生物信息的傳遞從到全

關(guān)于生物信息的傳遞從到全第1頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（上）從DNA到RNA基因作為唯一能夠自主復(fù)制、永久存在的單位，其生物學(xué)功能是以蛋白質(zhì)的形式表達(dá)出來(lái)的。DNA序列是遺傳信息的貯存者，它通過(guò)自主復(fù)制得到永存，并通過(guò)轉(zhuǎn)錄生成信使RNA，翻譯生成蛋白質(zhì)的過(guò)程來(lái)控制生命現(xiàn)象。第2頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基因表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄（transcription）和翻譯（translation）兩個(gè)階段。轉(zhuǎn)錄是指拷貝出一條與DNA鏈序列完全相同（除了T→U之外）的RNA單鏈的過(guò)程，是基因表達(dá)的核心步驟。翻譯是指以新生的mRNA為模板，把核苷酸三聯(lián)遺傳密碼子翻譯成氨基酸序列、合成多肽鏈的過(guò)程，是基因表達(dá)的最終目的。第3頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月FrancoisJacob(Left),JacquesMonod(Center)&AndreLwoff(Right)第4頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DNA分子中的核苷酸排列順序不但決定了胞內(nèi)所有RNA及蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)，還通過(guò)蛋白質(zhì)（酶）的功能間接控制了細(xì)胞內(nèi)全部有效成份的生產(chǎn)、運(yùn)轉(zhuǎn)和功能發(fā)揮。與mRNA序列相同的那條DNA鏈?zhǔn)蔷幋a鏈（codingstrand）或稱(chēng)有意義連（sensestrand）；另一條根據(jù)堿基互補(bǔ)原則指導(dǎo)mRNA合成的DNA鏈則被稱(chēng)為模板鏈（templatestrand）或稱(chēng)反義鏈（antisensestrand）。第5頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DNA和RNA雖然很相似，只有T或U及核糖的第二位碳原子上有所不同，但它們的生物學(xué)活性卻很不同。RNA主要以單鏈形式存在于生物體內(nèi)，其高級(jí)結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，它們既擔(dān)負(fù)著貯藏及轉(zhuǎn)移遺傳信息的功能，又能作為核酶直接在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮代謝功能。因?yàn)橹挥衜RNA所攜帶的遺傳信息才被用來(lái)指導(dǎo)蛋白質(zhì)生物合成，所以人們一般用U、C、A、G這4種核苷酸而不是T、C、A、G的組合來(lái)表示遺傳性狀。

DNA模板與mRNA分子及多肽鏈之間存在共線(xiàn)性關(guān)系第6頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物體內(nèi)擁有三類(lèi)RNA，即：編碼特定蛋白質(zhì)序列的mRNA；能特異性解讀mRNA中的遺傳信息并將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)氨基酸后加入多肽鏈中的tRNA；直接參與核糖體中蛋白質(zhì)合成的rRNA。第7頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1RNA的轉(zhuǎn)錄3.1.1轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程

無(wú)論是原核還是真核細(xì)胞，轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程都包括：

模板識(shí)別轉(zhuǎn)錄起始通過(guò)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄的延伸和終止第8頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大腸桿菌中依賴(lài)于DNA的RNA轉(zhuǎn)錄過(guò)程圖示轉(zhuǎn)錄泡中單鏈DNA的長(zhǎng)度約在17bp左右，被聚合酶復(fù)合物所保護(hù)的DNA序列約為35bp左右第9頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月模板識(shí)別階段主要指RNA聚合酶與啟動(dòng)子DNA雙鏈相互作用并與之相結(jié)合的過(guò)程。轉(zhuǎn)錄起始前，啟動(dòng)子附近的DNA雙鏈分開(kāi)形成轉(zhuǎn)錄泡以促使底物核糖核苷酸與模板DNA的堿基配對(duì)。轉(zhuǎn)錄起始就是RNA鏈上第一個(gè)核苷酸鍵的產(chǎn)生。真核生物RNA聚合酶不能直接識(shí)別基因的啟動(dòng)子區(qū)，需要一些被稱(chēng)為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的輔助蛋白質(zhì)按特定順序結(jié)合于啟動(dòng)子上，RNA聚合酶才能與之相結(jié)合并形成復(fù)雜的前起始復(fù)合物（preinitiationtranscriptioncomplex,PIC），以保證有效地起始轉(zhuǎn)錄。第10頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄起始后直到形成9個(gè)核苷酸短鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)啟動(dòng)子階段，此時(shí)RNA聚合酶一直處于啟動(dòng)子區(qū)，新生的RNA鏈與DNA模板鏈的結(jié)合不夠牢固，很容易從DNA鏈上掉下來(lái)并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄重新開(kāi)始。一旦RNA聚合酶成功地合成9個(gè)以上核苷酸并離開(kāi)啟動(dòng)子區(qū)，轉(zhuǎn)錄就進(jìn)入正常的延伸階段。RNA聚合酶離開(kāi)啟動(dòng)子，沿DNA鏈移動(dòng)并使新生RNA鏈不斷伸長(zhǎng)的過(guò)程就是轉(zhuǎn)錄的延伸。第11頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要成分1.RNA聚合酶RNA聚合酶是轉(zhuǎn)錄過(guò)程中最關(guān)鍵的酶，主要以雙鏈DNA為模板，以4種核苷三磷酸作為活性前體，并以Mg2+/Mn2+為輔助因子，催化RNA鏈的起始、延伸和終止，它不需要任何引物，催化生成的產(chǎn)物是與DNA模板鏈相互補(bǔ)的RNA。第12頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大多數(shù)原核生物RNA聚合酶的組成是相同的，大腸桿菌RNA聚合酶由2個(gè)α亞基、一個(gè)β亞基、一個(gè)β'亞基和一個(gè)ω亞基組成，稱(chēng)為核心酶。加上一個(gè)σ亞基后則成為聚合酶全酶（holoenzyme），相對(duì)分子質(zhì)量為4.65×105。大腸桿菌RNA聚合酶第13頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第14頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大腸桿菌RNA聚合酶的組成分析第15頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月α亞基可能與核心酶的組裝及啟動(dòng)子識(shí)別有關(guān)，并參與RNA聚合酶和部分調(diào)節(jié)因子的相互作用。T4噬菌體感染大腸桿菌后對(duì)α亞基的一個(gè)精氨酸殘基進(jìn)行ADP糖基化修飾，造成RNA聚合酶全酶對(duì)啟動(dòng)子親和力降低。由β和β'亞基組成了聚合酶的催化中心，它們?cè)谛蛄猩吓c真核生物RNA聚合酶的兩個(gè)大亞基有同源性。β亞基能與模板DNA、新生RNA鏈及核苷酸底物相結(jié)合。第16頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月σ因子的作用是負(fù)責(zé)模板鏈的選擇和轉(zhuǎn)錄的起始，它是酶的別構(gòu)效應(yīng)物，使酶專(zhuān)一性識(shí)別模板上的啟動(dòng)子。核心酶在T7噬菌體DNA上約有1300個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，平均結(jié)合常數(shù)為2×1011。σ因子可以極大地提高RNA聚合酶對(duì)啟動(dòng)子區(qū)DNA序列的親和力，酶底結(jié)合常數(shù)提高103倍，酶底復(fù)合物的半衰期可達(dá)數(shù)小時(shí)甚至數(shù)十小時(shí)。σ因子還能使RNA聚合酶與模板DNA上非特異性位點(diǎn)的結(jié)合常數(shù)降低104倍，使酶底復(fù)合物的半衰期小于1秒。第17頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大腸桿菌中的σ因子能識(shí)別并與啟動(dòng)子區(qū)的特異性序列相結(jié)合在大腸桿菌中，最常見(jiàn)的調(diào)控因子是由rpoD基因所編碼的σ70。由rpoH編碼的σ32是與熱休克啟動(dòng)子所控制的基因轉(zhuǎn)錄密切相關(guān)。由rpoN編碼的σ54則參與細(xì)胞的氮代謝。第18頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核生物RNA聚合酶的主要特征：聚合酶中有兩個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量超過(guò)1×105的大亞基；同種生物3類(lèi)聚合酶有“共享”小亞基的傾向，即有幾個(gè)小亞基是其中3類(lèi)或2類(lèi)聚合酶所共有的。真核生物中有3類(lèi)RNA聚合酶，其結(jié)構(gòu)比大腸桿菌RNA聚合酶復(fù)雜，它們?cè)诩?xì)胞核中的位置不同，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄的基因不同，對(duì)α-鵝膏覃堿的敏感性也不同。真核生物RNA聚合酶一般有8-14個(gè)亞基所組成，相對(duì)分子質(zhì)量超過(guò)5×105。第19頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核細(xì)胞中三類(lèi)RNA聚合酶特性比較第20頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.轉(zhuǎn)錄復(fù)合物啟動(dòng)子選擇階段包括RNA聚合酶全酶對(duì)啟動(dòng)子的識(shí)別，聚合酶與啟動(dòng)子可逆性結(jié)合形成封閉復(fù)合物（closedcomplex），此時(shí)，DNA仍處于雙鏈狀態(tài)。然后，封閉復(fù)合物轉(zhuǎn)變成開(kāi)放復(fù)合物（opencomplex），聚合酶全酶所結(jié)合的DNA序列中有一小段雙鏈被解開(kāi)。對(duì)于強(qiáng)啟動(dòng)子來(lái)說(shuō)，從封閉復(fù)合物到開(kāi)放復(fù)合物的轉(zhuǎn)變是不可逆的，是快反應(yīng)。第21頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月開(kāi)放復(fù)合物與最初的兩個(gè)NTP相結(jié)合并在這兩個(gè)核苷酸之間形成磷酸二酯鍵后即轉(zhuǎn)變成包括RNA聚合酶、DNA和新生RNA的三元復(fù)合物(ternarycomplex)。RNA合成的起始第22頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核生物RNA聚合酶II所形成的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物除RNA聚合酶之外，真核生物轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程中至少還需要7種輔助因子參與第23頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄起始后直到形成9個(gè)核苷酸短鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)啟動(dòng)子階段，此時(shí)RNA聚合酶一直處于啟動(dòng)子區(qū)，新生的RNA鏈與DNA模板鏈的結(jié)合不夠牢固，很容易從DNA鏈上掉下來(lái)并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄重新開(kāi)始。一旦RNA聚合酶成功地合成9個(gè)以上核苷酸并離開(kāi)啟動(dòng)子區(qū)，轉(zhuǎn)錄就進(jìn)入正常的延伸階段。RNA聚合酶離開(kāi)啟動(dòng)子，沿DNA鏈移動(dòng)并使新生RNA鏈不斷伸長(zhǎng)的過(guò)程就是轉(zhuǎn)錄的延伸。第24頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一般情況下，轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物可以進(jìn)入兩條不同的反應(yīng)途徑：一是合成并釋放2-9個(gè)核苷酸的短RNA轉(zhuǎn)錄物，即所謂的流產(chǎn)式起始；二是盡快釋放σ亞基，轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物通過(guò)上游啟動(dòng)子區(qū)并生成由核心酶、DNA和新生RNA所組成的轉(zhuǎn)錄延伸復(fù)合物。轉(zhuǎn)錄延伸復(fù)合物較為穩(wěn)定，可長(zhǎng)時(shí)間與DNA模板結(jié)合而不解離。只有在遇到轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)時(shí)，RNA聚合酶才停止加入新的核苷酸，RNA-DNA雜合物解離，釋放轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物并導(dǎo)致聚合酶本身從模板DNA上脫落。第25頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2啟動(dòng)子與轉(zhuǎn)錄起始大腸桿菌RNA聚合酶與啟動(dòng)子的相互作用主要包括啟動(dòng)子區(qū)的識(shí)別、酶與啟動(dòng)子的結(jié)合及σ因子的結(jié)合與解離。第26頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.1啟動(dòng)子區(qū)的基本結(jié)構(gòu)啟動(dòng)子是一段位于結(jié)構(gòu)基因5’端上游區(qū)的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之與模板DNA準(zhǔn)確地相結(jié)合并具有轉(zhuǎn)錄起始的特異性。轉(zhuǎn)錄的起始是基因表達(dá)的關(guān)鍵階段，而這一階段的重要問(wèn)題是RNA聚合酶與啟動(dòng)子的相互作用。啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)影響了它與RNA聚合酶的親和力，從而影響了基因表達(dá)的水平。第27頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)是指與新生RNA鏈第一個(gè)核苷酸相對(duì)應(yīng)DNA鏈上的堿基，通常為嘌呤。把起點(diǎn)5‘末端的序列稱(chēng)為上游（upstream），而把其3'末端的序列稱(chēng)為下游（downstream）。起點(diǎn)為+1，下游方向依次為+2、+3……等，上游方向依次為–1、–2、–3……等等。第28頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第29頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄單元（transcriptionunit）是一段從啟動(dòng)子開(kāi)始至終止子（terminator）結(jié)束的DNA序列。第30頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Pribnow設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，他把RNA聚合酶全酶與模板DNA結(jié)合后，用DNaseI水解DNA，然后用酚抽提，沉淀純化DNA后得到一個(gè)被RNA聚合酶保護(hù)的DNA片段轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子區(qū)DNA序列的分離純化過(guò)程啟動(dòng)子區(qū)有什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)呢？第31頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月啟動(dòng)子區(qū)有什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)呢？Pribnow將RNA聚合酶全酶與模板DNA結(jié)合后，用DNaseI降解DNA，得到41～44個(gè)核苷酸對(duì)的DNA片段。序列分析發(fā)現(xiàn)，在被保護(hù)區(qū)內(nèi)有一個(gè)由5個(gè)核苷酸組成的保守序列，是聚合酶結(jié)合位點(diǎn)，稱(chēng)為Pribnow區(qū)，其中央大約位于起點(diǎn)上游10bp處，所以又稱(chēng)為–10區(qū)。第32頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月科學(xué)家又從噬菌體的左、右啟動(dòng)子PL及PR和SV40啟動(dòng)子的–35bp附近找到了另一段共同序列：TTGACA?，F(xiàn)已證實(shí)大部分啟動(dòng)子都存在這兩段共同序列，即于–10bp處的TATA區(qū)和–35bp處的TTGACA區(qū)，它們是RNA聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合位點(diǎn)。

–35區(qū)–10區(qū)

……T85T83G81A61C69A52……T89A89T50A65A100……第33頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大腸桿菌RNA聚合酶全酶所識(shí)別的啟動(dòng)子區(qū)第34頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在真核生物基因中，Hogness等發(fā)現(xiàn)類(lèi)似Pribnow區(qū)的Hogness區(qū)，在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-25～-30bp處，保守序列為T(mén)ATAAA，也稱(chēng)TATA區(qū)。在起始位點(diǎn)上游-70～-78bp處還有另一段共同序列CCAAT，稱(chēng)為CAAT區(qū)（CAATbox）。第35頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核生物RNA聚合酶II所識(shí)別的啟動(dòng)子區(qū)第36頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RNA合成的基本特點(diǎn):1960年Weiss,S,B等發(fā)現(xiàn)RNA聚合酶（RNAPol）。其特點(diǎn)是：（1）以核糖核苷三磷酸（rNTR）為底物；（2）以DNA為模板；（3）按5'-3'方向合成；（4）無(wú)需引物的存在能單獨(dú)起始鏈的合成；（5）第一個(gè)引入的rNTP是以三磷酸形式存在；（6）在體內(nèi)DNA雙鏈中僅一條鏈作為模板；（7）RNA的序列和模板是互補(bǔ)的。第37頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)在將作為轉(zhuǎn)錄模板的DNA單鏈稱(chēng)為模板鏈或反義鏈（antisenstrand），非模板鏈稱(chēng)為有義鏈（sensestrand）或編碼鏈。在體外DNA的兩條鏈都可作為RNA合成的模板。第38頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RNA合成和DNA復(fù)制的區(qū)別（1）轉(zhuǎn)錄時(shí)只有一條DNA鏈為模板，而復(fù)制時(shí)兩條鏈都可作為模板；（2）DNA-RNA雜合雙鏈不穩(wěn)定，RNA合成后釋放，而DNA復(fù)制叉形成后一直打開(kāi)，新鏈和母鏈形成子鏈；（3）RNA合成不需引物，而DNA復(fù)制需引物；（4)轉(zhuǎn)錄的底物是rNTP，復(fù)制的底物是dNTP；（5）聚合酶系不同。第39頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RNA聚合酶(RNApol)和DNApol有2點(diǎn)不同：（1）RNApol沒(méi)有任何校對(duì)功能；（2）能起始新的RNA鏈。

第40頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RNApol

執(zhí)行多功能(1)識(shí)別DNA雙鏈上的啟動(dòng)子；(2)使DNA變性在啟動(dòng)子處解旋成單鏈；(3)通過(guò)閱讀啟動(dòng)子序列，RNApol確定它自己的轉(zhuǎn)錄方向和模板鏈。(4)最后當(dāng)它達(dá)到終止子時(shí)，通過(guò)識(shí)別停止轉(zhuǎn)錄。第41頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月啟動(dòng)子（promoter）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

(1)結(jié)構(gòu)典型,都含識(shí)別(R),結(jié)合(B)和起始(I)位點(diǎn);(2)序列保守;(3)位置和距離都比較恒定；

(4)直接和多聚酶相結(jié)合；

(5)常和操縱子相鄰；

(6)位于基因的5'端；

(7)決定轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)和方向。

(8)特殊的操縱子的R,B序列不同。第42頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月典型啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)

-35-10轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)TTGACA16-19bpTATAAT5-9bp現(xiàn)已證實(shí)大部分啟動(dòng)子都存在這兩段共同序列，即位于–10bp處的TATA區(qū)和–35bp處的TTGACA區(qū)，它們是RNA聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合位點(diǎn)。第43頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.-10序列：-10序列是由Pribnow和Schaller（1975）發(fā)現(xiàn)，故也稱(chēng)為Pribnow框盒（Pribnowbox）。保守序列為T(mén)ATAAT位于-10bp左右，A.T較豐富，易于解鏈。其功能是：

(1)RNApol緊密結(jié)合;(2)形成開(kāi)放啟動(dòng)復(fù)合體；

(3)使RNApol定向轉(zhuǎn)錄。第44頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月-10序列對(duì)轉(zhuǎn)錄的效率影響TATAAT→AATAAT，轉(zhuǎn)錄效率下降,稱(chēng)為下降突變（downmutation）。TATGTT→TATATT，轉(zhuǎn)錄效率上升，為上升突變（upmutation）。以上突變?yōu)楹螘?huì)影響轉(zhuǎn)錄效率？前者可能由于T-A的堆集能要小于A(yíng)-T的堆積能，后者可能是由于堆集能降低和氫鍵的減少第45頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.-35序列-35序列又稱(chēng)為Sextama盒（Sextamabox），其保守序列為（TTGACA）其功能是:(1)為RNApol的識(shí)別位點(diǎn)。

σ亞基識(shí)別-35序列，為轉(zhuǎn)錄選擇模板(2)-35和-10序列的距離是穩(wěn)定的，此與RNApol的結(jié)構(gòu)有關(guān)。第46頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)（I）轉(zhuǎn)錄開(kāi)始時(shí)模板上的第一個(gè)堿基在原核中常為A或G而且位置固定第47頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄的起始1.全酶與模板的DNA接觸，生成非專(zhuān)一的,不穩(wěn)定的復(fù)合物在模板上移動(dòng)；2.起始識(shí)別：全酶與－35序列結(jié)合，產(chǎn)生封閉的酶-啟動(dòng)子二元復(fù)合物（closedbinarycomplex）；3.全酶緊密地結(jié)合在-10序列處，模板DNA局部變性，形成開(kāi)放的啟動(dòng)子二元復(fù)合體；4.酶移動(dòng)到I，第一個(gè)rNTP轉(zhuǎn)錄開(kāi)始,σ因子釋放,形成酶-啟動(dòng)子-rNTP三元復(fù)合體（ternarycomplex）。第48頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RNA核心酶和全酶在DNA上的分布:(1)σ和1/3的RNApol結(jié)合成全酶，或在非特異位點(diǎn)的松散復(fù)合體中，或在啟動(dòng)子中的二元復(fù)合體中；(2)其中半數(shù)的核心酶從事轉(zhuǎn)錄；(3)余下的核心酶大量存在于閉合松散復(fù)合體中；(4)估計(jì)數(shù)量很少的全酶是游離的。第49頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RNAPol啟始基因轉(zhuǎn)錄后，就沿模板不停地移動(dòng)，合成RNA鏈直到碰上終止信號(hào)時(shí)才與模板DNA相脫離并釋放新生RNA鏈。所有參與形成RNA-DNA雜合體的氫鍵都被破壞，模板DNA鏈與非模板鏈重新組合成DNA雙鏈。原核生物轉(zhuǎn)錄的終止第50頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月終止子（terminator,t）

強(qiáng)終止子－內(nèi)在終止子（intrinsicterminators）。又稱(chēng)為不依賴(lài)于ρ因子的終止

弱終止子－需要ρ因子（rhofactor）。又稱(chēng)為ρ依賴(lài)性終止子（Rho-dependentterminator）第51頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月強(qiáng)終止子的結(jié)構(gòu)…NNAAGCGCCGNNNCCGGCGCTTTTTTNNN……NNTTCGCGGCNNNGGCCGCGAAAAAANNN…DNA…NNAAGCGCCGNNNCCGGCGCUUUUUUNNN…RNA第52頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NNN

NNG·CC·GC·GG·CC·GG·CC·U…NNNNC·UUUUU…-OH3’

強(qiáng)終止子結(jié)構(gòu)的模式圖

強(qiáng)終止子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）有回文結(jié)構(gòu)存在；（2）莖的區(qū)域內(nèi)富含G-C；（3）強(qiáng)終止子3′端上有6個(gè)U；

以上結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在終止中起何作用？第53頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

新生RNA中出現(xiàn)發(fā)卡式結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致RNA聚合酶的暫停，破壞RNA-DNA雜合鏈5’端的正常結(jié)構(gòu)。寡聚U的存在使雜合鏈的3’端部分出現(xiàn)不穩(wěn)定的rU?dA區(qū)域，兩者共同作用使RNA從三元復(fù)合物中解離出來(lái)。終止效率與二重對(duì)稱(chēng)序列和寡聚U的長(zhǎng)短有關(guān)，隨著發(fā)卡式結(jié)構(gòu)（至少6bp）和寡聚U序列（至少4個(gè)U）長(zhǎng)度的增加，終止效率逐步提高。第54頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月依賴(lài)于ρ因子的終止提純的RNA聚合酶并不能識(shí)別特異性的轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)，而加入大腸桿菌ρ因子后該聚合酶就能在DNA模板上準(zhǔn)確地終止轉(zhuǎn)錄。ρ因子是一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為2.0×105的六聚體蛋白，它通過(guò)催化NTP的水解促使新生RNA鏈從三元轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中解離。第55頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第56頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

RNAPol轉(zhuǎn)錄DNAρ因子附著到RNA

識(shí)別位點(diǎn)上ρ因子跟在RNAPol后沿RNA移動(dòng)RNAPol在終止位點(diǎn)停下，并被ρ因子追上在轉(zhuǎn)錄泡中ρ因子使DNA-RNA雜種雙鏈解開(kāi)轉(zhuǎn)錄終止,釋放出RNAPol,ρ因子和RNA第57頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

真核生物的轉(zhuǎn)錄真核生物的轉(zhuǎn)錄和原核轉(zhuǎn)錄的不同點(diǎn)：(1)原核只有一種RNA聚合酶，而真核細(xì)胞有三種聚合酶；(2)啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，真核有三種不同的啟動(dòng)子和有關(guān)的元件；(3)真核的轉(zhuǎn)錄有很多蛋白質(zhì)因子的介入。第58頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一.真核的RNA聚合酶

表12-2真核生物的三種RNA聚合酶的特點(diǎn) RNAPol 位置 產(chǎn)物 相對(duì)活性對(duì)α-鵝膏蕈的敏 PolⅠ 核仁 28s,18s,5.8srRNAs50～70%不敏感 PolⅡ 核質(zhì) hnRNA,mRNA,某些SnRNA20～40% 高度敏感 PolⅢ 核質(zhì) tRNA,5SrRNA,某些SnRNAs～10%片段特異，中等敏感

表12-3轉(zhuǎn)錄的抑制劑 抑制劑 靶酶 抑制作用 利福霉素 細(xì)菌全酶 和β亞基結(jié)合，抑制起始 鏈霉溶菌素 細(xì)菌核心酶 和β亞基結(jié)合，抑制起始 放射線(xiàn)素D 真核PolⅠ 和DNA結(jié)合，阻止延伸

α-鵝膏蕈 真核PolⅡ 和RNAPolⅡ結(jié)合

第59頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

B220～240Kda—與模板結(jié)合，與鏈的起始，延伸有關(guān)，相當(dāng)于原核RNAPol的β′亞基C端含有羧基末端功能區(qū) 大亞基B140～150Kda—與DNA、底物和新生的RNA結(jié)合,相當(dāng)于原核RNAPolβ

B44.5—酶的連接，相當(dāng)于原核RNA的α亞基 RNAPolⅡ ABC27KDa磷酸化蛋白，

1類(lèi)—三種RNAPol共有，如ABC25.5KDa與DNA結(jié)合有關(guān)

ABC23KDa B12.6

小亞基2類(lèi)—PolⅡ特有B23 B14.5 B10 3類(lèi)—在某些條件下可除去的亞基 B23 參與酶的基本結(jié)構(gòu)

B16.5 細(xì)胞器的RNAPol—和噬菌體的RNA相似，因有單一固定的功能，分子量較小 表12-3真核生物聚合酶的成分及功能 第60頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二．真核生物的啟動(dòng)子

啟動(dòng)子Ⅱ最為復(fù)雜，它和原核的啟動(dòng)子有很多不同：（1）有多種元件：TATA框，GC框，CATT框，OCT等；（2）結(jié)構(gòu)不恒定；（3）它們的位置、序列、距離和方向都不完全相同；（4）有的有遠(yuǎn)距離的調(diào)控元件存在，如增強(qiáng)子；（5）這些元件常常起到控制轉(zhuǎn)錄效率和選擇起始位點(diǎn)的作用（6）不直接和RNApol結(jié)合；（7）需多種轉(zhuǎn)錄因子介入。第61頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

真核啟動(dòng)子含有不同的組件SV40早期啟動(dòng)子胸苷激酶組蛋白H2B

-140-120-100-80-60-40-20+1

OctCAATGCTATA第62頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(一)Ⅱ類(lèi)基因的啟動(dòng)子和調(diào)控區(qū)

TATA框核心元件啟始子（initiator，Inr）:一般由PY2CAPY5構(gòu)成，

位于-3～+5，可能提供RNApolⅡ識(shí)別。

CAATbox、Ⅱ類(lèi)啟動(dòng)子上游元件組成GCboxOct．增強(qiáng)子（enhomcer）遠(yuǎn)端調(diào)控區(qū)減弱子（dehancer）靜息子（sisencer）上游激活序列（upstreamactivatingseguences，UASs）

第63頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月起始子起始點(diǎn)一般沒(méi)有同源序列mRNA的第一個(gè)堿基傾向A，另一側(cè)翼由Py組成稱(chēng)為起始子（initiator,Inr).（在原核CAT起始序列也有這種情況）。一般由PY2CAPY5構(gòu)成位于-3～+5提供RNApolⅡ識(shí)別。無(wú)論TATA是否存在，Inr對(duì)啟動(dòng)子的強(qiáng)度和起始位點(diǎn)的選擇都是重要的?，F(xiàn)已純化了Inr結(jié)合蛋白。第64頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月核心元件

TATA框又稱(chēng)Hogness框，Goldberg-Hogness

框，俚語(yǔ)稱(chēng)為金磚（Goldbrick）其一致序列是：T85A97T93A85A63A83A50常在-25左右，相當(dāng)于原核的-10序列。其作用是：

(1)選擇正確的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，保證精確起始，故也稱(chēng)為選擇子（selector）。

(2)影響轉(zhuǎn)錄的速率。第65頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月上游啟動(dòng)子元件（UPE）

表12-4哺乳動(dòng)物RNAPolⅡ上游轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的元件

元件 保守序列 結(jié)合DNA的長(zhǎng)度蛋白質(zhì)因子TATAbox TATAAAA ～10bp TBP CAATbox GGCCAATCT ～22bp CTF/NF1GCbox GGGCGG ～20bp SP1 Octamer ATTTGCAT ～20bp Oct-1Octamer ATTTGCAT 23bp Oct-2KB GGGACTTTCC ～10bp NFKB ATF GTGACGT ～20bp ATF B.Lewin:《GENES》Ⅵ.1997,Table28.2第66頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月增強(qiáng)子或強(qiáng)化子（enhancer）已在SV40的轉(zhuǎn)錄單元上發(fā)現(xiàn)其轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游約200bp處有兩段72bp長(zhǎng)的重復(fù)序列，它們不是啟動(dòng)子的一部分，但能增強(qiáng)或促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的起始，除去這兩段序列會(huì)大大降低這些基因的轉(zhuǎn)錄水平，若保留其中一段或?qū)⒅〕霾逯罝NA分子的任何部位，就能保持基因的正常轉(zhuǎn)錄。因此，稱(chēng)這種能強(qiáng)化轉(zhuǎn)錄起始的序列為增強(qiáng)子或強(qiáng)化子（enhancer）。第67頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月增強(qiáng)子它是在1981年由Benerji,Rusconi小組和Chambom等發(fā)現(xiàn)的,又稱(chēng)遠(yuǎn)上游序列（farupstreamseguence）其特點(diǎn)是：①具有遠(yuǎn)距離效應(yīng)。②無(wú)方向性。無(wú)論位于靶基因的上游、下游或內(nèi)部都可發(fā)揮增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄的作用。③順式調(diào)節(jié)。只調(diào)節(jié)位于同一染色體上的靶基因，而對(duì)其他染色體上的基因沒(méi)有作用。④無(wú)物種和基因的特異性?？梢赃B接到異源基因上發(fā)揮作用。⑤具有組織的特異性。增強(qiáng)子只有與特定蛋白質(zhì)相互作用才能發(fā)揮功能。⑥有相位性。其作用和DNA的構(gòu)象有關(guān)。⑦有的增強(qiáng)子可以對(duì)外部信號(hào)產(chǎn)生反應(yīng)。第68頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第69頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月增強(qiáng)子為什么具有遠(yuǎn)距離作用呢？（1）拓樸效應(yīng)；拓樸效應(yīng)說(shuō)認(rèn)為增強(qiáng)子的作用是誘導(dǎo)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化，使核小體產(chǎn)生DNaseI敏感區(qū)。（2）滑動(dòng)模型；（3）成環(huán)模型。Enhancer

Promotor第70頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

表12-5人類(lèi)Ⅱ型啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄因子 因子 分子量 功能 RNAPolⅡ≥10K 依賴(lài)模板合成RNA TFⅡA 12,19,35K穩(wěn)定TFⅡD和DNA的結(jié)合，激活TBP亞基

TFⅡB 33K 結(jié)合模板鏈（-10～+10），起始PolⅡ結(jié)合，和TFⅡE/F相互作用 TFⅡD (TBP,30K)TBP亞基識(shí)別TATA，將聚合酶組入復(fù)合體中，TAFs識(shí)別特殊啟動(dòng)子 TFⅡE 34K(β)結(jié)合在PolⅡ的前部，使復(fù)合體的保護(hù)區(qū)延伸到下游

57K(α)TFⅡF 38,74K 大亞基具解旋酶活性（RAP74）,小亞基和PolⅡ結(jié)合，介導(dǎo)其加入復(fù)合體 TFⅡH 具激酶活性，可以磷酸化PolⅡC端的CTD，使PolⅡ逸出，延伸 TFⅡI 120K 識(shí)別Inr，起始TFⅡF/D結(jié)合 TFⅡJ 在TFⅡF后加入復(fù)合體，不改變DNA的結(jié)合方式 TFⅡS RNA合成延伸 第71頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄復(fù)合體TBPTAFsTFIIATFIIBTFIIFPolIITFIIERNApolⅡ的轉(zhuǎn)錄起始結(jié)合在PolⅡ的前部，使復(fù)合體的保護(hù)區(qū)延伸到下游小亞基和PolⅡ結(jié)合，介導(dǎo)其加入復(fù)合體穩(wěn)定TFⅡD和DNA的結(jié)合，激活TBP亞基TBP亞基識(shí)別TATA，將聚合酶組入復(fù)合體中，TAFs識(shí)別特殊啟動(dòng)子起始PolⅡ結(jié)合第72頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(三)RNApolⅠ啟動(dòng)子核心啟動(dòng)子（corepromoter）或核心元件（coreelement），位于-45到+20，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄的起始。上游控制元件（upstreamcontrolelementUCE），從-180延伸到-107，可增加核心元件的轉(zhuǎn)錄起始的效率。第73頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月－170－160－150－140－130－120－110………－60－－50－40－30－20－101＋10＋20

上游控制區(qū)核心啟動(dòng)子

UBF1UBF1結(jié)合于G－C豐富區(qū)

SL1SL1與UBF1協(xié)同結(jié)合TFⅡB

Pol1

?

第74頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RNApolⅢ啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)構(gòu)和功能因子 結(jié)構(gòu) 功能 TFⅢA38Kda,有9個(gè)鋅指結(jié)合于1型內(nèi)部啟動(dòng)子(5sRNA基因)的C框

使ⅢC結(jié)合在C框下游，輔助ⅢB定位結(jié)合TFⅢB含TBP和另外二種蛋白 定位因子，使Pol結(jié)合在起始位點(diǎn)上 TFⅢC含τA和τB,有5個(gè)亞基τB結(jié)合Ⅱ型內(nèi)部啟動(dòng)子(tRNA基因)的B框起增強(qiáng)子的作用。τA結(jié)合A框，起啟動(dòng)子的作用；輔助ⅢB定位結(jié)合 TBP 是ⅢB,ⅡD,SL1的亞基 和特異DNA序列及RNAPol結(jié)合，使Pol結(jié)合在正確的位點(diǎn)上 TFⅡD 含TBP亞基 結(jié)合TATA框，確定選擇PolⅢ PBP 次近端結(jié)合蛋白 可能和ⅡD一道輔助ⅢB定位結(jié)合的另一途徑 第75頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

TBPPolIII啟動(dòng)子

TFIIIB使ⅢC結(jié)合在C框下游，輔助ⅢB定位結(jié)合定位因子，使Pol結(jié)合在起始位點(diǎn)上

TBPRNAPolIII

PolI啟動(dòng)子

SL1RNAPolI

TBPUBF1PolII啟動(dòng)子

TFIIDTATA轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)RNAPolII

和特異DNA序列及RNAPol結(jié)合，使Pol結(jié)合在正確的位點(diǎn)上結(jié)合TATA框，確定選擇PolⅢ第76頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3原核與真核生物mRNA的特征比較mRNA在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)占總RNA的2%左右，tRNA占16%，rRNA則占80%以上。真核細(xì)胞的mRNA往往以較大相對(duì)分子量的前體RNA出現(xiàn)在核內(nèi)，只有成熟的、相對(duì)分子質(zhì)量明顯變小并經(jīng)化學(xué)修飾的mRNA才能進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，參與蛋白質(zhì)的合成。所以，真核細(xì)胞mRNA的合成和功能表達(dá)發(fā)生在不同的空間和時(shí)間范疇內(nèi)。第77頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3.1原核生物mRNA的特征1.半衰期短。

原核生物中，mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯是在同一個(gè)細(xì)胞空間里同步進(jìn)行的，蛋白質(zhì)合成往往在mRNA剛開(kāi)始轉(zhuǎn)錄時(shí)就被引發(fā)了。大多數(shù)細(xì)菌mRNA在轉(zhuǎn)錄開(kāi)始1分鐘后就開(kāi)始降解。mRNA降解的速度大概是轉(zhuǎn)錄或翻譯速度的一半。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)每過(guò)大約2分鐘，體系中出現(xiàn)新生蛋白質(zhì)的速度就下降50%。第78頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.原核細(xì)胞的mRNA（包括病毒）有時(shí)可以編碼幾個(gè)多肽，而真核細(xì)胞的mRNA最多只能編碼一個(gè)多肽。我們把只編碼一個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA稱(chēng)為單順?lè)醋觤RNA（monocistronicmRNA），把編碼多個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA稱(chēng)為多順?lè)醋觤RNA（polycistronicmRNA）。幾乎所有mRNA都可以被分成3部分：編碼區(qū)和位于A(yíng)UG之前的5’端上游非編碼區(qū)以及位于終止密碼子之后不翻譯的3’端下游非編碼區(qū)。編碼區(qū)從起始密碼子AUG開(kāi)始經(jīng)一連串編碼氨基酸的密碼子直至終止密碼子。第79頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于第一個(gè)順?lè)醋觼?lái)說(shuō)，一旦mRNA的5'端被合成，翻譯起始位點(diǎn)即可與核糖體相結(jié)合，而后面幾個(gè)順?lè)醋臃g的起始就會(huì)受其上游順?lè)醋咏Y(jié)構(gòu)的調(diào)控。第80頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一個(gè)蛋白質(zhì)合成終止以后，核糖體分解成大、小亞基，脫離mRNA模板，第二個(gè)蛋白的翻譯必須等到新的小亞基和大亞基與該蛋白起始密碼子相結(jié)合后才可能開(kāi)始。前一個(gè)多肽翻譯完成以后，核糖體大、小亞基分離，小亞基也可能不離開(kāi)mRNA模板，而是迅速與游離的大亞基結(jié)合，啟動(dòng)第二個(gè)多肽的合成。第81頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一個(gè)順?lè)醋拥姆g有時(shí)完全取決于它前面順?lè)醋拥姆g，在噬菌體RNA中，往往形成復(fù)雜的二級(jí)結(jié)構(gòu)，因?yàn)橹挥械谝粋€(gè)翻譯起始位點(diǎn)是暴露的，在這個(gè)順?lè)醋臃g產(chǎn)生多肽的過(guò)程中，核糖體的運(yùn)動(dòng)破壞了后續(xù)順?lè)醋拥亩?jí)結(jié)構(gòu)，使起始位點(diǎn)較容易與核糖體相結(jié)合形成起始復(fù)合物。第82頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.原核生物mRNA的5’端無(wú)帽子結(jié)構(gòu)，3’端沒(méi)有或只有較短的多聚（A）結(jié)構(gòu)。原核生物起始密碼子AUG上游7-12個(gè)核苷酸處有一被稱(chēng)為SD序列（Shine–Dalgarnosequence）的保守區(qū)，因?yàn)樵撔蛄信c16S-rRNA3'端反向互補(bǔ)，所以被認(rèn)為在核糖體-mRNA的結(jié)合過(guò)程中起作用。4.原核生物常以AUG（有時(shí)GUG，甚至UUG）作為起始密碼子，而真核生物幾乎永遠(yuǎn)以AUG作為起始密碼子。第83頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原核第84頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第85頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3.2真核生物mRNA的特征編碼功能蛋白的真核基因都通過(guò)RNA聚合酶II進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，幾乎都是單順?lè)醋?，其長(zhǎng)度在幾百到幾千個(gè)核苷酸之間。一個(gè)完整的基因，不但包括編碼區(qū)（codingregion），還包括5'和3'端長(zhǎng)度不等的特異性序列，它們雖然不編碼氨基酸，卻在基因表達(dá)的過(guò)程中起著重要作用。第86頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月“基因”的分子生物學(xué)定義是：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核苷酸序列！真核生物mRNA結(jié)構(gòu)上的最大特征是5’端的帽子及3’的多聚(A)結(jié)構(gòu)。Agenecanbedefinedasfollowing:TheentirenucleicacidsequencethatisnecessaryforthesynthesisofafunctionalpolypeptideorRNAmolecule.第87頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第88頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.真核生物mRNA的5’端存在“帽子”結(jié)構(gòu)。真核生物基因轉(zhuǎn)錄一般從嘌呤（主要是A，也可能是G）起始，其5’端大都經(jīng)過(guò)修飾，第一個(gè)核苷酸保留了5’端的三磷酸基團(tuán)。用核酸酶處理成熟mRNA，其5’端并不產(chǎn)生預(yù)期的核苷三磷酸，而產(chǎn)生以5’-5’三磷酸基團(tuán)相連的二核苷酸，5’終端是一個(gè)在mRNA轉(zhuǎn)錄后加上去的甲基化鳥(niǎo)嘌呤。第89頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)AAAAAAA-OH5′

“帽子”P(pán)olyA3′

順?lè)醋觤RNAm7G-5′ppp-N-3′p第90頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第91頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月mRNA的帽子結(jié)構(gòu)常常被甲基化。第一個(gè)甲基出現(xiàn)在所有真核細(xì)胞的mRNA中（單細(xì)胞真核生物mRNA主要是這個(gè)結(jié)構(gòu)），由尿苷酸-7甲基轉(zhuǎn)移酶催化，稱(chēng)為零類(lèi)帽子（cap0）。如在第二個(gè)核苷酸(原mRNA5’第一位)的2’-OH位上加另一個(gè)甲基，這步反應(yīng)由2’-O-甲基轉(zhuǎn)移酶完成。一般把有這兩個(gè)甲基的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為1類(lèi)帽子（cap1），真核生物中以這類(lèi)帽子結(jié)構(gòu)為主。當(dāng)mRNA原第二位核苷酸是腺嘌呤時(shí)，其N(xiāo)6位有時(shí)也被甲基化，這一反應(yīng)只能在2’-OH被甲基化以后才能發(fā)生。在某些生物細(xì)胞內(nèi)，mRNA鏈上的第三個(gè)核苷酸的2’-OH位也可能被甲基化，因?yàn)檫@個(gè)反應(yīng)只以帶有1類(lèi)帽子的mRNA為底物，所以被稱(chēng)為2類(lèi)帽子（cap2）。有2類(lèi)帽子的mRNA只占有帽mRNA總量的10%-15%以下。第92頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.絕大多數(shù)真核生物mRNA具有多聚(A)尾巴。除組蛋白基因外，真核生物mRNA的3’末端都有多聚（A）序列，其長(zhǎng)度因mRNA種類(lèi)不同而變化，一般為40-200個(gè)左右。真核基因的3’末端轉(zhuǎn)錄終止位點(diǎn)上游15～30bp處的保守序列AAUAAA對(duì)于初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的準(zhǔn)確切割及加多聚（A）是必需的。第93頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核生物mRNA中的加多聚A反應(yīng)第94頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多聚(A)是mRNA由細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)所必需的形式，它大大提高了mRNA在細(xì)胞質(zhì)中的穩(wěn)定性。mRNA剛從細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)時(shí)，其多聚(A)尾巴一般比較長(zhǎng)，隨著mRNA在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)逗留時(shí)間延長(zhǎng)，多聚(A)逐漸變短消失，mRNA進(jìn)入降解過(guò)程。第95頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.4RNAPolI和PolIII介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄RNAPolI只用于合成pre-rRNA．有三大特征：1.pre-rRNA組成一個(gè)長(zhǎng)的轉(zhuǎn)錄單元；2.真核生物基因組上rDNA區(qū)中成熟rRNA基因相對(duì)位置和方向永遠(yuǎn)相同（５’－＞18Ｓ，5.8S和28S－＞３’)；3.無(wú)論原核還是真核生物中，pre-rRNA轉(zhuǎn)錄單元都顯著長(zhǎng)于成熟rRNA的總和。第96頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)染色體中保留區(qū)非轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)第97頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.5內(nèi)含子的剪接、編輯及化學(xué)修飾3.5.1RNA中的內(nèi)含子因?yàn)檎婧嘶虮磉_(dá)往往伴隨著RNA的剪接過(guò)程（splicing），從mRNA前體分子中切除被稱(chēng)為內(nèi)含子（intron）的非編碼區(qū)，并使基因中被稱(chēng)為外顯子（exon）的編碼區(qū)拼接形成成熟mRNA。第98頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用DNA-RNA雜交的方法驗(yàn)證雞卵清蛋白基因中存在非編碼的內(nèi)含子區(qū)成熟mRNA與帶有該基因的互補(bǔ)鏈DNA序列雜交示意圖；b.雞卵清蛋白的基因結(jié)構(gòu)示意圖。第99頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核基因大多是斷裂的，也就是說(shuō)，一個(gè)基因可由多個(gè)內(nèi)含子和外顯子間隔排列而成。研究表明，內(nèi)含子在真核基因中所占的比例很高，甚至超過(guò)99%。部分人類(lèi)基因中內(nèi)含子序列所占的比重分析第100頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月所謂斷裂基因是指基因的編碼序列在DNA分子上不是連續(xù)排列的，而是被不編碼的序列所隔開(kāi)。構(gòu)成斷裂基因的DNA序列被分為兩類(lèi)：基因中編碼的序列稱(chēng)為外顯子，外顯子是基因中對(duì)應(yīng)于信使RNA序列的區(qū)域；不編碼的間隔序列稱(chēng)為內(nèi)含子，內(nèi)含子是從信使RNA中消失的區(qū)域。斷裂基因由一系列交替存在的外顯子和內(nèi)含子構(gòu)成，基因兩端起始和結(jié)束于外顯子，對(duì)應(yīng)于其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA的5′和3′末端。什么是斷裂基因？第101頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由DNA轉(zhuǎn)錄生成的原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物——核不均一RNA（hnRNA,

heterogeneousnuclearRNA），即mRNA的前體，經(jīng)過(guò)5’加“帽”和3’酶切加多聚腺苷酸，再經(jīng)過(guò)RNA的剪接，編碼蛋白質(zhì)的外顯子部分就連接成為一個(gè)連續(xù)的可譯框（openreadingframe，ORF），通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，作為蛋白質(zhì)合成的模板。第102頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的生成及其主要加工剪接過(guò)程圖示第103頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核基因平均含有8-10個(gè)內(nèi)含子，前體分子一般比成熟mRNA大4-10倍。內(nèi)含子的“功能”及其在生物進(jìn)化中的地位是一個(gè)引人注目的問(wèn)題。許多人類(lèi)疾病是內(nèi)含子剪接異常引起的。地中海貧血病人的珠蛋白基因中，大約有1/4的核苷酸突變發(fā)生在內(nèi)含子的5'或3'邊界保守序列上，或者直接干擾了前體mRNA的正常剪接。第104頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄后的加工（posttranscriptionalmodification）（1）減少部分片段：如切除5'端前導(dǎo)序列，

3'端拖尾序列和中部的內(nèi)含子；（2）增加部分片段：5'加帽，3'加poly(A),

歸巢和通過(guò)編輯加入一些堿基；（3）修飾：對(duì)某些堿基進(jìn)行甲基化等。第105頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、tRNA和rRNA的加工（一）、原核的tRNA和rRNA的加工參與蛋白質(zhì)合成的tRNA和rRNA都不是最初的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物(1)它們的5'端都是單磷酸，而原始的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物5'應(yīng)是三磷酸；(2)分子比初始轉(zhuǎn)錄物??；(3)tRNA含有特殊的堿基，這些堿基只有通過(guò)一些化學(xué)修飾才可以得到。第106頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月tRNA的加工tRNA的加工分成3個(gè)階段(1)“斬頭”，形成5'末端；(2)去尾，形成3'-OH末端。缺-CCA的tRNA要用tRNA核酸轉(zhuǎn)移酶加-CCA。(3)修飾：通過(guò)甲基化酶，硫醇酶，假尿嘧啶核苷化酶等進(jìn)行修飾，如氨基酸臂的4-硫尿苷（4tu），D臂的2甲基鳥(niǎo)苷（m2G），TψC臂的假尿苷（ψ）和反密碼子環(huán)上的2異戊腺苷（2ipA)第107頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（二）、真核的tRNA和rRNA的加工真核tRNA的基因和原核不同：(1)真核的前體分子tRNA是單順?lè)醋樱纱嘏帕?，基因間有間隔區(qū)；(2)真核tRNA基因一般都比原核tRNA基因多得多，如酵母約有400個(gè)tRNA基因；(3)5'端單磷酸核苷酸，表明已被加工過(guò)；(4)tRNA的前體分子中含有內(nèi)含子。第108頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核tRNA的加工和原核的區(qū)別(1)真核tRNA前體中無(wú)二聚體和多聚體；(2)增加了剪接內(nèi)含子的過(guò)程；(3)都要加CCA。第109頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核細(xì)胞中rRNA的加工途徑(1)切除5'端的前導(dǎo)序列；(2)從41S的中間產(chǎn)物中先切下18S的片段。

Hela細(xì)胞的切點(diǎn)在18S和5.8S之間的ITS（內(nèi)部轉(zhuǎn)錄間隔序列）；L細(xì)胞的切點(diǎn)在18S序列和ITS的交界處，稱(chēng)為先成熟。(3)部分退火，形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)；(4)最后修正。第110頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月切點(diǎn)在18S和5.8S之間的ITS處切點(diǎn)在18S序列和ITS的交界處第111頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月前體mRNA的加工mRNA前體分子的加工主要是真核mRNA，原核的mRNA一般不經(jīng)過(guò)加工。真核mRNA的加工一般要經(jīng)過(guò)四步：

(1)5'加帽；

(2)3'加尾；

(3)切除內(nèi)含子；

(4)修飾：對(duì)某些堿基進(jìn)行甲基化。第112頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、真核mRNA前體的加工(一)核內(nèi)不均一RNA(heterogenousnuclearRNA,hnRNA)平均分子長(zhǎng)度為8-10Kb(2Kb~14Kb)左右。比mRNA的平均長(zhǎng)度（1.8~2Kb）要大4-5倍。hnRNA僅有總量的1/2轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，其余的都在核內(nèi)被降解掉。hnRNA是mRNA的前體，證據(jù)是：

(1)hnRNA和mRNA有相同的序列；

(2)hnRNA在體外能作為模板翻譯蛋白；

(3)兩者5'端都有帽子結(jié)構(gòu)；

(4)二者為相同的聚合酶所合成；

(5)兩者的3‘端都有多聚腺苷酸尾巴。第113頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月hnRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：(1)5'端有帽子結(jié)構(gòu)；(2)3'端有poly（A）尾巴；(3)帽子結(jié)構(gòu)后有3個(gè)寡聚U區(qū)，每個(gè)長(zhǎng)約30nt；(4)有重復(fù)序列，位于寡聚U區(qū)后面；(5)有莖環(huán)結(jié)構(gòu)，可能分布于編碼區(qū)（非重復(fù)序列）的兩側(cè)；(6)非重復(fù)序列中有內(nèi)含子區(qū)。第114頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第115頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．加帽(1)剪接前加帽如呼腸病毒，牛豆病毒(2)剪切后加帽如皰疹病毒和口炎病毒第116頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第117頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第118頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月帽子的類(lèi)型在末端鳥(niǎo)苷的第7位上存在單個(gè)甲基化位點(diǎn)的稱(chēng)O型帽子（capO）；在次末端核苷酸的核糖上的2'-0位點(diǎn)上還有一個(gè)甲基位點(diǎn)的稱(chēng)1型帽子(cap1)；此外，在第三個(gè)核苷酸的核糖上（2'-0）有甲基化位點(diǎn)的稱(chēng)2型帽子（cap2）。這三種帽子都有特殊面對(duì)面核苷酸結(jié)構(gòu)（confrontdenucleotidestructure）。第119頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第120頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月帽子結(jié)構(gòu)的功能(1)有助于mRNA越過(guò)核膜，進(jìn)入胞質(zhì)；(2)保護(hù)5'不被酶降解；(3)翻譯時(shí)供IFⅢ（起始因子）和核糖體識(shí)別。第12