轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控

關(guān)于轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控第1頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在生物界，RNA合成有兩種方式：1、DNA指導(dǎo)的RNA合成，也叫轉(zhuǎn)錄，此為生物體內(nèi)的主要合成方式，也是本章介紹的主要內(nèi)容。2、RNA指導(dǎo)的RNA合成(RNA-dependentRNAsynthesis)，也叫RNA復(fù)制(RNAreplication),由RNA依賴的RNA聚合酶(RNA-dependentRNApolymerase)催化，常見(jiàn)于病毒，是逆轉(zhuǎn)錄病毒以外的RNA病毒在宿主細(xì)胞以病毒的單鏈RNA為模板合成RNA的方式。第2頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄(transcription)是生物體以DNA為模板合成RNA的過(guò)程。轉(zhuǎn)錄RNADNA

第3頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄的知識(shí)是理解許多生物學(xué)現(xiàn)象和醫(yī)學(xué)問(wèn)題所必需的。對(duì)于RNA生物過(guò)程的調(diào)節(jié)可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成速率的改變，以及由此而引發(fā)的一系列代謝變化，因此，了解RNA代謝的基本原理就甚為重要。這些原理既關(guān)系到所有生物是如何適應(yīng)環(huán)境變化的，也關(guān)系到細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的分化機(jī)制。

第4頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別第5頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)：原料:

NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:

DNA酶:

RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白質(zhì)因子第6頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原核生物轉(zhuǎn)錄ProkaryoticTranscription第一節(jié)第7頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、原核生物轉(zhuǎn)錄的模板DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因(structuralgene)。轉(zhuǎn)錄的這種選擇性稱為不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄(asymmetrictranscription)，它有兩方面含義：在DNA分子雙鏈上，一股鏈用作模板指引轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄；其二是模板鏈并非總是在同一單鏈上。第8頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C編碼鏈模板鏈mRNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯DNA雙鏈中按堿基配對(duì)規(guī)律能指引轉(zhuǎn)錄生成RNA的一股單鏈，稱為模板鏈(templatestrand)，也稱作有意義鏈或Watson鏈。相對(duì)的另一股單鏈?zhǔn)蔷幋a鏈(codingstrand)，也稱為反義鏈或Crick鏈。第9頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5335模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄第10頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、RNA合成由RNA聚合酶催化（一）RNA聚合酶能直接啟動(dòng)RNA鏈的合成DNA依賴的RNA聚合酶催化合成RNA；RNA合成的化學(xué)機(jī)制與DNA依賴的DNA聚合酶催化DNA合成相似。(NMP)n+NTP→(NMP)n+1+PPiRNA延長(zhǎng)的RNA第11頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DNA聚合酶在啟動(dòng)DNA鏈延長(zhǎng)時(shí)需要引物存在，而RNA聚合酶不需要引物就能直接啟動(dòng)RNA鏈的延長(zhǎng)。RNA聚合酶和DNA的特殊序列——啟動(dòng)子(promoter)結(jié)合后，就能啟動(dòng)RNA合成。第12頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）RNA聚合酶由多個(gè)亞基組成第13頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月核心酶

(coreenzyme)全酶

(holoenzyme)轉(zhuǎn)錄起始階段轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)階段第14頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、RNA聚合酶結(jié)合到DNA的啟動(dòng)子上起動(dòng)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄是不連續(xù)、分區(qū)段進(jìn)行的。每一轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子(operon)。操縱子包括若干個(gè)結(jié)構(gòu)基因及其上游(upstream)的調(diào)控序列。5335結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列RNA-pol第15頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)控序列中的啟動(dòng)子是RNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位，也是控制轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵部位。原核生物以RNA聚合酶全酶結(jié)合到DNA的啟動(dòng)子上而起動(dòng)轉(zhuǎn)錄，其中由σ亞基辨認(rèn)啟動(dòng)子，其他亞基相互配合。對(duì)啟動(dòng)子的研究，常采用一種巧妙的方法即RNA聚合酶保護(hù)法。第16頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RNA聚合酶保護(hù)法第17頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月開(kāi)始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35區(qū)(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10區(qū)1-30-5010-10-40-205335RNA-pol辨認(rèn)位點(diǎn)(recognitionsite)55RNA聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因33用RNA聚合酶保護(hù)法研究轉(zhuǎn)錄起始區(qū)第18頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合:第19頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程TheProcessofTranscriptioninProkaryote第二節(jié)第20頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RNA聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域。DNA雙鏈解開(kāi)，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板。一、轉(zhuǎn)錄起始需要RNA聚合酶全酶轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問(wèn)題：第21頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月E.coli的轉(zhuǎn)錄起始和延長(zhǎng)第22頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.DNA雙鏈局部解開(kāi)，形成開(kāi)放轉(zhuǎn)錄復(fù)合體(opentranscriptioncomplex)

；1.RNA聚合酶全酶(2)與模板結(jié)合，形成閉合轉(zhuǎn)錄復(fù)合體(closedtranscriptioncomplex)

；3.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：RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物:5-pppG-OH+

NTP5-pppGpN

-OH3+ppi轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程：第23頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一個(gè)磷酸二酯鍵生成后，σ亞基即從轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物上脫落，核心酶連同四磷酸二核苷酸，繼續(xù)結(jié)合于DNA模板上，酶沿DNA鏈前移，進(jìn)入延長(zhǎng)階段。第24頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、原核生物的轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)時(shí)蛋白質(zhì)的翻譯也同時(shí)進(jìn)行1.亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，沿著DNA模板前移；

2.在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長(zhǎng)。(NMP)n+NTP(NMP)n+1+PPi第25頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol（核心酶）

····DNA

····RNA第26頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)：第27頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月53DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體RNARNA聚合酶在同一DNA模板上，有多個(gè)轉(zhuǎn)錄同時(shí)在進(jìn)行；轉(zhuǎn)錄尚未完成，翻譯已在進(jìn)行。這種形狀說(shuō)明：第28頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止三、原核生物轉(zhuǎn)錄終止分為依賴ρ(Rho)因子與非依賴ρ因子兩大類轉(zhuǎn)錄終止指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來(lái)不再前進(jìn)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來(lái)。依據(jù)是否需要蛋白質(zhì)因子的參與，原核生物轉(zhuǎn)錄終止分為：第29頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ρ因子是由相同亞基組成的六聚體蛋白質(zhì)，亞基分子量46kD。ρ因子能結(jié)合RNA，又以對(duì)polyC的結(jié)合力最強(qiáng)。ρ因子還有ATP酶活性和解螺旋酶(helicase)的活性。（一）依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止ρ因子：第30頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ρ因子的作用原理：第31頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第32頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月目前認(rèn)為，ρ因子終止轉(zhuǎn)錄的作用是：與RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物結(jié)合，結(jié)合后ρ因子和RNA聚合酶都可發(fā)生構(gòu)象變化，從而使RNA聚合酶停頓，解螺旋酶的活性使DNA/RNA雜化雙鏈拆離，利于產(chǎn)物從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中釋放。第33頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，有些特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出RNA后，RNA產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)來(lái)終止轉(zhuǎn)錄。第34頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`近終止區(qū)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物形成發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)是非依賴ρ因子終止的普遍現(xiàn)象。第35頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理：

使RNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓；使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解離，RNA產(chǎn)物釋放。5′pppG5335RNA-pol第36頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第37頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核生物RNA生物合成TheProcessofTranscriptioninEukaryote第二節(jié)第38頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核生物的轉(zhuǎn)錄過(guò)程比原核復(fù)雜。二者的轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程有較大區(qū)別，轉(zhuǎn)錄終止也不相同。第39頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、真核生物有三種DNA依賴性RNA聚合酶真核生物具有3種不同的RNA聚合酶:RNA聚合酶Ⅰ（RNAPolⅠ）RNA聚合酶Ⅱ（RNAPolⅡ）RNA聚合酶Ⅲ（RNAPolⅢ）第40頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核生物的RNA聚合酶第41頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核生物RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)比原核生物復(fù)雜，所有真核生物的RNA聚合酶都有兩個(gè)不同的大亞基和十幾個(gè)小亞基.RNA聚合酶Ⅱ由12個(gè)亞基組成，其最大的亞基稱為RBP1。RNA聚合酶Ⅱ最大亞基的羧基末端有一段共有序列(consensussequence)為T(mén)yr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser的重復(fù)序列片段，稱為羧基末端結(jié)構(gòu)域(carboxyl-terminaldomain,CTD)。CTD對(duì)于維持細(xì)胞的活性是必需的。第42頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、轉(zhuǎn)錄起始需要啟動(dòng)子、RNA聚合酶和轉(zhuǎn)錄因子的參與（一）轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段具有啟動(dòng)子核心序列不同物種、不同細(xì)胞或不同的基因，轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游可以有不同的DNA序列，但這些序列都可統(tǒng)稱為順式作用元件(cis-actingelement)。第43頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一個(gè)典型的真核生物基因上游序列:5’3’調(diào)控序列TATA盒InrYYANYYTA-30+1TATAAA第44頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月順式作用元件包括啟動(dòng)子、啟動(dòng)子上游元件(upstreampromoterelements)或promoter-proximalelements)等近端調(diào)控元件和增強(qiáng)子(enhancer)等遠(yuǎn)隔序列。起始點(diǎn)上游多數(shù)有共同的TATA序列，稱為Hognest盒或TATA盒(TATAbox)。通常認(rèn)為這就是啟動(dòng)子的核心序列。第45頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月許多RNA聚合酶II識(shí)別的啟動(dòng)子具有保守的共有序列：位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)附近的起始子(intiator，Inr)。啟動(dòng)子上游元件是位于TATA盒上游的DNA序列，多在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)約-40～-100nt的位置，比較常見(jiàn)的是GC盒和CAAT盒。增強(qiáng)子是能夠結(jié)合特異基因調(diào)節(jié)蛋白，促進(jìn)鄰近或遠(yuǎn)隔特定基因表達(dá)的DNA序列。第46頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒增強(qiáng)子順式作用元件(cis-actingelement)AATAAA切離加尾轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)修飾點(diǎn)外顯子翻譯起始點(diǎn)內(nèi)含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚體第47頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核生物RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄的基因及其轉(zhuǎn)錄起始上游序列第48頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）轉(zhuǎn)錄因子能直接、間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋白質(zhì)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種，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(jié)合RNA聚合酶的，則稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactors,TF)。第49頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ第50頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RNA聚合酶II與啟動(dòng)子的結(jié)合、啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄需要多種蛋白質(zhì)因子的協(xié)同作用。通常包括：可誘導(dǎo)因子或上游因子與增強(qiáng)子或啟動(dòng)子上游元件的結(jié)合；通用轉(zhuǎn)錄因子在啟動(dòng)子處的組裝；輔激活因子和/或中介子在通用轉(zhuǎn)錄因子/RNA聚合酶II復(fù)合物與可誘導(dǎo)因子、上游因子之間的輔助和中介作用。因子和因子之間互相辨認(rèn)、結(jié)合，以準(zhǔn)確地控制基因是否轉(zhuǎn)錄、何時(shí)轉(zhuǎn)錄。第51頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Ⅱ型基因中的四類轉(zhuǎn)錄因子

轉(zhuǎn)錄因子具體組分結(jié)合序列功能基本組分TBP,TFⅡA,B,E,G,F和HTBP結(jié)合TATA盒轉(zhuǎn)錄起始定位；轉(zhuǎn)錄起始和延長(zhǎng)輔激活因子TAFs和中介子在可誘導(dǎo)因子和上游因子與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶結(jié)合中起聯(lián)結(jié)和中介作用上游因子SP1、ATF、CTF等啟動(dòng)子上游元件協(xié)助基本轉(zhuǎn)錄因子，提高轉(zhuǎn)錄效率和專一性可誘導(dǎo)因子如MyoD、HIF-1等增強(qiáng)子等遠(yuǎn)隔調(diào)控序列時(shí)間和空間（組織）特異性地調(diào)控轉(zhuǎn)錄第52頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物(pre-initiationcomplex,PIC)

。第53頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月PIC的形成第54頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（四）少數(shù)幾個(gè)反式作用因子的搭配啟動(dòng)特定基因的轉(zhuǎn)錄為了保證轉(zhuǎn)錄的準(zhǔn)確性，不同基因需不同轉(zhuǎn)錄因子。拼板理論(piecingtheory)

：少數(shù)幾個(gè)反式作用因子（主要是可誘導(dǎo)因子和上游因子）之間互相作用，再與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶搭配而有針對(duì)性地結(jié)合、轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的基因?？烧T導(dǎo)因子和上游因子常常通過(guò)輔激活因子或中介子與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶結(jié)合，但有時(shí)也可直接與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶結(jié)合。第55頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、真核生物轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過(guò)程中沒(méi)有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象真核生物轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過(guò)程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒(méi)有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象。RNA-pol前移處處都遇上核小體。轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過(guò)程中可以觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。第56頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)中的核小體移位轉(zhuǎn)錄方向第57頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、真核生物的轉(zhuǎn)錄終止和加尾修飾同時(shí)進(jìn)行真核生物的轉(zhuǎn)錄終止，是和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)的。真核生物mRNA有聚腺苷酸(polyA)尾巴結(jié)構(gòu)，是轉(zhuǎn)錄后才加進(jìn)去的。轉(zhuǎn)錄不是在polyA的位置上終止，而是超出數(shù)百個(gè)乃至上千個(gè)核苷酸后才停頓。已發(fā)現(xiàn)，在讀碼框架的下游，常有一組共同序列AATAAA，再下游還有相當(dāng)多的GT序列。這些序列稱為轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)。第58頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核生物的轉(zhuǎn)錄終止及加尾修飾第59頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核生物RNA的加工和降解Post-transcriptionalModificationofEukaryoticRNA第四節(jié)第60頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核生物轉(zhuǎn)錄生成的RNA分子是初級(jí)RNA轉(zhuǎn)錄物(primaryRNAtranscript)，幾乎所有的初級(jí)RNA轉(zhuǎn)錄物都要經(jīng)過(guò)加工，才能成為具有功能的成熟的RNA。加工主要在細(xì)胞核中進(jìn)行。第61頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月幾種主要的修飾方式：1.剪接(splicing)2.剪切(cleavage)3.

修飾(modification)4.

添加(addition)第62頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、真核生物mRNA的加工包括首、尾修飾和剪接（一）前體mRNA在5’-末端加入“帽”結(jié)構(gòu)大多數(shù)真核mRNA的5’-末端有7-甲基鳥(niǎo)嘌呤的帽結(jié)構(gòu)。這個(gè)真核mRNA加工過(guò)程的起始步驟由兩種酶，加帽酶(cappingenzyme)和甲基轉(zhuǎn)移酶(methyltransferase)催化完成。

第63頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月帽子結(jié)構(gòu)：第64頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5pppGp…5GpppGp…pppGppi鳥(niǎo)苷酸轉(zhuǎn)移酶5

m7GpppGp…甲基轉(zhuǎn)移酶SAM帽子結(jié)構(gòu)的生成過(guò)程：5ppGp…磷酸酶Pi第65頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第66頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月帽子結(jié)構(gòu)的意義：可以使mRNA免遭核酸酶的攻擊；也能與帽結(jié)合蛋白質(zhì)復(fù)合體(cap-bindingcomplexofprotein)結(jié)合，并參與mRNA和核糖體的結(jié)合，啟動(dòng)蛋白質(zhì)的生物合成。第67頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）前體mRNA在3’端特異位點(diǎn)斷裂并加上多聚腺苷酸尾1.

hnRNA

和snRNA核內(nèi)的初級(jí)mRNA稱為雜化核RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)snRNA(smallnuclearRNA)核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核酸蛋白體（并接體,splicesome）snRNA第68頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月尾部修飾是和轉(zhuǎn)錄終止同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程。polyA的有無(wú)與長(zhǎng)短，是維持mRNA作為翻譯模板的活性，以及增加mRNA本身穩(wěn)定性的因素。一般真核生物在胞漿內(nèi)出現(xiàn)的mRNA，其polyA長(zhǎng)度為100至200個(gè)核苷酸之間，也有少數(shù)例外。前體mRNA分子的斷裂和加多聚腺苷酸尾是多步驟過(guò)程。

第69頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月AAUAAAG/U5’3’Poly(A)信號(hào)Poly(A)位點(diǎn)mRNACPSFG/U5’3’CPSFCFI,CFII,CStFCPSFCStFCFICFIIPAPCPSFCStFCFICFIIPAPATPG/UPPPiCFIICFICStF慢速多腺苷酸化PABⅡCPSFAAAAAAAAAAOHPAPATPPPiPABⅡ快速多腺苷酸化CPSFAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAHOAAAAAAAAAAPAPCPSFAAAAAAAAAAOHPAP第70頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個(gè)編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開(kāi)但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因。斷裂基因(splitegene)CABD編碼區(qū)A、B、C、D非編碼區(qū)第71頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)外顯子：在斷裂基因及其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn)，并表達(dá)為成熟RNA的核酸序列。內(nèi)含子：隔斷基因的線性表達(dá)而在剪接過(guò)程中被除去的核酸序列。第72頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雞卵清蛋白基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟的mRNA雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾第73頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNAmRNA第74頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.內(nèi)含子的分類根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常把內(nèi)含子分為4類：I：主要存在于線粒體、葉綠體及某些低等真核生物的rRNA基因；

II：也發(fā)現(xiàn)于線粒體、葉綠體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是mRNA；III：是常見(jiàn)的形成套索結(jié)構(gòu)后剪接，大多數(shù)mRNA基因有此類內(nèi)含子；IV：是tRNA基因及其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中的內(nèi)含子，剪接過(guò)程需酶及ATP。第75頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.mRNA的剪接——除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子連接。snRNP與hnRNA結(jié)合成為并接體①第76頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5第77頁(yè)，課件共89頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月pG-OH(ppG-OH,pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)第二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)UpAGpU外顯子1內(nèi)含子外顯子2G-OHUpUpGpA剪接過(guò)程的二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)

(twicetransesterification)

第78頁(yè)，課件共8