻遏蛋白結(jié)合，導(dǎo)致阻遏蛋白與操縱基因解離，誘導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄。但是阻遏蛋白脫離操縱基因而解除封閉后，如果沒(méi)有CAP的作用也不能啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。細(xì)胞內(nèi)葡萄糖缺乏、cAMP水平升高時(shí)，cAMP與CAP結(jié)合形成復(fù)合物，并與CAP結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，可促進(jìn)RNA聚合酶與啟動(dòng)基因結(jié)合并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。所以，乳糖操縱子的誘導(dǎo)作用既需要乳糖的存在又需要葡萄糖的缺乏。當(dāng)操縱基因突變后，阻遏蛋白即不能與操縱基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因會(huì)組成性表達(dá)。（2）基因表達(dá)的調(diào)控方式（3）araBAD操縱子的正調(diào)控和負(fù)調(diào)控araBAD操縱子

10、的作用機(jī)制（4）大腸桿菌的色氨酸操縱子特點(diǎn):（1） trpR（89）和trpABCDE（25）不連鎖；（2） 操縱基因在啟動(dòng)子內(nèi)；（3） 有衰減子（attenuator）；（4） 啟動(dòng)子和結(jié)構(gòu)基因不直接相連，二者被前導(dǎo)順序（Leader）所隔開(kāi)。調(diào)節(jié)：（1） Trp為輔阻遏物（corepressor）；（2）阻遏物和RNA pol 在P,O重疊區(qū)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性抑制；（3）阻遏物的阻遏能力低，是LacR的1/1000；（4）trpO調(diào)節(jié)合成代謝，存在衰減作用。色氨酸操縱子的阻遏物辨認(rèn)三種操縱基因。色氨酸操縱子轉(zhuǎn)錄本前導(dǎo)區(qū)二級(jí)結(jié)構(gòu)的變換缺乏多種氨基酸則前導(dǎo)肽不能合成，轉(zhuǎn)錄被終止。色氨酸含量很低，但不缺

11、乏其他氨基酸時(shí)，前導(dǎo)肽的合成在色氨酸密碼子處停頓，不形成終止子，轉(zhuǎn)錄可以完成。有高濃度色氨酸存在時(shí)，前導(dǎo)肽順利合成，核糖體占據(jù)1和2，使3和4形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄被終止。色氨酸操縱子衰減作用的機(jī)制幾種氨基酸合成操縱子的衰減作用前導(dǎo)肽的氨基酸序列2生長(zhǎng)速度的調(diào)控營(yíng)養(yǎng)豐富，溫度適宜時(shí)，細(xì)菌的生長(zhǎng)速度可以很快，在兩個(gè)細(xì)胞尚未分裂的情況下，新一代的DNA已開(kāi)始合成，大腸桿菌的倍增時(shí)間為25分鐘時(shí)，平均每個(gè)細(xì)胞的DNA分子為4.5個(gè)，核糖體的數(shù)目也很多。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)嚴(yán)重缺乏時(shí)，細(xì)菌進(jìn)入嚴(yán)緊控制狀態(tài)，氨基酸的缺乏使細(xì)菌合成ppGpp或pppGpp，這一信號(hào)使細(xì)菌的大部分蛋白質(zhì)合成停止，只合成對(duì)生存必不可少的少量蛋

12、白質(zhì)。3基因表達(dá)的時(shí)序調(diào)控噬菌體基因表達(dá)的時(shí)序調(diào)控研究較深入，其50個(gè)基因組成4個(gè)操縱子，即阻遏蛋白操縱子，左右兩個(gè)早期操縱子和晚期操縱子，左向轉(zhuǎn)錄的為L(zhǎng)鏈，右向轉(zhuǎn)錄的為R鏈，當(dāng)噬菌體侵入宿主細(xì)胞后，前早期和后早期的基因首先表達(dá)，隨后，若晚期基因表達(dá)，噬菌體進(jìn)入裂解循環(huán)，若合成阻遏蛋白，則進(jìn)入溶原狀態(tài)。右早期操縱子的調(diào)節(jié)基因cro可抑制溶原型阻遏蛋白cI的合成，使噬菌體進(jìn)入裂解循環(huán)，左早期操縱子的調(diào)節(jié)基因N的表達(dá)產(chǎn)物為抗終止子，使前早期基因的轉(zhuǎn)錄越過(guò)終止信號(hào)進(jìn)入后早期基因，后早期基因包括左右早期操縱子的3個(gè)調(diào)節(jié)基因，c/c與建立溶原狀態(tài)的阻遏蛋白的合成有關(guān)，Q調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物亦為抗終止子，使晚期

13、基因表達(dá)，噬菌體進(jìn)入裂解循環(huán)?；虮磉_(dá)的時(shí)序調(diào)控是發(fā)育生物學(xué)的基礎(chǔ)。第三節(jié) 真核生物轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)控制1順式作用元件：指可影響自身基因表達(dá)活性的DNA序列，包括：核心啟動(dòng)子，如 TATA 框；上游啟動(dòng)子，如 CAAT框,GC框；遠(yuǎn)上游順序，如增強(qiáng)子，衰減子、 靜息子，酵母的UAS（upstream activator sequences）等；特殊細(xì)胞中的啟動(dòng)子成分，如淋巴細(xì)胞中的Oct（octamer）和B。2反式作用因子：轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子由某一基因表達(dá)后，通過(guò)與特異的順式作用元件相互作用（DNA-蛋白質(zhì)相互作用），或通過(guò)與其它調(diào)節(jié)因子的相互作用（蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用），反式激活另一基因的轉(zhuǎn)錄，可以

14、分為3類(lèi)；通用反式作用因子，主要識(shí)別啟動(dòng)子的核心啟動(dòng)成分，如TBP；特殊細(xì)胞的反式作用因子，如淋巴細(xì)胞中的Oct-2；同反應(yīng)性元件（response elenents）結(jié)合的反式作用因子，如HSE（熱休克反應(yīng)元件，heat shock response element），GRE（糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件glucocorticoid response element）；MRE（金屬反應(yīng)元件，metal response element）；TRE（腫瘤誘導(dǎo)劑反應(yīng)元件，tumorgenic agent response element）相應(yīng)的反式作用因子。3幾種真核生物promoter的結(jié)構(gòu)真核生物的pr

15、omoter 與增強(qiáng)子的距離和方向差別很大，轉(zhuǎn)錄因子與增強(qiáng)子結(jié)合促進(jìn)其與promoter 靠近，并促進(jìn)基因的表達(dá)。金屬硫蛋白的promoter 由多個(gè)元件構(gòu)成，特異應(yīng)答元件如MREs（金屬應(yīng)答元件）和GRE（糖皮質(zhì)激素應(yīng)答元件）。BLEs 元件（基礎(chǔ)水平元件）與基礎(chǔ)表達(dá)（組成性表達(dá)）有關(guān)，TRE 是一個(gè)腫瘤應(yīng)答元件，可以被促腫瘤佛波脂如TPA（tetradecanoyl phorbol acetate,四癸基佛波乙酸脂）活化。AP 為反式作用因子。增強(qiáng)子通過(guò)蛋白質(zhì)介導(dǎo)與promoter 相互作用，形成的DNA 環(huán)使增強(qiáng)子結(jié)合的特異轉(zhuǎn)錄因子與同promoter 結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子及RNA 聚合酶相互

16、作用。轉(zhuǎn)錄因子與RNA 聚合酶的蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)相互作用活化基因的轉(zhuǎn)錄。4DNA結(jié)合蛋白基序的結(jié)構(gòu)（1）螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋基序二聚體與DNA的二重對(duì)稱(chēng)位點(diǎn)結(jié)合，辨認(rèn)螺旋（紅色）與DNA的大溝結(jié)合，另一個(gè)螺旋（紫色）幫助辨認(rèn)螺旋鎖定在特定的位置。幾種蛋白質(zhì)中的螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋基序蛋白質(zhì)與DNA的雙位點(diǎn)相互作用（2）Zn-指C2H2基序與DNA的相互作用。3個(gè)Zn-指基序與DNA半個(gè)螺旋的大溝結(jié)合，Zn-指的螺旋指向大溝，與大溝的堿基對(duì)相互作用。Zn-指基序二級(jí)結(jié)構(gòu)Cx家族Zn-指蛋白質(zhì)的特征（3）亮氨酸拉鏈C/EBP*的C-末端螺旋結(jié)構(gòu)，Leu處于螺旋的一側(cè)。即CCAAT and Enhancer

17、Binding Protein，從小鼠肝臟提取的一種耐熱的DNA結(jié)合蛋白。雌激素受體的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域與DNA辨認(rèn)元件的相互作用。11種特異性結(jié)合蛋白堿性區(qū)和亮氨酸拉鏈區(qū)序列的比較亮氨酸拉鏈二聚體bZIP蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)bZIP蛋白質(zhì)雜二聚體轉(zhuǎn)錄因子c-Fos:c-Jun結(jié)合于DNA的AP-1共有靶序列TGACTCA三、轉(zhuǎn)錄的抑制劑1嘌呤和嘧啶的類(lèi)似物：如6-巰基嘌呤在體內(nèi)可以轉(zhuǎn)變?yōu)閹€基嘌呤核苷酸，阻斷嘌呤核苷酸的生物合成，從而抑制轉(zhuǎn)錄。5-氟尿嘧啶是尿嘧啶的類(lèi)似物，可以摻入RNA，5-氯，5-溴，5-碘尿嘧啶是胸腺嘧啶的類(lèi)似物，可以摻入DNA，并可以引起堿基配對(duì)的錯(cuò)誤。上述化合物可作為抗癌藥使用

18、。2DNA模般功能的抑制劑：烷化劑可以使DNA烷基化，通常有致癌作用；放線菌素D可以插入堿基平面之間，抑制轉(zhuǎn)錄作用，色霉素A，橄欖霉素，光神酶素有類(lèi)似的作用；嵌入染料如丫啶和菲錠可以使DNA發(fā)生移碼突變，抑制復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。3RNA聚合酶的抑制劑：利福霉素（或利福平），利鏈霉素可以和原核生物RNA聚合酶的亞基結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)錄，-鵝膏蕈堿可以抑制真核生物的轉(zhuǎn)錄。利福霉素和利福平:轉(zhuǎn)錄起始的抑制劑蛹蟲(chóng)草菌素：轉(zhuǎn)錄起始的抑制劑-鵝膏蕈堿是真核生物轉(zhuǎn)錄的抑制劑第四節(jié) RNA 的轉(zhuǎn)錄后加工一、原核生物中RNA 的加工原核生物rRNA的加工tRNA的加工原核生物的mRNA一般不需要加工即可直接翻譯，但有些多順?lè)?/p>

19、子mRNA在翻譯前被切割成單順?lè)醋?。二、真核生物中RNA 的一般加工真核生物rRNA前體的甲基化，假尿嘧啶化和切割是由核仁小RNA（small nucleolar RNA, snoRNA）指導(dǎo)的，酵母和人類(lèi)細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)上百種snoRNA。多數(shù)真核生物rRNA的基因不含內(nèi)含子，少數(shù)含有內(nèi)含子的有的不轉(zhuǎn)錄，有的轉(zhuǎn)錄后會(huì)自動(dòng)切除。真核生物mRNA的加工真核pre-mRNA有3種不同的帽子結(jié)構(gòu)，帽子結(jié)構(gòu)對(duì)翻譯的起始和mRNA的穩(wěn)定有重要作用?？拷┒说腁AUAAA為鏈的切斷和多聚腺苷酸化提供信號(hào)，鏈的切斷由RNase 催化，多聚腺苷酸化由多聚腺苷酸聚合酶催化，此外還需要多種蛋白質(zhì)參與。冬蟲(chóng)夏草素是多聚

20、腺苷酸化的特異抑制劑。甲基化和切割hnRNA的一些位點(diǎn)可以被甲基化，隨后進(jìn)行切割，切割的過(guò)程十分復(fù)雜。轉(zhuǎn)錄本3末端下游10至30個(gè)核苷酸處有加尾信號(hào)AAUAAA，核酸內(nèi)切酶切斷初級(jí)轉(zhuǎn)錄本，Poly（A）聚合酶在3羥基添加Poly（A）。三、RNA 的拼接、編輯和再編碼Group I introns are found in some nuclear, mitochondrial and chloroplast genes encoding rRNAs,mRNAs, and tRNAs.Group II introns are often found in genes encoding mRNA

21、s in mitochondrial and chloroplast DNA of fungi, algae, and plants.Group III introns （the largest group） are found in genes encoding eukaryotic nuclear mRNAs.Group IV introns are found in genes encoding the tRNAs in the nuclear genomic DNA of eukaryotes.類(lèi)型內(nèi)含子的自我拼接類(lèi)型內(nèi)含子的自我拼接真核pre-mRNA的剪接真核生物斷裂基因的組織三種

22、不同物種斷裂基因DFHR（二氫葉酸還原酶）的組織，內(nèi)含子片段遠(yuǎn)大于外顯子，外顯子比內(nèi)含子保守的多。Y表示任意嘧啶,N表示任意核苷酸，R表示任意嘌呤。內(nèi)含子兩端的序列分別為GT（GU）和AG，內(nèi)含子通過(guò)套索式的結(jié)構(gòu)被剪切。轉(zhuǎn)酯作用形成新的磷酸二酯鍵U1 snRNA形成的二級(jí)結(jié)構(gòu)使其5末端和內(nèi)含子共有序列的5末端形成堿基對(duì)。剪接復(fù)合體的形成和作用剪接需要大量反向平行的RNA 堿基對(duì)，這里總結(jié)的是伴隨第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)的重排，黑線表示snRNA的序列，黃線表示pre-mRNA 的序列，分子內(nèi)和分子間形成堿基對(duì)的片段用顏色框表示。（a）U1 和U6 的交換涉及到與內(nèi)含子5端形成的堿基對(duì)（橙色）；（b）BB

23、P（分支點(diǎn)結(jié)合蛋白）被取代是由U2 與分支點(diǎn)序列形成堿基對(duì)（橙色）引起的；（c） U2 的分子內(nèi)堿基對(duì)（藍(lán)綠色）；（d）U4 和U6 相互作用的解除使U6 形成分子內(nèi)的莖環(huán)結(jié)構(gòu)（黃色）；（e）U4 和U6 相互作用的解除有利于U2 和U6 的相互作用（粉紅色）；（f）U2 和U6 堿基對(duì)的相互作用（綠色）。反式拼接：分子內(nèi)的拼接，稱(chēng)順式拼接，分子間的拼接稱(chēng)反式拼接，較少見(jiàn)。反式剪接較典型的例子是錐蟲(chóng)表面糖蛋白基因VSG（variable surface glycoprotein），線蟲(chóng)的肌動(dòng)蛋白基因（actin genes），衣藻（chlamydomonas）葉綠體DNA中含有的psa基因。選

24、擇性拼接在不同的發(fā)育階段，可以有不同的剪切方式產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)，圖示為快骨骼肌肌鈣蛋白T的基因排列，從這一基因可以生成64種不同的mRNA。選擇性拼接的四種方式降鈣素基因相關(guān)肽RNA的編輯在RNA中插入、刪除或替換核苷酸稱(chēng)作RNA編輯，編輯過(guò)程有編輯體的多種酶和蛋白質(zhì)參與。載脂蛋白Apo B100和Apo B48由同一個(gè)基因編碼，在肝臟中合成的是Apo B100，在小腸中，谷氨酸的密碼子CAA經(jīng)編輯成為終止密碼UAA，因而合成Apo B48。腦受體離子通道亞基的mRNA可以通過(guò)不同部位的編輯產(chǎn)生多種不同的蛋白質(zhì)。RNA的編輯可以消除突變?cè)斐傻奈：?，增加基因產(chǎn)物的多樣性，可能與生物的發(fā)育和進(jìn)化有

25、關(guān)。tRNA反密碼環(huán)上堿基的變化，或決定其特異性的堿基的變化，引起對(duì)密碼子閱讀的變化是RNA的再編碼的一種方式。核糖體閱讀框的改變是RNA的再編碼的另一種方式。勞氏肉瘤病毒的基因重疊第五節(jié) RNA 生物功能的多樣性1在遺傳信息的翻譯中起決定作用；2有催化功能，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)多種核酶；3參與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工,如UsnRNAr（剪接）,gRNA（編輯）和snoRNA（修飾）；4對(duì)基因表達(dá)和細(xì)胞功能有調(diào)節(jié)作用，如反義RNA對(duì)轉(zhuǎn)錄和翻譯的抑制作用，RNA干涉對(duì)翻譯的抑制作用和對(duì)mRNA的降解作用等。RNA干涉在功能基因組研究和基因治療等方面的應(yīng)用價(jià)值引人關(guān)注。5在進(jìn)化中起重要作用。一、RNA 的降解tRNA和

26、rRNA較穩(wěn)定，更新率較低。mRNA的降解是基因表達(dá)調(diào)節(jié)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，不同的mRNA半衰期相差很大，短的只有幾分鐘，但一些可合成組成性表達(dá)產(chǎn)物的mRNA，可以在多個(gè)細(xì)胞世代中穩(wěn)定存在。脊椎動(dòng)物mRNA的半衰期平均約為3h，細(xì)菌的約為1.5min。原核生物的外切酶按5 3方向降解RNA的較多，細(xì)菌在幾輪翻譯后即開(kāi)始降解mRNA。真核生物在poly（A）縮短后，脫去帽子結(jié)構(gòu)，然后按5 3方向降解mRNA，也可以直接按3 5方向降解。有關(guān)RNA降解的調(diào)控機(jī)制，有待進(jìn)一步的研究。第六節(jié) 在RNA 指導(dǎo)下的RNA 和DNA 合成一、病毒RNA 復(fù)制的主要方式1病毒含正鏈RNA，先合成復(fù)制酶，復(fù)制后合成

27、其他蛋白質(zhì)進(jìn)行裝配。如噬菌體Qb 及灰質(zhì)炎病毒。2病毒含負(fù)鏈RNA和復(fù)制酶，先合成正鏈，再合成病毒蛋白和復(fù)制病毒RNA。如狂犬病毒。3病毒含雙鏈RNA和復(fù)制酶，如呼腸孤病毒。先復(fù)制正鏈，再翻譯成病毒蛋白，最后合成負(fù)鏈，形成雙鏈RNA分子。4致癌RNA病毒：如白血病病毒和肉瘤病毒，先逆轉(zhuǎn)錄生成DNA前病毒，再轉(zhuǎn)錄、翻譯。二、噬菌體QbRNA 的復(fù)制其RNA是單鏈，正鏈，侵入后立即翻譯，構(gòu)成復(fù)制酶，進(jìn)行復(fù)制。翻譯只產(chǎn)生復(fù)制酶的亞基，與宿主的三個(gè)亞基（為核糖體蛋白，、均為肽鏈延長(zhǎng)因子）構(gòu)成完整的復(fù)制酶。先以正鏈為模板合成負(fù)鏈，再根據(jù)負(fù)鏈合成正鏈。合成負(fù)鏈時(shí)需要宿主的兩個(gè)蛋白因子，合成正鏈則不需要，所

28、以可大量合成。病毒的蛋白質(zhì)合成受RNA高級(jí)結(jié)構(gòu)的調(diào)控三、RNA 的逆轉(zhuǎn)錄1970 年發(fā)現(xiàn)放線菌素D 抑制某些RNA 病毒的復(fù)制，說(shuō)明病毒的復(fù)制與DNA 合成有關(guān)，用嘌呤霉素抑制宿主的蛋白質(zhì)合成，逆轉(zhuǎn)錄病毒仍可繁殖，說(shuō)明逆轉(zhuǎn)錄酶是由病毒合成的，隨后從病毒分離得到的逆轉(zhuǎn)錄酶能夠以RNA 為模板，以dNTP 為原料，合成RNA-DNA 雜合鏈,其核糖核酸酶H 活力可以水解RNA-DNA 雜合鏈中的RNA 鏈，隨后，在DND 指導(dǎo)的DNA 聚合酶作用下，合成雙鏈DNA 分子。LTR：長(zhǎng)末端重復(fù)序列，Gag：種群特異性抗原（group specific antigen），pol：聚合酶（polymera

29、se），env：被膜蛋白（envelope），是逆轉(zhuǎn)錄RNA 包裝為病毒所必需的。一些逆轉(zhuǎn)錄病毒的基因組The retroviral life cycle proceeds by reverse transcribing the RNA genome into duplex DNA, which is inserted into the host genome, in order to be transcribed into RNA.Retroviruses （HIV） bud from the plasma membrane of an infected cell.逆轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義：1逆轉(zhuǎn)錄作用是對(duì)中心法則的補(bǔ)充和修正；2由逆轉(zhuǎn)錄作用生成的互補(bǔ)DNA（cDNA）不含內(nèi)含子,可以有來(lái)構(gòu)建真核生物的cDNA 文庫(kù)，真核生物有3poly（A），為cDNA 文庫(kù)的構(gòu)建提供了方便；3逆轉(zhuǎn)錄