生物化學(xué)合工大第六章RNA的生物合成

第六章RNA的生物合成DNA攜帶的遺傳信息（基因）傳遞給RNA分子的過(guò)程稱轉(zhuǎn)錄（transcription

）。

在生物界，RNA合成有兩種方式：一是DNA指導(dǎo)的RNA合成，此為生物體內(nèi)的主要合成方式。另一種是RNA指導(dǎo)的RNA合成，此種方式常見(jiàn)于病毒。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的初級(jí)轉(zhuǎn)錄本是RNA前體（RNAprecursor），需經(jīng)加工過(guò)程（processing）方具有生物學(xué)活性。

反應(yīng)體系：DNA模板,NTP,酶，Mg2+,Mn2+，合成方向5'→3'。連接方式--3',5'磷酸二酯鍵。轉(zhuǎn)錄特點(diǎn)：不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄--DNA片段轉(zhuǎn)錄時(shí)，雙鏈DNA中只有一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板，這種轉(zhuǎn)錄方式稱作不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄。模板鏈(templatestrand)及反意義鏈(antisensestrand):指導(dǎo)RNA合成的DNA鏈為模板鏈，又稱反意義鏈。

編碼鏈(codingstrand)及有意義鏈(sensestrand)：不作為轉(zhuǎn)錄的另一條DNA鏈為編碼鏈，又稱有意義鏈。由于基因分布于不同的DNA單鏈中，即某條DNA單鏈對(duì)某個(gè)基因是模板鏈，而對(duì)另一個(gè)基因則是編碼鏈。原料：四種磷酸核苷NTP,DNA中的T在RNA合成中變?yōu)閁合成過(guò)程:連續(xù)，方向：5‘→3’從頭合成,5′—末端的起始核苷酸常為GTP或ATP一、轉(zhuǎn)錄基本特點(diǎn)不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄“轉(zhuǎn)錄單位”（transcriptionunit）

以操縱子（operon）為轉(zhuǎn)錄的功能單位,結(jié)構(gòu)上包括四個(gè)功能區(qū)：多順?lè)醋樱ńY(jié)構(gòu)基因區(qū)）、啟動(dòng)子、操作子、終止子和調(diào)節(jié)基因。原核RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄過(guò)程二、原核細(xì)胞RNA轉(zhuǎn)錄合成特點(diǎn)調(diào)節(jié)基因啟動(dòng)子操縱基因lacZlacYlacACAPcAMPCAP-cAMP復(fù)合物mRNA+-半乳糖苷酶-半乳糖苷透過(guò)酶-半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶酶

大腸桿菌的RNA聚合酶全酶由5種亞基α2ββ’σ組成，σ因子與其它部分的結(jié)合不是十分緊密，它易于與β’βα2分離，沒(méi)有σ、亞基的酶稱為核心酶——只催化鏈的延長(zhǎng)，對(duì)起始無(wú)作用。五種亞基的功能分別為：

α亞基：與啟動(dòng)子結(jié)合功能。

β亞基：含催化部位，起催化作用，催化形成磷酸二酯鍵。

亞基：在全酶中存在，功能不清楚。

β’亞基：與DNA模板結(jié)合功能。

σ亞基：識(shí)別起始位點(diǎn)。

1.起始位點(diǎn)的識(shí)別

σ識(shí)別正確的啟動(dòng)位點(diǎn)，啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)至少由三部分組成：-35序列提供了RNA聚合酶全酶識(shí)別的信號(hào)；-10序列是酶的緊密結(jié)合位點(diǎn)（富含AT堿基，利于雙鏈打開(kāi)）；第三部分是RNA合成的起始點(diǎn)。3’5’+1轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)AACTGTATATTATTGACATATAAT5’3’－35序列

Sextama框－10序列Pribnow框2.轉(zhuǎn)錄起始

加入的第一個(gè)核苷三磷酸常是GTP或ATP。所形成的啟動(dòng)子、全酶和核苷三磷酸復(fù)合物稱為三元起始復(fù)合物，第一個(gè)核苷三磷酸一旦摻入到轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)，σ亞基就會(huì)被釋放脫離核心酶。-35-10pppG或pppA5‘5‘3‘3‘模板鏈E3.鏈的延伸

以NTP為原料和能量,DNA模板鏈為模板，靠核心酶的催化，核苷酸間通過(guò)3′,5′-磷酸二酯鍵成核糖核酸鏈(RNA)4.轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)有兩種情況弱終止子：依賴ρ因子（終止因子，terminators）的終止NusA蛋白識(shí)別DNA鏈上的終止信號(hào)，在ρ因子幫助終止。

強(qiáng)終止子：（1）在終止點(diǎn)之前具有一段富含G-C的回文區(qū)域。（2）富含G-C的區(qū)域之后是一連串的dA堿基序列，它們轉(zhuǎn)錄的RNA鏈的末端為一連串U（連續(xù)6個(gè)）。四、轉(zhuǎn)錄過(guò)程的選擇性抑制劑放線菌素D利福平α－鵝膏蕈堿原核抑制抑制不抑制真核抑制不抑制抑制RNA聚合酶Ⅱ五、轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的“加工”（成熟過(guò)程）在細(xì)胞內(nèi)，由RNA聚合酶合成的原初轉(zhuǎn)錄物（primarytranscript）往往需要一系列的變化，包括鏈的裂解、5和3末端的切除和特殊結(jié)構(gòu)的形成、核苷的修飾、以及拼接和編輯等過(guò)程，才轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓腞NA分子。此過(guò)程總稱為RNA的成熟或稱為RNA的轉(zhuǎn)錄后加工。原核生物的mRNA轉(zhuǎn)錄后一般不需要加工，轉(zhuǎn)錄的同時(shí)即進(jìn)行翻譯（半壽期短）。rRNA前體的轉(zhuǎn)錄后加工tRNA前體的加工真核mRNA前體的加工

rRNA前體的加工

rRNA基因之間以縱向串聯(lián)的方式重復(fù)排列。

加工過(guò)程：

1、剪切作用：需核酸酶參與。

2、甲基化修飾：修飾在堿基上。

3、自我剪接：一種核酶的作用。

原核rRNA加工：rRNA含非轉(zhuǎn)錄的間隔區(qū)，其產(chǎn)物中含tRNA真核rRNA加工：1.5S自成體系加工少無(wú)修飾和剪接。

2.45S加工中含剪切和甲基化修飾，需核酸酶。tRNA前體的加工tRNA前體在tRNA剪切酶的作用下，切成一定在小的tRNA分子

3’末端加上CCA堿基的修飾：甲基化、脫氨和還原作用真核mRNA前體的加工剪接（Splicing）

去除內(nèi)含子，連接外顯子5’帽端結(jié)構(gòu)的生成（如圖）3’端多聚A（polyA）的附加六、RNA的復(fù)制合成（RNA指導(dǎo)的RNA合成）噬菌體Qβ的RNA復(fù)制兩階段（1）其單鏈RNA可充當(dāng)mRNA，利用寄主中的核糖體合成外殼蛋白和RNA復(fù)制酶的β亞基。（2）復(fù)制酶的β亞基可與來(lái)自寄主細(xì)胞的亞基αδ自動(dòng)裝配成RNA復(fù)制酶，可進(jìn)行RNA的復(fù)制，以分子中單鏈RNA為模板（正鏈），復(fù)制出一條新的RNA鏈（負(fù)鏈），再?gòu)?fù)制出正鏈，與外殼蛋白組裝成新的噬菌體顆粒。某些RNA病毒可以以自身RNA為模板進(jìn)行復(fù)制。不同的RNA病毒復(fù)制方式不同5