第36章RNA的生物合成和加工ppt課件

1、DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的比較復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的比較一一樣樣點(diǎn)點(diǎn)模板模板 兩股鏈均復(fù)制兩股鏈均復(fù)制 模板鏈轉(zhuǎn)錄模板鏈轉(zhuǎn)錄 合成方式合成方式 半保管復(fù)制半保管復(fù)制 不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄 原原 料料 dNTP NTP 聚合酶聚合酶 DNA聚合酶聚合酶 RNA聚合酶聚合酶 堿基配對(duì)堿基配對(duì) A-T，G-C A-U，T-A，G-C 產(chǎn)物產(chǎn)物 半保管的雙鏈半保管的雙鏈DNA 單鏈單鏈RNA不不同同點(diǎn)點(diǎn)以以DNA為模板為模板 遵循堿基配對(duì)原那么遵循堿基配對(duì)原那么 都需依賴都需依賴DNA的聚合酶的聚合酶 聚合過(guò)程都是生成磷酸二酯鍵聚合過(guò)程都是生成磷酸二酯鍵新鏈合成方向?yàn)樾骆満铣煞较驗(yàn)?33/50 復(fù)制復(fù)制 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄幾個(gè)根

2、本概念幾個(gè)根本概念模板鏈：模板鏈：反意義鏈反意義鏈antisense strandantisense strand，(-)(-)鏈鏈 以該鏈中的以該鏈中的DNADNA堿基順序指導(dǎo)堿基順序指導(dǎo)RNARNA的合成的合成即被轉(zhuǎn)錄的那條即被轉(zhuǎn)錄的那條DNADNA鏈。鏈。不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄 .DNA .DNA雙鏈上，僅一股鏈轉(zhuǎn)錄，另一股不轉(zhuǎn)錄。雙鏈上，僅一股鏈轉(zhuǎn)錄，另一股不轉(zhuǎn)錄。 . .有意義鏈與反意義鏈并非固定不變。有意義鏈與反意義鏈并非固定不變。 . .轉(zhuǎn)錄方向都是轉(zhuǎn)錄方向都是5 5 3 3轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向5 3模板鏈模板鏈 一一RNARNA聚合酶聚合酶依賴依賴DNADNA的的RNARNA聚合酶聚

3、合酶DNA-dependent RNA polymerase,DDRPDNA-dependent RNA polymerase,DDRP 以以DNADNA為模板，催化為模板，催化2 2個(gè)游離的個(gè)游離的NTPNTP形成形成3 3，5 5- -磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵大腸桿菌RNA聚合酶的構(gòu)造示意圖 核心酶核心酶(2(2) )起始因子起始因子 和模板和模板DNADNA結(jié)合結(jié)合 起始和催化聚合反響起始和催化聚合反響 酶的裝配、結(jié)合啟動(dòng)子等酶的裝配、結(jié)合啟動(dòng)子等全酶全酶(2(2 ) )全酶全酶= 2() 核心酶核心酶= 2 開(kāi)場(chǎng)所成開(kāi)場(chǎng)所成RNA鏈時(shí)必需有鏈時(shí)必需有因子，因子， 一旦合成開(kāi)場(chǎng)即釋放出來(lái)一旦

4、合成開(kāi)場(chǎng)即釋放出來(lái) 參與酶與底物的結(jié)合，參與酶與底物的結(jié)合， 以及與以及與因子和核心因子和核心 酶的結(jié)合酶的結(jié)合 參與參與因子和核心酶的結(jié)合，因子和核心酶的結(jié)合， 并參與并參與RNA合成的引發(fā)、合成的引發(fā)、 延伸延伸 與結(jié)合模板、酶的滑動(dòng)及堿基識(shí)別有關(guān)與結(jié)合模板、酶的滑動(dòng)及堿基識(shí)別有關(guān)起始起始雙鏈雙鏈DNA部分解開(kāi)部分解開(kāi)磷酸二酯磷酸二酯鍵形成鍵形成終止階段終止階段解鏈區(qū)到達(dá)解鏈區(qū)到達(dá)基因終點(diǎn)基因終點(diǎn)延長(zhǎng)階段延長(zhǎng)階段53 RNA啟動(dòng)子啟動(dòng)子Promoter 終止子終止子terminator5 RNA聚合酶聚合酶 5 35 3553 分開(kāi)分開(kāi)轉(zhuǎn)錄泡轉(zhuǎn)錄泡2. 真核細(xì)胞真核細(xì)胞RNA聚合酶聚合酶在

5、在DEAE-Sephadex柱上的洗脫次序稱為酶柱上的洗脫次序稱為酶、 NHCOCH2NHCOCHNHCOCH3CHCHOHCH2OHCHHNCNHCHCNHCH2CCOCHNHHOCH2NHNHCHCHCH3CH2CH3COOOOCH2CH2SOOH鵝膏覃堿的化學(xué)結(jié)構(gòu)酵母酵母RNARNA聚合酶聚合酶See Movie of Transcription二啟動(dòng)子二啟動(dòng)子promoterpromoter和轉(zhuǎn)錄因子和轉(zhuǎn)錄因子1 1、啟動(dòng)子、啟動(dòng)子 RNARNA聚合酶全酶識(shí)別、結(jié)合、開(kāi)場(chǎng)轉(zhuǎn)錄的聚合酶全酶識(shí)別、結(jié)合、開(kāi)場(chǎng)轉(zhuǎn)錄的DNADNA序列序列雙鏈雙鏈2 2、轉(zhuǎn)錄因子、轉(zhuǎn)錄因子RNARNA聚合酶起始轉(zhuǎn)

6、錄所需要的輔助因子蛋白質(zhì)聚合酶起始轉(zhuǎn)錄所需要的輔助因子蛋白質(zhì)腳印法腳印法Footprinting腳印法技術(shù)用于測(cè)定與特殊蛋腳印法技術(shù)用于測(cè)定與特殊蛋白質(zhì)結(jié)合的核酸順序。白質(zhì)結(jié)合的核酸順序。如該技術(shù)提供了如該技術(shù)提供了RNA聚合酶與聚合酶與啟動(dòng)子之間互相作用的信息并啟動(dòng)子之間互相作用的信息并確定了作用位點(diǎn)啟動(dòng)子的確定了作用位點(diǎn)啟動(dòng)子的核苷酸順序。核苷酸順序。通過(guò)核酸酶消化分別Pr結(jié)合的DNA片段腳印法確定腳印法確定啟動(dòng)子序列啟動(dòng)子序列原核生物的轉(zhuǎn)錄起始原核生物的轉(zhuǎn)錄起始亞基識(shí)別亞基識(shí)別-35區(qū)區(qū)RNA pol 全酶移向全酶移向-10區(qū)區(qū)合成第一個(gè)磷酸二酯鍵合成第一個(gè)磷酸二酯鍵5-pppGpN-O

7、H-3轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物RNA pol( ) DNApppGpN-OH亞基脫落亞基脫落結(jié)合松弛結(jié)合松弛結(jié)合嚴(yán)密結(jié)合嚴(yán)密轉(zhuǎn)錄起始不需引物！轉(zhuǎn)錄起始不需引物！16/50RNA聚合聚合酶維護(hù)區(qū)酶維護(hù)區(qū)構(gòu)造基因構(gòu)造基因終止點(diǎn)終止點(diǎn)10-10-10TTGACATATAAT轉(zhuǎn)錄開(kāi)場(chǎng)轉(zhuǎn)錄開(kāi)場(chǎng)+1+1翻譯開(kāi)場(chǎng)翻譯開(kāi)場(chǎng)Purine-35-35Pribnow box識(shí)別結(jié)合區(qū)識(shí)別結(jié)合區(qū)轉(zhuǎn)錄起始區(qū)轉(zhuǎn)錄起始區(qū)12/50大腸桿菌啟動(dòng)子共有序列的功能大腸桿菌啟動(dòng)子共有序列的功能AGTCTTGACAAATTTAAATAACTGTAATPribnow框框-10-35識(shí)別區(qū)識(shí)別區(qū)16-19bp5-9bp起點(diǎn)lRNA聚

8、合酶因子l識(shí)別及結(jié)合啟動(dòng)子，延長(zhǎng)時(shí)脫落l不參與轉(zhuǎn)錄過(guò)程，是轉(zhuǎn)錄輔助因子l識(shí)別位點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)子-35區(qū)、-10區(qū)由含由含70RNA聚合酶全酶識(shí)別的典型大腸桿菌啟動(dòng)子聚合酶全酶識(shí)別的典型大腸桿菌啟動(dòng)子促進(jìn)轉(zhuǎn)錄促進(jìn)轉(zhuǎn)錄TTGACATATAAT-35原核生物原核生物RNA聚合酶及其在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合聚合酶及其在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合-109/50 70 32Heat shock protein (HSP)熱休克蛋白熱休克蛋白應(yīng)激應(yīng)激延長(zhǎng)延長(zhǎng)- - 轉(zhuǎn)錄泡轉(zhuǎn)錄泡RNARNA聚合酶核心酶聚合酶核心酶與與DNADNA模板嚴(yán)密結(jié)合，沿模板嚴(yán)密結(jié)合，沿3 3 5 5方向挪動(dòng)方向挪動(dòng)解旋作用：解旋作用：DNADNA解開(kāi)解開(kāi)

9、聚合功能不具外切酶功能聚合功能不具外切酶功能 雜交螺旋雜交螺旋 RNA-DNA RNA-DNA形成雜交螺旋形成雜交螺旋 轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNARNA沿沿5 5 3 3方向延長(zhǎng)方向延長(zhǎng)See Movie 核心酶核心酶4 4、真核生物的起始、真核生物的起始較原核生物復(fù)雜較原核生物復(fù)雜 順式作用元件順式作用元件 ( (啟動(dòng)子啟動(dòng)子/ /加強(qiáng)子加強(qiáng)子) ) 轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子(transcription factor,TF)(transcription factor,TF) RNA RNA聚合酶聚合酶所需的轉(zhuǎn)錄因子所需的轉(zhuǎn)錄因子 - -轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子 TFTFl啟動(dòng)子啟動(dòng)子l 上游啟動(dòng)子元件上游啟動(dòng)子

10、元件(upstream promotor elements,UPE)l加強(qiáng)子：遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)加強(qiáng)子：遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)130kbl 加強(qiáng)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄活性加強(qiáng)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄活性DNA序列序列l(wèi) 作用與方向、間隔作用與方向、間隔 無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)l緘默子：負(fù)性調(diào)節(jié)元件，起阻遏作用緘默子：負(fù)性調(diào)節(jié)元件，起阻遏作用 與基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)的與基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)的DNA非編碼序列非編碼序列順式作用元件順式作用元件(cis-acting element)順式作用元件順式作用元件加強(qiáng)子加強(qiáng)子反式作用因子反式作用因子(trans-acting factor)l概念：為概念：為DNA結(jié)合蛋白，可使鄰近基因結(jié)合蛋白，可使鄰近基因l 開(kāi)放

11、正調(diào)控或關(guān)閉負(fù)調(diào)控開(kāi)放正調(diào)控或關(guān)閉負(fù)調(diào)控l特點(diǎn)：特點(diǎn)：l三個(gè)功能構(gòu)造域：三個(gè)功能構(gòu)造域：DNA識(shí)別結(jié)合域識(shí)別結(jié)合域l 轉(zhuǎn)錄活性域轉(zhuǎn)錄活性域l 結(jié)合其他蛋白的結(jié)合域結(jié)合其他蛋白的結(jié)合域l能識(shí)別并結(jié)合順式作用元件能識(shí)別并結(jié)合順式作用元件(cis-acting element)l正調(diào)控與負(fù)調(diào)控正調(diào)控與負(fù)調(diào)控功功能能結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)域域反式作用因子構(gòu)造域的形式反式作用因子構(gòu)造域的形式lDNA結(jié)合域結(jié)合域(DNA- binding domain)l鋅指構(gòu)造鋅指構(gòu)造(zinc finger motif)l同源構(gòu)造域同源構(gòu)造域(homodomain,HD)：l 螺旋螺旋-回折回折-螺旋螺旋(helix-turn-h

12、elix)l亮氨酸拉鏈構(gòu)造亮氨酸拉鏈構(gòu)造 (leucine zipper)l螺旋螺旋-環(huán)環(huán)-螺旋螺旋(helix-loop-helix,HLH)l堿性堿性螺旋螺旋(alkaline -helix)A A 類別類別啟動(dòng)子有種屬特異性啟動(dòng)子有種屬特異性 控制控制rRNArRNA前體基因的轉(zhuǎn)錄前體基因的轉(zhuǎn)錄 近啟動(dòng)子近啟動(dòng)子-40-40+20+20：決定轉(zhuǎn)錄起始的準(zhǔn)：決定轉(zhuǎn)錄起始的準(zhǔn)確位置確位置 遠(yuǎn)啟動(dòng)子遠(yuǎn)啟動(dòng)子-180-180-107-107：影響轉(zhuǎn)錄的頻率：影響轉(zhuǎn)錄的頻率 核心啟動(dòng)子和上游控制元件核心啟動(dòng)子和上游控制元件 需要兩種轉(zhuǎn)錄因子的參與需要兩種轉(zhuǎn)錄因子的參與upstream contro

13、l element結(jié)合于富含結(jié)合于富含CGCG的區(qū)域的區(qū)域四聚體蛋白四聚體蛋白B B 類別類別啟動(dòng)子啟動(dòng)子 根本啟動(dòng)子根本啟動(dòng)子basal promoterbasal promoter 起始子起始子initiatorinitiator 上游元件上游元件upstream elementupstream element 應(yīng)答元件應(yīng)答元件response elementresponse element 需要多種轉(zhuǎn)錄因子的參與需要多種轉(zhuǎn)錄因子的參與 TATA框 Hogness box， 25至-30bp 與RNA聚合酶的定位有關(guān) DNA雙鏈解開(kāi)的部位 輔助因子為通用轉(zhuǎn)錄因子 general trans

14、cription factor，GTF根本啟動(dòng)子根本啟動(dòng)子Y為嘧啶堿起始子起始子initiator，InrRNA聚合酶聚合酶與轉(zhuǎn)錄因子的裝配與轉(zhuǎn)錄因子的裝配上游元件上游元件lCCAAT框被框被CP1、CP2和核因子和核因子NF-1識(shí)別識(shí)別lGC框被框被Sp1識(shí)別識(shí)別l八八聚體框八八聚體框octamer，被，被Oct-1和和Oct-2識(shí)別識(shí)別l轉(zhuǎn)錄激活因子轉(zhuǎn)錄激活因子l 的誘導(dǎo)調(diào)節(jié)的誘導(dǎo)調(diào)節(jié)l磷酸磷酸/去磷酸化去磷酸化應(yīng)答元件應(yīng)答元件細(xì)胞因子細(xì)胞因子酪氨酸激酶酪氨酸激酶JAK-STAT途徑途徑信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子 類別類別啟動(dòng)子啟動(dòng)子 下游啟動(dòng)子下游啟動(dòng)子/ /內(nèi)部啟動(dòng)子

15、內(nèi)部啟動(dòng)子 tRNA tRNA 基因：兩個(gè)分隔的部分基因：兩個(gè)分隔的部分A A、B B區(qū)區(qū) 5S rRNA 5S rRNA基因：基因：+50+50+83+83 需要需要3 3種轉(zhuǎn)錄因子的參與種轉(zhuǎn)錄因子的參與定位因子定位因子通用轉(zhuǎn)錄因子通用轉(zhuǎn)錄因子RNARNA聚合酶聚合酶催化的轉(zhuǎn)錄過(guò)程催化的轉(zhuǎn)錄過(guò)程參與參與RNA-pol 轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄的TF轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子功功 能能TF A穩(wěn)定穩(wěn)定TBP及及TFB與啟動(dòng)子的結(jié)合與啟動(dòng)子的結(jié)合TF B與與TPB結(jié)合引進(jìn)結(jié)合引進(jìn)pol- TFF復(fù)合物復(fù)合物TBP識(shí)別識(shí)別TATA盒盒TF HATPase、激酶、解旋酶、激酶、解旋酶TF F解旋酶，與解旋酶，與pol嚴(yán)密結(jié)

16、合嚴(yán)密結(jié)合20/50TBPTBP與與DNADNA的結(jié)合的結(jié)合lDNARNAC-Serl從起始點(diǎn)向下游挪動(dòng)從起始點(diǎn)向下游挪動(dòng)TBP-TATA binding proteinTAF-TBP-associated factorsTFDTFDTF ATF A TFB TFBRNA poly/TFFRNA poly/TFFTFETFEPICPICD TATABFEDNA起始前復(fù)合物起始前復(fù)合物 Pre-Initiation Complex，PICARNA polyTATATATA起始前復(fù)合物起始前復(fù)合物PICPIC的生成的生成延伸時(shí)形成轉(zhuǎn)錄泡延伸時(shí)形成轉(zhuǎn)錄泡三終止：終止子和終止因子三終止：終止子和終止因

17、子 轉(zhuǎn)錄至模板某一位置轉(zhuǎn)錄至模板某一位置 停頓形成磷酸二酯鍵停頓形成磷酸二酯鍵 RNADNA RNADNA雜交鏈解開(kāi)雜交鏈解開(kāi) DNA DNA解鏈的部分重新形成雙螺旋解鏈的部分重新形成雙螺旋 RNA RNA聚合酶分開(kāi)聚合酶分開(kāi)DNADNA終止子終止子terminator提供轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的提供轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的DNA序列序列終止因子終止因子termination factor協(xié)助協(xié)助RNA Pol識(shí)別終止信號(hào)的輔助因子識(shí)別終止信號(hào)的輔助因子抗終止因子抗終止因子 antitermination factor 阻礙終止子作用的蛋白阻礙終止子作用的蛋白 形成通讀形成通讀readthrough 如：噬菌體早

18、、中、晚期基因的時(shí)序表達(dá)如：噬菌體早、中、晚期基因的時(shí)序表達(dá)1 1、轉(zhuǎn)錄終止的兩種方式原核、轉(zhuǎn)錄終止的兩種方式原核重生重生RNA因子因子1. 識(shí)別結(jié)合富含識(shí)別結(jié)合富含C的的RNA鏈鏈功能功能2. ATPase活性活性3. 解螺旋酶活性解螺旋酶活性因子因子+ATP53Polymerase富含富含CUUGCAGCCUGAGAAAUCAGGCUGAUGG5353自發(fā)形成發(fā)夾構(gòu)造自發(fā)形成發(fā)夾構(gòu)造轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 3末端末端例如：例如：AUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUU53UUUU53自發(fā)形成莖環(huán)構(gòu)造自發(fā)形成莖環(huán)構(gòu)造UUUU.53莖環(huán)構(gòu)造改變莖環(huán)構(gòu)造改變RNA polRNA p

19、ol的構(gòu)造，使其失活的構(gòu)造，使其失活莖環(huán)構(gòu)造的形成使轉(zhuǎn)錄莖環(huán)構(gòu)造的形成使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解體，復(fù)合物趨于解體，Poly UPoly U加速這一過(guò)程加速這一過(guò)程發(fā)夾構(gòu)造發(fā)夾構(gòu)造環(huán)環(huán)莖莖多個(gè)UNus A 蛋白置換蛋白置換因子因子并識(shí)別終止子構(gòu)造，完成并識(shí)別終止子構(gòu)造，完成起始復(fù)合物與終止復(fù)合物的循環(huán)起始復(fù)合物與終止復(fù)合物的循環(huán)N N蛋白具有抗終止作用蛋白具有抗終止作用不依賴于不依賴于的終止子的終止子依賴于依賴于的終止子的終止子四四 轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)控制轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)控制遺傳信息表達(dá)有時(shí)間特異性遺傳信息表達(dá)有時(shí)間特異性 (temporal specificity)時(shí)序性和適應(yīng)性時(shí)序性和適應(yīng)性adaptive s

20、pecificity時(shí)序性時(shí)序性:某一基因的表達(dá)嚴(yán)格按特定的時(shí)間順序發(fā)生某一基因的表達(dá)嚴(yán)格按特定的時(shí)間順序發(fā)生 Hb (hemoglobin) 珠蛋白基因簇：珠蛋白基因簇： 胚胎型胚胎型 、 珠蛋白基因簇：珠蛋白基因簇： 胚胎型、胚胎型、 胎兒型、胎兒型、22 22 22適應(yīng)性：適應(yīng)性： 適應(yīng)環(huán)境、維持生長(zhǎng)和增殖適應(yīng)環(huán)境、維持生長(zhǎng)和增殖維持個(gè)體發(fā)育與分化維持個(gè)體發(fā)育與分化基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)：基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)：基因活化、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工、基因活化、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工、 翻譯、翻譯后加工翻譯、翻譯后加工原核生物基因表達(dá)的調(diào)控(Control of Prokaryotic Gene Exepress

21、ion )l轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控(control of transcription)l 支配子(operon)l細(xì)菌基因表達(dá)和調(diào)控的單位l由信息區(qū)與調(diào)控區(qū)組成正調(diào)控與負(fù)調(diào)控支配子模型的提出 莫洛(Monod)和雅各布(Jacob)獲1965年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)PS1S2S3啟動(dòng)子啟動(dòng)子OPromoter調(diào)控序列調(diào)控序列構(gòu)造基因構(gòu)造基因 支配子支配子operon 結(jié)合結(jié)合RNARNA聚合酶聚合酶表達(dá)功能蛋白表達(dá)功能蛋白?11/50支配子支配子operon:原核生物的轉(zhuǎn)錄單位原核生物的轉(zhuǎn)錄單位支配基因支配基因OperatorDiscovery of Operonl19401940年，年， Monod

22、Monod發(fā)現(xiàn)：細(xì)菌在含葡萄糖和乳糖發(fā)現(xiàn)：細(xì)菌在含葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)時(shí)，細(xì)菌先利用葡萄糖，葡萄的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)時(shí)，細(xì)菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完后，才利用乳糖；在糖源轉(zhuǎn)變期，細(xì)菌糖用完后，才利用乳糖；在糖源轉(zhuǎn)變期，細(xì)菌的生長(zhǎng)會(huì)呈現(xiàn)停頓。即產(chǎn)生的生長(zhǎng)會(huì)呈現(xiàn)停頓。即產(chǎn)生“二次生長(zhǎng)曲線。二次生長(zhǎng)曲線。l存在兩種酶：組成酶與適應(yīng)酶誘導(dǎo)酶。存在兩種酶：組成酶與適應(yīng)酶誘導(dǎo)酶。l “酶的適應(yīng)現(xiàn)象及其在細(xì)胞分化中的意義酶的適應(yīng)現(xiàn)象及其在細(xì)胞分化中的意義19471947支配子的構(gòu)造與功能支配子支配子(operon): 構(gòu)造基因構(gòu)造基因(structural gene)、啟動(dòng)子、啟動(dòng)子(promoter,P)

23、和和支配基因支配基因(operator,O)阻遏物基因阻遏物基因(inhibitor,I),產(chǎn)生阻遏物產(chǎn)生阻遏物(repressor) I結(jié)合阻遏物RNA酶結(jié)合產(chǎn)生阻遏蛋白操縱基因啟動(dòng)子阻遏物基因結(jié)構(gòu)基因AYZOPCAP的正性調(diào)節(jié)Positive Control of CAPlCAP(catabolite gene activator protein)l 降解代謝基因激活蛋白l 或CRPcyclic AMP receptor protein l 環(huán)腺苷酸受體蛋白l 兩個(gè)一樣的亞基組成，均含有l(wèi)DNA結(jié)合區(qū) lcAMP(cyclic AMP)結(jié)合位點(diǎn)cAMP能促進(jìn)許多原核生物的基因表達(dá)能促進(jìn)許多

24、原核生物的基因表達(dá)cAMP活化活化CRP cAMP receptor protein改變其構(gòu)象，進(jìn)步對(duì)啟動(dòng)子親和力，促進(jìn)改變其構(gòu)象，進(jìn)步對(duì)啟動(dòng)子親和力，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄CRP是廣譜的正調(diào)節(jié)物，促進(jìn)是廣譜的正調(diào)節(jié)物，促進(jìn)RNA Pol與與啟動(dòng)子的結(jié)合啟動(dòng)子的結(jié)合葡萄糖效應(yīng)：細(xì)菌優(yōu)先利用葡萄糖，葡萄糖效應(yīng)：細(xì)菌優(yōu)先利用葡萄糖， 阻遏利用其它底物的酶類的阻遏利用其它底物的酶類的合成。合成。原因：原因： 葡萄糖的降解物可以抑制葡萄糖的降解物可以抑制AC的活的活力，力， 激活磷酸二酯酶激活磷酸二酯酶 降低降低cAMP的水平的水平CAP-cAMP對(duì)轉(zhuǎn)錄的正調(diào)節(jié)對(duì)轉(zhuǎn)錄的正調(diào)節(jié)-35-100CAPcAMPORNA

25、聚合酶結(jié)合無(wú)葡萄糖:有葡萄糖:cAMPcAMP(促進(jìn)轉(zhuǎn)錄)(不促進(jìn)轉(zhuǎn)錄)五與DNA結(jié)合蛋白的基序構(gòu)造1、螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋Lac repressorCys2/His2鋅指構(gòu)造鋅指構(gòu)造12AA特異結(jié)合位點(diǎn)特異結(jié)合位點(diǎn)類固醇與類固醇受體類固醇與類固醇受體糖皮質(zhì)激素效應(yīng)元件糖皮質(zhì)激素效應(yīng)元件3、借疏水作用形成的、借疏水作用形成的亮氨酸拉鏈亮氨酸拉鏈4、HLH螺旋螺旋-環(huán)環(huán)-螺旋螺旋兩個(gè)兩親性兩個(gè)兩親性螺旋螺旋 以疏水側(cè)形成二聚體以疏水側(cè)形成二聚體 堿性區(qū)結(jié)合堿性區(qū)結(jié)合DNAbHLH一、嘌呤和嘧啶類似物一、嘌呤和嘧啶類似物 核酸代謝的拮抗物：核酸代謝的拮抗物： 抑制核酸合成有關(guān)的酶抑制核酸合成有關(guān)的酶

26、摻入核酸分子形成異常核酸摻入核酸分子形成異常核酸如：如：6-巰基嘌呤、硫鳥(niǎo)嘌呤、巰基嘌呤、硫鳥(niǎo)嘌呤、2.6二氨基二氨基嘌呤、嘌呤、 8-氮鳥(niǎo)嘌呤、氮鳥(niǎo)嘌呤、5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶 、6-氮尿嘧啶氮尿嘧啶 進(jìn)入體內(nèi)變成相應(yīng)的核苷酸表現(xiàn)抑制作進(jìn)入體內(nèi)變成相應(yīng)的核苷酸表現(xiàn)抑制作用用六六RNARNA生物合成的抑制作用生物合成的抑制作用2 2、DNADNA模板功能的抑制物模板功能的抑制物1 1放線菌素放線菌素D Dactinomycin Dactinomycin D 與與DNADNA形成非共價(jià)復(fù)合物形成非共價(jià)復(fù)合物 其作用好像阻遏蛋白抑制其作用好像阻遏蛋白抑制DNADNA轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄和復(fù)制。復(fù)制。 色霉素色

27、霉素A3A3、橄欖霉素、光神霉素、橄欖霉素、光神霉素2 2嵌入染料嵌入染料 使使DNADNA在復(fù)制時(shí)缺失或增添一個(gè)核苷酸，在復(fù)制時(shí)缺失或增添一個(gè)核苷酸， 導(dǎo)致移碼突變，并能抑制導(dǎo)致移碼突變，并能抑制RNARNA鏈的起始。鏈的起始。3 3烷化劑烷化劑抑制細(xì)菌抑制細(xì)菌RNA聚合酶活性聚合酶活性某些常用的轉(zhuǎn)錄抑制劑某些常用的轉(zhuǎn)錄抑制劑抑制劑抑制劑 靶酶靶酶 抑制作用抑制作用 利福霉素利福霉素 細(xì)菌的全酶細(xì)菌的全酶 與與亞基結(jié)合阻止亞基結(jié)合阻止起始起始利鏈霉素利鏈霉素 細(xì)菌的核心酶細(xì)菌的核心酶 與與亞基結(jié)合阻止亞基結(jié)合阻止延長(zhǎng)延長(zhǎng)放線菌素放線菌素D 真核真核RNA Pol 與與DNA結(jié)合并阻結(jié)合并阻止

28、延長(zhǎng)止延長(zhǎng)-鵝膏蕈堿鵝膏蕈堿 真核真核RNA Pol 與與RNA聚合酶聚合酶結(jié)合結(jié)合1 1、rRNArRNA的加工的加工lRNaseRNaseRNaseE甲基化堿基甲基化堿基甲基化核糖甲基化核糖2 2、tRNAtRNA的加工的加工加工加工二真核生物二真核生物RNARNA轉(zhuǎn)錄后的加工轉(zhuǎn)錄后的加工 1 1、rRNArRNA轉(zhuǎn)錄后的加工轉(zhuǎn)錄后的加工RNase核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶核糖核糖2-OH2 2、tRNAtRNA的加工的加工3 3、真核生物的、真核生物的mRNAmRNA轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄后加工原核與真核生物原核與真核生物mRNA的區(qū)別的區(qū)別5 5 pppGp pppGp5 5 GpppGp Gppp

29、GppppGpppG ppippi鳥(niǎo)苷酰鳥(niǎo)苷酰轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶5 5 m7GpppGp m7GpppGp甲基轉(zhuǎn)移酶甲基轉(zhuǎn)移酶SAMSAM5 5 ppGp ppGp磷酸酶磷酸酶 Pi Pi以以5- 5三磷酸相連三磷酸相連Cap Binding Complex步驟步驟1步驟步驟2作用位置作用位置200250外顯子外顯子內(nèi)含子內(nèi)含子DNA hnRNA類型類型自我拼接自我拼接磷酸酯的轉(zhuǎn)移反響磷酸酯的轉(zhuǎn)移反響類型類型自我拼接自我拼接hnRNA的拼接的拼接核內(nèi)小核內(nèi)小RNA(snRNA)拼接體拼接體(spliceosome)的形成的形成剪接所需條件剪接所需條件 snRNA snRNA U1-U6U1-U6 +

30、 + 多肽多肽/ /蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 多種多種snRNPsnRNP 核內(nèi)小核糖核蛋白顆粒核內(nèi)小核糖核蛋白顆粒 多種多種snRNPssnRNPs裝配成裝配成 拼接體拼接體 參與剪接過(guò)程參與剪接過(guò)程與內(nèi)含子與內(nèi)含子5互補(bǔ)互補(bǔ)需要需要U2輔助因子和輔助因子和U1 snRNP片段互補(bǔ)結(jié)合在一個(gè)核糖核蛋白顆粒片段互補(bǔ)結(jié)合在一個(gè)核糖核蛋白顆粒供能促使供能促使U4和和 U6分別分別U2和和 U6互補(bǔ)互補(bǔ)U5識(shí)別外顯子拼接點(diǎn)識(shí)別外顯子拼接點(diǎn)5羥基羥基tRNA前體的酶促拼接前體的酶促拼接23 環(huán)磷酸基環(huán)磷酸基環(huán)磷酸二酯酶環(huán)磷酸二酯酶2磷酸基磷酸基3羥基羥基5羥基羥基5磷酸基磷酸基5- 5反式拼接與選擇性拼接反式拼接

31、與選擇性拼接降鈣素降鈣素降鈣素基因相關(guān)肽降鈣素基因相關(guān)肽RNARNA編輯編輯RNA editingRNA editing介紹介紹1 1一種與一種與RNARNA加帽、加尾、剪接不同的加帽、加尾、剪接不同的RNARNA 加工形式。加工形式。2 2轉(zhuǎn)錄后改變轉(zhuǎn)錄后改變RNARNA的序列，使成熟的序列，使成熟RNARNA的序的序 列與基因組列與基因組DNADNA序列不同。序列不同。 3 3生物學(xué)中心法那么的補(bǔ)充，擴(kuò)大了生物學(xué)中心法那么的補(bǔ)充，擴(kuò)大了mRNA mRNA 遺傳信息容量。遺傳信息容量。 Several types of mRNA editing involving base substitu

32、tions can significantly alter the polypeptide products encoded by the RNA sequences 起始密碼起始密碼氨基酸的變化氨基酸的變化終止密碼終止密碼緘默編輯緘默編輯mRNAmRNA編輯的幾品種型編輯的幾品種型錐蟲(chóng)線粒體錐蟲(chóng)線粒體RNARNA編輯編輯 泛全編輯泛全編輯pan editingpan editing：插入：插入U(xiǎn) U錨定順序錨定順序核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶末端尿苷酸轉(zhuǎn)移酶末端尿苷酸轉(zhuǎn)移酶RNA連接酶連接酶RNA editing in protein-coding regions of mitochondrial

33、transcript from the protozan Trypanosoma brucei四膜蟲(chóng)線粒體四膜蟲(chóng)線粒體COIII基因轉(zhuǎn)錄區(qū)基因轉(zhuǎn)錄區(qū)mRNA的泛編輯的泛編輯人載脂蛋白人載脂蛋白mRNAapolipoprotein B基因基因編碼編碼4563個(gè)個(gè)AA多肽多肽Apo Bl00 肝細(xì)胞中合成后分泌到血液中肝細(xì)胞中合成后分泌到血液中 編碼編碼2153個(gè)個(gè)AA多肽多肽Apo B48 在腸細(xì)胞中合成在腸細(xì)胞中合成 同源載脂蛋白同源載脂蛋白 是載脂蛋白是載脂蛋白mRNA編輯后的產(chǎn)物編輯后的產(chǎn)物 人類載脂蛋白人類載脂蛋白BApo B mRNA的編的編輯輯呈現(xiàn)一個(gè)終止密碼呈現(xiàn)一個(gè)終止密碼載脂蛋白載脂蛋白apo-B