真核生物轉錄

關于真核生物轉錄第一頁，共59頁幻燈片一真核生物轉錄酶及相關因子（一）真核生物的RNA聚合酶

三種RNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,它們專一地轉錄不同的基因,其轉錄過程和產物已各不相同.三種RNA聚合酶對鵝膏覃堿的敏感性反應不同.第二頁，共59頁幻燈片第三頁，共59頁幻燈片(二)RNA聚合酶Ⅱ的啟動子核心啟動子（corepromoter）上游啟動子元件（upstreampromoterelement，UPE）第四頁，共59頁幻燈片1、核心啟動子

●定義：指保證RNA聚合酶Ⅱ轉錄正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括轉錄起始位點及轉錄起始位點上游TATA區(qū)●作用：選擇正確的轉錄起始位點，保證精確起始TATA常在-25bp左右，相當于原核的-10序列T85A97T93A85A63A83A50第五頁，共59頁幻燈片2、上游啟動子元件●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等●作用：控制轉錄起始頻率。CAAT：-70--80bpGGGCGG：-80--110bp第六頁，共59頁幻燈片第七頁，共59頁幻燈片EukaryoticPromoters“IwouldliketohaveTATAboxandInitiatorasmypromoter.Whatwouldyoulike?”“Well,IpreferBREandDPE.”第八頁，共59頁幻燈片TATA區(qū)：使轉錄精確地起始。CAAT區(qū)和GC區(qū)又稱為上游啟動子元件(upstreampromoterelement，UPE)或稱上游激活序列(upstreamactivatingsequence，UAS)主要控制轉錄起始頻率，基本上不參與起始位點的確定。盡管這3種啟動子區(qū)序列都有著重要功能，但并不是每個基因的啟動子區(qū)都包含這3種序列。有些基因，如組蛋白H2B，不含GC區(qū)，但有兩個CAAT區(qū)，一個TATA區(qū)。第九頁，共59頁幻燈片SV40早期啟動子組蛋白H2B

TATACAATGC第十頁，共59頁幻燈片增強子及其功能增強子的發(fā)現從SV40開始，在SV40的轉錄單元上發(fā)現它的轉錄起始位點上游約200bp處有兩段72bp長的重復序列，它們不是啟動子的一部分，但能增強或促進轉錄的起始，除去這兩段序列會大大降低這些基因的轉錄水平。能強化轉錄起始的序列為增強子或強化子(enhancer)。后來在許多基因的啟動區(qū)中陸續(xù)發(fā)現了增強子的存在。第十一頁，共59頁幻燈片增強子的性質1增強效應十分明顯:10---200倍,甚至上千倍2增強效應與其位置和取向無關3大多為重復序列,其內部常有一個核心序列TGGAAA4其增強效應有嚴密的組織性和細胞特異性,只有特定的轉錄因子參與才能發(fā)揮其功能5沒有基因專一性,與不同的基因組合均表現增強效應6許多增強子還受外部金屬離子等調控第十二頁，共59頁幻燈片TranscriptionisactivatedEnhancerTranscriptionisrepressedSilencerRepressorActivator第十三頁，共59頁幻燈片轉錄起始點TATA盒CAAT盒GC盒

增強子順式作用元件(cis-actingelement)轉錄起始前的上游區(qū)段AATAAA切離加尾轉錄終止點修飾點外顯子翻譯起始點內含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚體DNA分子上具有的可影響轉錄的各種組分第十四頁，共59頁幻燈片GeneralTranscriptionFactorsandInitiationProkaryoticRNApolymerasepre-initiationcomplexEukaryoticRNApolymeraseII:“Ineedhelpfromotherproteins.”第十五頁，共59頁幻燈片三.轉錄因子能直接、間接辨認和結合轉錄上游區(qū)段DNA的蛋白質，統(tǒng)稱為反式作用因子(trans-actingfactors)。反式作用因子中，直接或間接結合RNA聚合酶的，則稱為轉錄因子(transcriptionalfactors,TF)。第十六頁，共59頁幻燈片參與RNA-polⅡ轉錄的TFⅡ

CTD:RNA聚合酶β亞基羧基末端的結構域第十七頁，共59頁幻燈片TAFIIs:TBP-AssociatedFactorsIITBP:TATA-BindingProtein第十八頁，共59頁幻燈片轉錄起始轉錄延伸轉錄終止二、真核生物轉錄的基本過程第十九頁，共59頁幻燈片（一）轉錄起始真核生物和原核生物的RNA-pol種類不同，結合模板的特性不一樣。轉錄起始時，原核生物RNA-pol可直接結合模板，而真核生物的RNA聚合酶需與多種蛋白因子的相互作用才能結合模板。第二十頁，共59頁幻燈片轉錄起始：轉錄因子和RNApolⅡ按照一定的次序，通過招募的方式形成預轉錄起始復合物（pre-initiationcomplex）的過程。ＴＦⅡＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、H

第二十一頁，共59頁幻燈片參與RNA-polⅡ轉錄的TFⅡ

CTD:RNA聚合酶β亞基羧基末端的結構域第二十二頁，共59頁幻燈片

轉錄因子轉錄復合體TBPTAFsTFIIATFIIBTFIIFPolIITFIIERNApolⅡ的轉錄起始●真核生物轉錄起始復合物第二十三頁，共59頁幻燈片POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡ催化轉錄的PICPOL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA復合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC組裝完成，TFⅡH使CTD磷酸化羧基末端的結構域第二十四頁，共59頁幻燈片(二)轉錄的延伸RNA聚合酶離開啟動子，沿DNA鏈移動并使新生RNA鏈不斷伸長的過程。轉錄起始后直到形成9個核苷酸短鏈是通過啟動子階段，此時RNA聚合酶一直處于啟動子區(qū)，新生的RNA鏈與DNA模板鏈的結合不夠牢固，很容易從DNA鏈上掉下來并導致轉錄重新開始。一旦RNA聚合酶成功地合成9個以上核苷酸并離開啟動子區(qū)，轉錄就進入正常的延伸階段。第二十五頁，共59頁幻燈片RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉錄延長中的核小體移位和解聚轉錄方向第二十六頁，共59頁幻燈片轉錄延長真核生物轉錄延長過程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒有轉錄與翻譯同步的現象。RNA-pol前移處處都遇上核小體。第二十七頁，共59頁幻燈片RNA鏈的延伸圖解3′5′RNA-DNA雜交螺旋聚合酶的移動方向新生RNA復鏈解鏈有義鏈模板鏈（反義鏈）延長部位第二十八頁，共59頁幻燈片5------AAUAAA-5------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG轉錄終止的修飾點55333加尾AAAAAAA······3mRNA（三）真核生物轉錄終止——和轉錄后修飾密切相關。第二十九頁，共59頁幻燈片真核生物和原核生物轉錄的差別

DNA核核糖體新生蛋白質真核生物原核生物mRNA前體轉運加工mRNAmRNARNA聚合酶不相同啟動子不同轉錄后RNA加工修飾不同

是否需要轉錄因子第三十頁，共59頁幻燈片三真核生物RNA的成熟（一）、mRNA的的成熟（二）、tRNA的成熟（三）、rRNA的成熟（四）、RNA編輯第三十一頁，共59頁幻燈片真核細胞mRNA的加工5′

“帽子”PolyA

3′

m7G-5′ppp-N-3′pAAAAAAA-OH5′端接上一個“帽子”(CAP)結構

3′端添加PolyA“尾巴”,由RNA末端核苷酸轉移酶催化剪接：剪去內含子(intron)，拼接外顯子(extron)第三十二頁，共59頁幻燈片1首、尾的修飾5端形成帽子結構(m7GpppGp—)3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)第三十三頁，共59頁幻燈片第三十四頁，共59頁幻燈片5pppGp…5GpppGp…pppGppi鳥苷酸轉移酶5

m7GpppGp…甲基轉移酶SAM帽子結構的生成5ppGp…磷酸酶Pi第三十五頁，共59頁幻燈片帽子結構帽子0:m7GpppX,N7甲基鳥嘌呤核苷酸帽子1:m7GpppXm,帽子0后第一個核苷酸2位氧甲基化,這是除單細胞真核生物外其它真核生物的主要帽子形式帽子2:m7GpppXmpYm,帽子0后第二個核苷酸2位氧甲基化帽子結構中甲基供體為S-腺苷甲硫氨酸(SAM)第三十六頁，共59頁幻燈片帽子結構的生理功能1帽子結構為核糖體識別mRNA提供了信號,帽子0結構是核糖體識別mRNA所必須的.2帽子結構增加mRNA的穩(wěn)定性,保護mRNA免受5’外切核酸酶的降解.3帽子結構還能有助于成熟的mRNA的轉運.第三十七頁，共59頁幻燈片5------AAUAAA-5------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG轉錄終止的修飾點55333加尾AAAAAAA······3mRNA真核生物轉錄后加尾修飾——和轉錄終止密切相關。第三十八頁，共59頁幻燈片3’端加尾多聚腺苷酸尾巴AAUAAA：★準確切割★加poly（A）第三十九頁，共59頁幻燈片外顯子(exon)和內含子(intron)外顯子在斷裂基因及其初級轉錄產物上出現，并表達為成熟RNA的核酸序列。內含子隔斷基因的線性表達而在剪接過程中被除去的核酸序列。2mRNA的剪接核內的初級mRNA稱為核不均一RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)第四十頁，共59頁幻燈片Fig.14.1第四十一頁，共59頁幻燈片剪接信號哺乳動物5’--/GUAAGU--INTRON--YNCURAC--YnNAG/G--3’酵母5’--/GUAUGU--INTRON--UACUAAC--YAG/G--3’分支點序列第四十二頁，共59頁幻燈片第四十三頁，共59頁幻燈片小分子核內RNA(snRNA)真核細胞核內一組小分子RNA,含70~300堿基,序列中尿嘧啶含量較高,因此又用U命名.既非任何RNA的前體,也非某種RNA代謝的中間產物,而是具有獨特功能且獨立存在的實體,參與mRNA的加工。常與多種特異的蛋白質結合在一起，形成小核糖體核蛋白（smallnuclearribonucleoproteinparticle，snRNP）snRNP與hnRNA結合成為剪接體第四十四頁，共59頁幻燈片snRNP與hnRNA結合成為剪接體U1,U2，U4，U5，U6①第四十五頁，共59頁幻燈片剪接體第四十六頁，共59頁幻燈片內含子的其它剪接方式及功能內含子的分類

第一類內含子需要鳥苷或鳥苷酸為輔助因子，實行自我催化第二類內含子無需輔助因子，可自我拼接第三類內含子套索狀剪接SnRNA和SnRNP完成第四類內含子tRNA基因及其初級轉錄產物的內含子，需要多種蛋白質的催化第四十七頁，共59頁幻燈片Ⅰ類內含子的自我剪接第四十八頁，共59頁幻燈片Ⅱ類內含子的自我剪接第四十九頁，共59頁幻燈片（二）tRNA的轉錄后加工tRNA前體RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA目錄第五十頁，共59頁幻燈片切除部分序列:

5′-端一段前導序列反密碼子環(huán)一段插入序列3′-端CCA-OH的生成tRNA核苷酸基轉移酶某些堿基的化學修飾:

甲基化還原反應DHU脫氨反應第五十一頁，共59頁幻燈片tRNA的轉錄后加工剪切

(a)第五十二頁，共59頁幻燈片剪接(b)(c)添加堿基修飾(d)第五十三頁，共59頁幻燈片（三）真核rRNA的轉錄后加工轉錄45S-rRNA剪接18S-rRNA5.8S和28S-rRNArDNA內含子內含子28S5.8S18S第五十四頁，共59頁幻燈片四RNA的編輯編輯（editing）是指在mRNA水平，通過核苷酸的缺失，插入或替換而改變遺傳信息的過程。第五十五頁，共59頁幻燈片RNA的拼接、編輯和再編碼

大多數的真核基因都是斷裂基因，斷裂基因的轉錄產物需要通過拼接，去除插入部分（即內含子，intron），使編碼區(qū)（即外含子，Exon）成為連續(xù)序列，這是基因表達的一個重要環(huán)節(jié)。RNA編碼序列的改變稱為編輯（editing），RNA編碼和讀碼方式的改變稱為再編碼（reco