原核生物轉(zhuǎn)錄

關(guān)于原核生物轉(zhuǎn)錄第一頁，共十八頁，編輯于2023年，星期日轉(zhuǎn)錄是細胞生物合成的重要環(huán)節(jié)，在RNA聚合酶催化下，以ATP、GTP、CTP、UTP為基本原料以DNA為模板依堿基配對原則(G/C,C/G,T/A,A/T）合成RNA的過程。合成方向：5’－3’。模板鏈稱為反義鏈。非模板鏈因為和模板鏈序列反向互補，與子代RNA序列幾乎完全相同（除了U代替了T），非模板鏈又叫編碼鏈。不同基因的模板鏈與非模板鏈并非固定在DNA雙螺旋分子的某一條鏈上。第二頁，共十八頁，編輯于2023年，星期日模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈第三頁，共十八頁，編輯于2023年，星期日RNA的轉(zhuǎn)錄過程起始延長終止第四頁，共十八頁，編輯于2023年，星期日原核生物中迄今只發(fā)現(xiàn)了一種DNA聚合酶，負責所有RNA的合成（包括tRNA，mRNA，rRNA等）。目前結(jié)構(gòu)和機制比較清楚的是大腸桿菌的RNA聚合酶。第五頁，共十八頁，編輯于2023年，星期日大腸桿菌RNA聚合酶的組成σ識別啟動子，啟動轉(zhuǎn)錄α2ββ’ω負責RNA鏈的延伸β’，β酶的催化活性中心α參與轉(zhuǎn)錄速度的調(diào)控ω功能尚不清楚第六頁，共十八頁，編輯于2023年，星期日啟動子：含有RNA聚合酶特異性結(jié)合和轉(zhuǎn)錄起始所需的保守序列。原核生物的啟動子序列存在著較大差異，但存在著三個共有序列:

轉(zhuǎn)錄起始識別部位：位于－35區(qū),共有序列是（TTGACA）的6~10bp序列。Pribnow盒:位于－10區(qū)，是幾乎所有啟動子都含有的一個6~8bp的序列，一般為TATAAT。RNA的合成起點：+1區(qū)，富含AGGTCCACC序列。轉(zhuǎn)錄起始第七頁，共十八頁，編輯于2023年，星期日啟動子結(jié)構(gòu)普利布諾盒轉(zhuǎn)錄起始識別部位終止子合成起始點-35區(qū)-10區(qū)+1區(qū)第八頁，共十八頁，編輯于2023年，星期日

轉(zhuǎn)錄起始RNA聚合酶全酶先與模板以較低的親和力結(jié)合，可以沿著DNA雙鏈滑動，σ亞基識別到啟動子序列后，RNA聚合酶緊密結(jié)合在DNA模板上，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。（此時DNA雙鏈仍處于雙聯(lián)狀態(tài)，故該復(fù)合物被稱為閉合轉(zhuǎn)錄復(fù)合物。）啟動子中的普利布諾盒中富含AT堿基，因而堿基容易斷裂，RNA聚合酶啟動子部位的DNA雙聯(lián)間，發(fā)生約17bp的局部裂解，形成開放轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，暴露出DNA模板鏈。在轉(zhuǎn)錄起始部位形成新的RNA第一磷酸二鍵基，RNA鏈的第一個核苷酸均為嘌呤A或G。（因為RNA的合成起點，富含AGGTCCACC序列。）第九頁，共十八頁，編輯于2023年，星期日在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反應(yīng)，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物5-pppG-OH+

NTP5-pppGpN-OH3+ppi

第一個核苷三磷酸與第二個核苷三磷酸縮合生成3′-5′磷酸二酯鍵后，則啟動階段結(jié)束，進入延伸階段轉(zhuǎn)錄起始第十頁，共十八頁，編輯于2023年，星期日轉(zhuǎn)錄延伸亞基從全酶中脫落，核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)合相對松弛，有利于沿著DNA模板快速前移，繼續(xù)RNA的合成，RNA鏈不斷延長；2.在這一階段，DNA分子鏈不斷被打開，完成RNA分子轉(zhuǎn)錄后又恢復(fù)雙鏈結(jié)構(gòu)，使得DNA分子在電鏡下呈現(xiàn)泡狀結(jié)構(gòu)，稱為轉(zhuǎn)錄泡。第十一頁，共十八頁，編輯于2023年，星期日轉(zhuǎn)錄延伸轉(zhuǎn)錄泡轉(zhuǎn)錄方向第十二頁，共十八頁，編輯于2023年，星期日轉(zhuǎn)錄終止RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來。

在原核中，發(fā)現(xiàn)終止信號存在于RNA聚合酶已經(jīng)轉(zhuǎn)錄過的序列之中。這種提供終止信號的結(jié)構(gòu)就稱為終止子。終止子可分為兩類:1、不依賴于蛋白質(zhì)輔因子就能實現(xiàn)終止作用。2、依賴蛋白輔因子才能實現(xiàn)終止作用。這種蛋白質(zhì)輔因子稱為釋放因子，通常又稱ρ因子。

第十三頁，共十八頁，編輯于2023年，星期日

兩類終止子有共同的序列特征：在轉(zhuǎn)錄終止點前有一段回文序列，回文序列的兩個重復(fù)部分(每個7～20bp)由幾個不重復(fù)的核苷節(jié)段隔開。

兩類終止子的不同點：不依賴ρ因子的終止子的回文序列中富含GC堿基對，在回文序列的下游方向又常有6～8個AT堿基對(在模板鏈上為A、在mRNA上為U)；而依賴ρ因子終止子中回文序列的GC對含量較少。在回文序列下游方向的序列沒有固定特征，其AT對含量比前一種終止子低。

轉(zhuǎn)錄終止第十四頁，共十八頁，編輯于2023年，星期日不依賴ρ的轉(zhuǎn)錄終止不依賴P因子的序列中富含GC堿基對，由此形成的RNA轉(zhuǎn)錄子鏈能夠通過形成氫鍵結(jié)構(gòu)形成莖-環(huán)發(fā)卡結(jié)構(gòu)，在此部分的DNA和RNA雜化鏈很不穩(wěn)定，使RNA從模板上脫落，從而終止轉(zhuǎn)錄。第十五頁，共十八頁，編輯于2023年，星期日莖-環(huán)發(fā)卡結(jié)構(gòu)第十六頁，共十八頁，編輯于2023年，星期日依賴ρ的轉(zhuǎn)錄終止不形成強的發(fā)夾結(jié)構(gòu)，必須一種輔助因子即ρ蛋白來幫助轉(zhuǎn)錄終止。六聚體蛋白，依賴單鏈RNA水解ATP釋放的能量來識別RN