《動物生物化學》課件14 RNA的生物合成-轉錄

第14章RNA的生物合成----轉錄

RNABiosynthesis----Transcription第14章RNA的生物合成----轉錄

RNABiosyn1

本章主要內容轉錄是基因表達的中心環(huán)節(jié)轉錄涉及的酶與過程轉錄后的加工本章主要內容2

轉錄（transcription）以DNA為模板，在RNA聚合酶（RNApolymerase）的作用下合成mRNA，將遺傳信息從DNA分子上轉移到mRNA分子上，這一過程稱為轉錄。轉錄（transcription）31轉錄是基因表達的中心環(huán)節(jié)

轉錄是以DNA為模板合成RNA,并且只是以單股DNA為模板，因此具有不對稱性；用以轉錄的單鏈DNA,稱為模板鏈,與復制不同，轉錄是局部的,從啟動子開始到終止子結束,為一個轉錄單位;轉錄不需要引物；轉錄的忠實性相對弱；轉錄首先得到RNA前體，然后再進行加工轉變?yōu)槌墒斓腞NA.1轉錄是基因表達的中心環(huán)節(jié)轉錄是以DN4被轉錄成單個RNA分子的一段DNA稱為一個轉錄單位(transcript)被轉錄成單個RNA分子的一段DNA稱為一個轉錄單位(tra5

分子量48萬，5種亞基：

全酶=核心酶（α2ββ’）+σ因子

α亞基決定轉錄的基因β亞基在5’——3’方向上延長多核苷酸鏈，其方式與DNA聚合酶相同，原料為NTP，沒有糾錯的功能。β’亞基結合DNA模板

σ因子識別“啟動子”并與之結合2RNA聚合酶（RNApolymerase）2.1原核的RNA聚合酶分子量48萬，5種亞基：2RN6聚合酶I：轉錄45SrRNA聚合酶II：轉錄mRNA的前體(核不均RNA,hnRNA）聚合酶III：轉錄tRNA和5SrRNA等（注意：S）2.2真核的RNA聚合酶2.2真核的RNA聚合酶7

沉降系數(shù)S

生物大分子在離心場中沉降，受到三種力的影響，它們是離心力，浮力和摩擦力。物質在單位離心力場下的沉降速度是個定值，稱為沉降系數(shù)（sedimentationcoefficient）。蛋白質、核酸等的沉降系數(shù)在1X10-13到200X10-13秒之間。為方便將10-13秒作為一個單位，稱Svedberg單位，用S表示。其數(shù)值不僅與物質分子的質量有關，也與分子的形狀有關。

沉降系數(shù)S8

DNA上的轉錄起始序列，稱為啟動子，有序列保守性，不僅是轉錄起始的位置，而且影響轉錄的活性。RNA聚合酶結合在啟動子上上游下游3啟動子（promoter）DNA上的轉錄起始序列，稱為啟動子，有序列保守性，9注意原核啟動子在-35和-10區(qū)域的保守序列Pribnowbox注意原核啟動子在-35和-10區(qū)域的保守序列Pribnow10

真核轉錄啟動子的保守序列

（TATAbox，TATA盒）

并非所有的真核基因都有典型的TATAbox，不同生物的基因有不同的上游DNA序列真核轉錄啟動子的保守序列11

4.1轉錄開始

由σ因子辨認并且結合到啟動子上，局部解鏈（10-20bp），拓樸異構酶等也參與。4.2RNA鏈的延伸

由核心酶催化，以其中的一股DNA單鏈作為模板鏈，以NTP為原料，按照堿基互補配對的原則，通常是由5’ppp嘌呤核苷（G或A）開頭向著3’方向延長多核苷酸鏈，合成開始后，σ因子從模板上脫離下來（可以重復利用）。核心酶覆蓋雙鏈DNA和RNA復合物，向前推進，一邊解開螺旋，一邊釋放出新合成的RNA鏈，后面已經轉錄的區(qū)域中分開的DNA鏈又重新形成雙螺旋。4轉錄過程及其特點4.1轉錄開始4轉錄過程及其特點12“轉錄泡（transcriptionbubble）”“轉錄泡（transcriptionbubble）”13轉錄過程中的模板識別、起始和延伸轉錄過程中的模板識別、起始和延伸14

A.依賴ρ因子的終止

新生RNA上有ρ因子的識別位點。它與聚合酶-DNA-RNA復合物結合，向3’端移動，并解開DNA-RNA雜交體，需ATP。B.依賴于特定序列的終止

轉錄終止區(qū)有特殊結構。終止區(qū)的上游有GC二重對稱區(qū)，轉錄的RNA容易形成多個“發(fā)卡”結構,轉錄產物的3’端有polyU序列。這種特殊的二級結構阻止了轉錄向下游繼續(xù)推進。

4.3轉錄的終止A.依賴ρ因子的終止4.3轉錄的終止15AB轉錄終止的兩種方式AB轉錄終止的兩種方式16

轉錄得到的只是RNA的初級產物，通常要經過加工，才能轉變?yōu)槌墒斓腞NA。tRNA和rRNA的轉錄后加工比較簡單.5RNA后的加工（post-transcriptionalprocessing）原核前體RNA的加工轉錄得到的只是RNA的初級產物，通17tRNA轉錄后的加工與修飾

注意tRNA上的修飾和稀有堿基tRNA轉錄后的加工與修飾注意tRNA上的修飾和稀有18

mRNA轉錄后的加工

原核生物的結構基因（編碼的）是多順反子（poly-cistron），通常是將幾個相關的結構基因一起轉錄得到多個mRNA。（順反子cistron一詞可以視作基因的同義詞）。而真核基因是單順反子（mono-cistron），其mRNA的轉錄比較復雜,因為真核通常只轉錄出一個結構基因,而且其結構基因通常又是斷裂基因,即是由編碼的外顯子（exon）和不編碼的內含子（intron）間隔排開組成的。因此,轉錄得到的僅僅是mRNA的“毛坯”，稱為核不均RNA（hnRNA），要進行轉錄后的加工-----------在其5’端加上鳥嘌呤“帽子”，3’端加上polyA的“尾巴”，再切除內含子，將外顯子拼接，才能成為一個成熟的mRNA。m19真核mRNA前體轉錄后加工(以卵清蛋白mRNA的轉錄為例)外顯子內含子5’3’真核mRNA前體轉錄后加工(以卵清蛋白mRNA的轉錄為例)外20真核生物mRNA的轉錄后加工，包括：

1.在5’端加鳥嘌呤“帽”結構

2.在3’端加polyA的“尾”

3.切除內含子；

4.拼接外顯子。5’帽結構真核生物mRNA的轉錄后加工，包括：

1.在5’端加鳥嘌呤21在原生動物四膜蟲（tetrahymena）中，26SrRNA分子是有一個6.4kb的前體經切除1個414nt的內含子后形