轉(zhuǎn)錄與加工 完整版

轉(zhuǎn)錄與加工3.1

原核生物的基因轉(zhuǎn)錄

3.2

真核生物的基因轉(zhuǎn)錄

3.3

轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄（transcription）轉(zhuǎn)錄指以DNA為模板，由

RNA聚合酶催化，以4種核

苷三磷酸（NTP）為原

料，通過堿基互補(bǔ)配對合

成RNA的過程，模板

DNA酶

RNA聚合酶（RNA

polymerase)

原料

四種核糖核苷三磷酸

ATP、UTP、GTP、CTP

產(chǎn)物：RNA

轉(zhuǎn)

錄

是

基

因

表

達(dá)

的

第

一

步

，

一個(gè)基

因能否

表達(dá)的

關(guān)鍵往往是在轉(zhuǎn)錄階段，闡明轉(zhuǎn)錄的分子機(jī)制對于了解基因表達(dá)具有重要的作用。

轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的異同點(diǎn)

P73轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制的異同相同①

都是通過酶的作用，合成一條與DNA模板互補(bǔ)的多核苷酸鏈的過程，②

新

鏈

延

伸

方

向

5

’

→3

’

，

合

成

的

化

學(xué)

機(jī)

制

基

本

相同，

都有起

始、延伸、不同終止三個(gè)階段，③

堿基的加入嚴(yán)格遵循堿基配對原則。

①

復(fù)制需要引物，轉(zhuǎn)錄不需引物。②

轉(zhuǎn)錄時(shí)，僅以雙鏈DNA中的一條鏈作為模板，有選擇性的拷貝基因組的特定部分，稱為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位或轉(zhuǎn)錄子；而DNA復(fù)制是以DNA中的兩條鏈作為模板進(jìn)行半保留復(fù)制，將整個(gè)染色體組全部復(fù)制。任何轉(zhuǎn)錄單位可以獲得多個(gè)RNA拷貝，而DNA復(fù)制只在每個(gè)細(xì)胞分裂是完成一次。③轉(zhuǎn)錄是由RNA聚合酶催化，要與DNA上的特定序列-啟動(dòng)子結(jié)合才開始轉(zhuǎn)錄；復(fù)制是由DNA聚合酶催化，從復(fù)制起始點(diǎn)開始。④轉(zhuǎn)錄時(shí)，RNA聚合酶只有5’→3’聚合作用，無5’→3’及3’→5’外切活性，因此缺乏廣泛的校正機(jī)制。⑤

隨

著

轉(zhuǎn)

錄

，

新

生

成

的

RNA

與

模

板

分

離

；

復(fù)

制

時(shí)

，

引

物

RNA并不與模板分離，需到復(fù)制完成時(shí)由DNA聚合酶I切除。(+)

strand

is

sense

strand

(-)

strand

is

antisense

strand對于一個(gè)基因來說，DNA的兩條鏈中只有一條鏈作為RNA合成時(shí)的模板，這條鏈叫做模板鏈（templatestrand），也稱為反義鏈（antisense

strand）；另一條鏈則稱為有義鏈（sense

strand），又稱編碼鏈（coding

strand），與RNA序列一致。DNA

鏈

分

開

形

成

轉(zhuǎn)

錄泡

，

以

其

中

一

條

鏈

為

模板

按

堿

基

互

補(bǔ)

原

則

合

成RNA。隨

著

轉(zhuǎn)

錄

泡

的

遷

移

，

其后

的

DNA雙鏈重新形成雙螺旋。第一節(jié)原核生物的基因轉(zhuǎn)錄1、原核生物的RNA聚合酶2、

控制轉(zhuǎn)錄起始的DNA序列-啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)

3、

轉(zhuǎn)錄的過程特點(diǎn)：1

原核生物的

RNA

聚合酶依賴于DNA的RNA聚合酶

DDRP

①

以核糖核苷三磷酸（NTP）為底物；②

在一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位中僅以DNA雙鏈中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板；③

起始鏈的合成不需引物；④

合成時(shí)，第一個(gè)引入的NTP是以三磷酸形式存在，一般是嘌呤核苷三磷酸；

⑤

RNA聚合酶無校正能力；

⑥

按5′→3′方向合成。E.coli僅由一種聚合酶完成全部RNA（mRNA

rRNA

tRNA)的轉(zhuǎn)錄---RNA

PlymeraseRNA聚合酶的組成：

2

’

全酶

=

核心酶

+

利福平P75亞基功能提高RNA聚合酶與啟動(dòng)子的特異性K2

E.

coli

RNA

polymerase155

KD36.5

KD11

KD36.5

KD151

KD70

KDInitiation

only465kdBoth

initiation

&

elongation2

、啟動(dòng)子啟動(dòng)子：一般位于基因上游，控制基因轉(zhuǎn)錄起始的一段DNA序列。上游－＋1＋下游

啟

動(dòng)

子

是

RNA

聚

合

酶

識(shí)

別

、

結(jié)

合

和

開

始

轉(zhuǎn)

錄

的

一

段

DNA

序列

，

它

的

保

守

序

列

被

RNA

聚

合

酶

或

其

他

DNA

結(jié)

合

蛋

白

結(jié)

合

后

可以起始或調(diào)控轉(zhuǎn)錄。

σ

因

子

在

RNA

聚

合

酶

識(shí)

別

啟

動(dòng)

子

的

過

程

中

起

關(guān)

鍵

作

用

,

大

腸桿菌至少有4種σ因子。σ70負(fù)責(zé)識(shí)別一般的啟動(dòng)子σ32識(shí)別熱激蛋白質(zhì)基因啟動(dòng)子σ38負(fù)責(zé)識(shí)別碳源饑餓條件下的基因啟動(dòng)子

σ54識(shí)別固氮酶基因啟動(dòng)子大腸桿菌σ啟動(dòng)子的確定Pribnow實(shí)驗(yàn)足跡法（footprinting）70啟動(dòng)子共有序列特征：起始轉(zhuǎn)錄點(diǎn)－10區(qū)－35區(qū)－10區(qū)和－35區(qū)之間的間隔70大腸桿菌σ

啟動(dòng)子－１０序列

位于大約-4到-13，RNA聚合酶的牢固結(jié)合位點(diǎn)，決定轉(zhuǎn)錄的起始位置。也稱為Pribnow盒。共有序列為T80A95T45A60A50T96，-10序列與轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)之間間隔5～9

bp，這一間隔序列是不保守的，但間隔序列的長短很重要。功能：RNA聚合酶牢固結(jié)合的位點(diǎn)；決定轉(zhuǎn)錄的起始位置。TATAAT－３５序列Sextama框，共有序列是TTGACA，對RNA聚合酶全酶有很高的親和性，如果發(fā)生突變或缺失親和性將降低。-35序列被σ因子識(shí)別和初始結(jié)合的位置，又稱識(shí)別位點(diǎn)，決定轉(zhuǎn)錄頻率。在90％的啟動(dòng)子中-35序列和-10序列相距16~19

bp。這兩個(gè)保守元件之間的間隔序列對于啟動(dòng)子的功能并不重要，但距離決定RNA聚合酶的作用強(qiáng)度。TTGACA

-----16-19

bp-----

-35

sequence

17bp-10

sequence---5-9

bp---+1ConsensusTTGACATATAATThe

sequences

of

five

E.

coli

promoters3、轉(zhuǎn)錄的過程：

1.模板的識(shí)別2.轉(zhuǎn)錄起始3.轉(zhuǎn)錄延伸4.轉(zhuǎn)錄終止原核基因轉(zhuǎn)錄的起始

為使模板鏈能與堿基配對，轉(zhuǎn)錄起始時(shí)DNA雙螺旋必須局部解旋。

解旋從RNA聚合酶結(jié)合的啟動(dòng)子部位開始后，聚合酶從一個(gè)特定的核苷酸位點(diǎn)起始RNA鏈的合成，這一位點(diǎn)被稱為轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，又被定義為基因序列的+1位置。原核生物轉(zhuǎn)錄起始分為四個(gè)階段1)

核

心

酶

在

σ

因

子

的

參

與

下

結(jié)合到DNA上（擴(kuò)散方式）。2)

起

始

識(shí)

別

,

即

RNA

聚

合

酶

與

啟動(dòng)

子

結(jié)

合

，

形

成

封

閉

型

起

始

復(fù)合物（-35序列）。3)

開

放

型

起

始

復(fù)

合

物

的

形

成

，即

RNA

聚

合

酶

與

-10

序

列

結(jié)

合

，

解

開

雙

鏈

結(jié)

構(gòu)

，

暴

露

出

單鏈模板。4)

形

成

三

元

起

始

復(fù)

合

物

，

起

始轉(zhuǎn)錄。9個(gè)堿基組成的RNA短鏈RNA聚合酶與DNA的結(jié)合RNA

聚

合

酶

全

酶

首

先

通

過

擴(kuò)

散

作

用

進(jìn)

入

自

由

卷

曲

的

DNA分

子

，

通

過

接

觸

、

解

離

、

再

接

觸

、

移

動(dòng)

的

方

式

，

RNA

聚合

酶

全

酶

在

DNA

上

搜

尋

啟

動(dòng)

子

，

直

到

σ

因

子

發(fā)

現(xiàn)

識(shí)別位點(diǎn)-35序列。起始識(shí)別當(dāng)RNA聚合酶全酶發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)子的-35序列后，它與DNA分子的結(jié)合由疏松變?yōu)槔喂?，形成封閉型的起始復(fù)合物。聚合酶是通過σ因子找到啟動(dòng)子的特異序列的，σ因子增加酶與啟動(dòng)子的結(jié)合常數(shù)和停留時(shí)間，抑制隨機(jī)結(jié)合，能促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的專一性。開放型起始復(fù)合物的形成RNA聚合酶全酶的一端與-35序列接觸后，通過某種變構(gòu)機(jī)制，整個(gè)酶分子向-10序列轉(zhuǎn)移，并與之牢固結(jié)合，雙螺旋鏈解開，識(shí)別模板鏈。當(dāng)-10序列及起始位點(diǎn)處發(fā)生局部解鏈時(shí)，RNA聚合酶全酶與啟動(dòng)子即形成開放型啟動(dòng)子復(fù)合物，RNA聚合酶在-10序列區(qū)域緊密地與啟動(dòng)子結(jié)合。RNA聚合酶在起始時(shí)

改變“尺寸”最初，75～80

bp

隨著σ因子的脫離，

只覆蓋30～40

bp70-80

bp60

bp30-40

bp大腸桿菌ＲＮＡ聚合酶在轉(zhuǎn)錄起始階段

的ＤＮＡ覆蓋情況Transcription

bubble三元起始復(fù)合物的形成隨著開放型起始復(fù)合物的形成，DNA上形成長約17個(gè)核苷酸的開鏈區(qū)，即轉(zhuǎn)錄泡。RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)開始加入第一個(gè)核苷三磷酸。當(dāng)另外一種能夠與模板形成配對氫鍵的核苷酸填充了延伸位點(diǎn)時(shí)，兩個(gè)位點(diǎn)上的核苷酸合成第一個(gè)磷酸二酯鍵，形成三元復(fù)合物RNA-DNA-RNA聚合酶。原核RNA合成的延伸

當(dāng)RNA上最初2～9個(gè)核苷酸轉(zhuǎn)錄出來后，σ因子即從全酶上解離，核心酶與模板的親和性下降到與非特異性位點(diǎn)結(jié)合的水平，在DNA鏈上容易移動(dòng)，為RNA鏈的延伸創(chuàng)造了條件。釋放出來的σ因子可以再與其它核心酶結(jié)合重新起始轉(zhuǎn)錄。P83圖

17bp

13bp在形成這個(gè)短RNA鏈過程中，每加入一個(gè)堿

基，聚合酶都有釋放RNA導(dǎo)致起始失敗的可能。失敗起始產(chǎn)生一系列短寡聚核苷酸鏈

（2～9個(gè)堿基）。77影響RNA鏈延伸的速度的因素(1)RNA

聚

合

酶

E

．coli

的

RNA

聚

合

酶

轉(zhuǎn)

錄

T

DNA

的

速

度

為

17個(gè)核苷酸/s，而T

酶轉(zhuǎn)錄速度可達(dá)100－200個(gè)核苷酸/s。(2)

暫

停

信

號

當(dāng)

RNA

聚

合

酶

遇

到

特

殊

序

列

時(shí)

，

轉(zhuǎn)

錄

速

度

會(huì)

突然

出

現(xiàn)

變

化

，

可

小

于

0.1

個(gè)

核

苷

酸

/s

，

這

段

序

列

稱

為

暫

停

信號。暫停狀態(tài)的模板鏈多為GC富集區(qū)或反向重復(fù)序列。(3)

其

它

配

基

離

體

實(shí)

驗(yàn)

中

ppGpp

能

影

響

延

伸

速

度

，

大

腸

桿菌nusA蛋白也有調(diào)節(jié)延伸速度的功能。原核基因轉(zhuǎn)錄的終止轉(zhuǎn)錄終止包括RNA合成的終止和轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的解體。當(dāng)

RNA

聚

合

酶

沿

著

模

板

移

動(dòng)

遇

到

轉(zhuǎn)

錄

終

止

子

信

號

序

列時(shí)

，

不

再

把

底

物

逐

個(gè)

加

到

RNA

3

’-OH

端

，

而

是

從

DNA模

板

上

解

離

。

終

止

子

：

在

模

板

DNA

分

子

上

(

基

因

末

端

）有終止轉(zhuǎn)錄的特殊堿基序列，成為終止子。內(nèi)源性-不依賴于ρ因子的終止子、依賴于ρ因子的終止子共同特點(diǎn)：

回文結(jié)構(gòu)

不依賴于ρ因子的終止子1.在終止子序列上有富含GC的

二重對稱性結(jié)構(gòu)，約15～20個(gè)

核苷酸。2.之后有大約為6～8個(gè)A的堿

基，最終轉(zhuǎn)錄成RNA末端的一連

串U。轉(zhuǎn)錄的RNA產(chǎn)物具有一個(gè)發(fā)夾

結(jié)構(gòu)，莖部富有GC序列，隨后

一段富含寡聚U的片段。RNA的發(fā)夾結(jié)構(gòu)可能會(huì)插入核心酶中，使核

心酶難于向前移動(dòng)而發(fā)生暫停；RNA鏈的—段寡聚U序列與DNA模板上的寡聚A

通過氫鍵配對。由于A－U之間的氫鍵和堿基

堆集力都很弱，使雙鏈容易解開，不需要ρ

因子便造成了轉(zhuǎn)錄停止。這種不需要輔助因

子的終止子又稱為強(qiáng)終止子。Figure

10.3.

Termination

atan

intrinsic

terminator.The

presence

of

aninverted

palindrome

inthe

DNA

sequence

resultsin

formation

of

a

hairpinloop

in

the

transcript.(Genomes,

2e,

Brown)

依賴于ρ因子的終止子

同樣二重對稱性結(jié)構(gòu)，但回文結(jié)構(gòu)中GC堿基對含量較少，下游缺乏寡聚U結(jié)構(gòu)。RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄到回文序列時(shí)發(fā)生一定時(shí)間的停頓。當(dāng)有ρ因子存在時(shí)，轉(zhuǎn)錄才終止。ρ因子是一種55kDa蛋白質(zhì)六聚體，是協(xié)助RNA聚合酶識(shí)別終止信號的輔助因子，屬于ATP依賴的解旋酶家族，具有一個(gè)RNA結(jié)合域和ATP水解域。為什么ρ因子能在終止位點(diǎn)終止轉(zhuǎn)錄反應(yīng)？一種假說認(rèn)為ρ因子利用NTPase活性水解NTP釋放能量，使ρ因子結(jié)合在RNA產(chǎn)物的5′端，并能從5′端向3′端移動(dòng)。RNA聚合酶在終止子發(fā)夾處暫時(shí)停頓時(shí)，ρ因子趕上RNA聚合酶，與RNA聚合酶的β亞基相互作用，將嵌合于RNA聚合酶空間結(jié)構(gòu)中的RNA“拉”出來，與RNA聚合酶競爭RNA的3′端，促使聚合酶脫離模板DNA，三元復(fù)合物解離，釋放出RNA鏈。Template

strandtranscription

因子的熱追蹤模型Figure

10.4.

Rho-dependent

termination.

Rho

is

a

helicase

that

follows

the

RNApolymerase

along

the

transcript.

When

the

polymerase

stalls

at

a

hairpin,

Rho

catchesup

and

breaks

the

RNA-DNA

base

pairs,

releasing

the

transcript.

Note

that

the

diagramis

schematic

and

does

not

reflect

the

relative

sizes

of

Rho

and

the

RNA

polymerase.(Genomes,

2e,

Brown)通讀和抗終止因子

P86第二節(jié)真核生物的基因轉(zhuǎn)錄1、真核生物的RNA聚合酶2、

啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)

3、

轉(zhuǎn)錄的過程1.真核生物RNA聚合酶的啟動(dòng)子及轉(zhuǎn)錄起始三種RNA聚合酶分類功能對α-鵝膏蕈堿

的敏感性RNA聚合酶ⅠRNA聚合酶Ⅱ存在于核仁中，合

成5.8S

rRNA、18S

rRNA、和28S

rRNA存在于核質(zhì)中，合

成mRNA和snRNA不敏感最敏感RNA聚合酶Ⅲ存在于核質(zhì)中，合

成tRNA、5S

rRNA介于Ⅰ

和Ⅱ之間以及Alu序列Amanita

Phalloides

Amanita

bisporigeraα-鵝膏蕈素對真核生物RNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的影響RNA

聚

合

酶

I

、

Ⅱ

和

Ⅲ

都

含

有

12個(gè)以

上

的

不

同

亞

基

,

其

中

五

種為共有亞基。最大亞基與E.coli聚合酶中的β′亞基相似；第二大亞基則與含有活性位點(diǎn)的β亞基相似；在

RNA

聚

合

酶

I

與

聚

合

酶

Ⅲ

中

分別有兩個(gè)亞基、RNA聚合酶Ⅱ中有一個(gè)亞基與E.coli

RNA聚合酶的α亞基具有同源性。2、真核生物的啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)真核生物中有三種不同的啟動(dòng)子。

與原核生物啟動(dòng)子的不同之處：①結(jié)構(gòu)不恒定，不同啟動(dòng)子中各種元件的位置、序列、距

離和方向都不完全相同，其中以啟動(dòng)子Ⅱ最為復(fù)雜；②不直接和RNA

Pol結(jié)合，轉(zhuǎn)錄時(shí)先和其他轉(zhuǎn)錄激活因子相結(jié)合，再和聚合酶結(jié)合。③有的有遠(yuǎn)距離的調(diào)控元件存在，如增強(qiáng)子。轉(zhuǎn)錄因子(transcriptional

factor,TF)識(shí)別啟動(dòng)子保守序列的蛋白因子。啟動(dòng)子含有特定的保守元件，被轉(zhuǎn)錄因子識(shí)別并與之結(jié)合，然后與RNA聚合酶相互作用，形成起始復(fù)合體以啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ啟動(dòng)子的保守元件數(shù)目較少，所需要的轉(zhuǎn)錄因子也比較少。RNA聚合酶Ⅱ啟動(dòng)子保守元件的種類和數(shù)量較多，所需的也就很多。啟動(dòng)子Ⅱ轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)：多為A，兩側(cè)由Py核心元件（core

element）組成TATA框：-25區(qū)

TATAAA上游啟動(dòng)子元件：

CAAT

box、GC

box

等，控制轉(zhuǎn)錄起始的頻率。（upstream

promoter）遠(yuǎn)上游序列：增強(qiáng)子（enhancer）—兩個(gè)正向重復(fù)序列（far

upstream

sequence）啟動(dòng)子I轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)：多為A，兩側(cè)由Py核心元件（core

element）組成TATA框：-25區(qū)

TATAAA上游啟動(dòng)子元件：

CAAT

box、GC

box

等，控制轉(zhuǎn)錄起始的頻率。

（upstream

promoter）啟動(dòng)子Ⅲ位于起始位點(diǎn)的下游的轉(zhuǎn)錄區(qū)內(nèi)，因此稱為下游啟動(dòng)子（downstream

promoter）或基因內(nèi)啟動(dòng)子（intragenenic

promoter）。

RNA聚合酶

I的啟動(dòng)子及轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄18S、5.8S和28S的

rRNA，首先產(chǎn)生一個(gè)45S的rRNA前體轉(zhuǎn)錄物，隨后被切成28S、18S和5.8S。

RNA聚合酶Ⅰ的啟動(dòng)子包括：核心元件

-45～+20,包括轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，單獨(dú)就可起始轉(zhuǎn)錄，是轉(zhuǎn)錄所必需的序列上游調(diào)控元件（UCE）

-180～-107,能增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄效率。RNA

polⅠ（A）：Located

in

nucleolus?

For

pre-rRNA

(-18s

-

5.8s

-28s

)

80-85

%

of

total

RNA?

Two

control

domains

included

in

cis-elements

UPE

(upstream

promoter

element

)

Core

promoter?

Trans-factor

including

UBF

（UPE

Binding

Factor）

SL1

（Selectivity

factor）Including

4

subunits1

of

TBP

（TATA

biding

protein）3

of

TAF

（TBP

associate

factor）Allows

RNA

pol

binding

complex

to

initiateUPEUBFcore

promoterUBFUBFUBFSL1Pre-rRNA

RNA聚合酶III的啟動(dòng)子及轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄tRNA、5S

rRNA和

U6

snRNA。啟動(dòng)子位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)

下游，稱為內(nèi)部啟動(dòng)子

（internal

promotor）。RNA聚合酶III的啟動(dòng)子分為兩類

Type

one.（tRNA

gene）：

cis-element

including

A

box：TGGCNNAGTGG

（D-loop

of

tRNA

）

B

box：GGTTCGANNCC

（

TψC-loop

of

tRNA

）

tans-factor

TFⅢC

：an

assembly

factor

that

binds

to

the

internalpromoter

and

help

TFⅢB

bind

to

a

region

justupstream

of

the

transcription

start

site.

TFⅢB

：positioning

factor,

allows

RNA

polⅢ

to

bindand

initiate

transcriptionTFⅢB：Binding

50bp

upstream

from

A

boxIts

binding

site

no

sequence

specificity

where

determinedby

position

of

TFⅢC

binding

TBP：

a

universal

factor.

TBP

is

a

component

of

thepositioning

factor

that

is

required

for

each

type

of

RNApolymerase

to

bind

its

promoter.

BRF：TFIIB-Related

Factor,homology

to

TFIIB.

B’’

factor：

its

function

is

to

initiate

the

transcriptionbubble.TBPA

boxB

boxTBPRNA

pol

ⅢTFⅢBTFⅢCA

boxB

boxRNA

polRNAⅢ

pol

ⅢRNATFⅢCpol

Ⅲ

TFⅢBRNA

pol

Ⅲ（C）：Located

in

nucleoplasm

A

box：+50

to

+65

bp

C

box：located

81-99bp

downstream

from

+1

Type

two.（5S

rRNA

gene）：

cis-element

including

tans-factor

TFⅢA

：has

nine

zinc

fingers

in

a

row,

and

theseappear

to

insert

into

the

major

groove

on

either

side

of

theinternal

promoter

of

the

5S

rRNA

gene.

This

allow

specificamino

acid

to

make

contact

with

specific

base

pair,

forming

atight

protein-DNA

complex.A

boxC

boxTBPRNA

polRNAⅢ

pol

Ⅲ

TFⅢCTFⅢA

TFⅢBTranscription

initiationIntermediateelementA

boxC

box5S

rRNA

geneA

boxB

boxtRNA

genep

PP

PP

RNA聚合酶Ⅱ的啟動(dòng)子與轉(zhuǎn)錄起始RNA聚合酶Ⅱ含有8～12個(gè)亞基,轉(zhuǎn)錄所有的編碼基因和一些snRNA基因。最大亞基的羧基末端結(jié)構(gòu)域（CTD）由多個(gè)Tyr－Ser－Pro－Thr－Ser－Pro－Ser序列重復(fù)組成的。轉(zhuǎn)錄起始時(shí)CTD被去磷酸化，轉(zhuǎn)錄延伸過程中又被磷酸化。Tyr

—Ser

—Pro—Thr

—Ser

—Pro—Ser酪—絲—脯—蘇—絲—脯—絲

RNA聚合酶Ⅱ的啟動(dòng)子位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游100bp左右，

包括核心啟動(dòng)子、上游調(diào)控元件決定RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)和轉(zhuǎn)錄頻率。核心啟動(dòng)子決定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的關(guān)鍵序列，也是基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因子TF

Ⅱ-D的結(jié)合位點(diǎn)。包括轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)和TATA框。TATA框

轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游-25~-35bp處，TATAA(T)A(A)T，兩側(cè)卻傾向于富含G-C堿基對的序列。決定RNA聚合酶Ⅱ的結(jié)合位置以正確起始轉(zhuǎn)錄.單獨(dú)起作用時(shí)，只能確定轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)并產(chǎn)生基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄。上游調(diào)控元件位于上游-30~-100bp,能較強(qiáng)影響轉(zhuǎn)錄的起始頻率。CAAT框（CAAT

box）

其一致序列為

GGC(T)CAATCT，一般位于-75附近。GC框（GC

box）在-80～-110含有GCCACACC或

GGGCGGG

序列。CAAT

框和GC

框主要控制轉(zhuǎn)錄起始頻率，基本不參與起始位點(diǎn)的確定，CAAT

框?qū)D(zhuǎn)錄起始頻率的影響最大。典型的真核基因啟動(dòng)子原核、真核基因啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)增強(qiáng)子能顯著提高基因轉(zhuǎn)錄效率的調(diào)控元件（DNA序列）。最早在SV40病毒中發(fā)現(xiàn)，可使旁側(cè)的基因轉(zhuǎn)錄提高100倍，增強(qiáng)子通常占100-200bp長度，核心組件常為8-12bp，單拷貝或多拷貝串連。目前在病毒、植物、動(dòng)物和人類正常細(xì)胞中都發(fā)現(xiàn)有增強(qiáng)子存在。

增強(qiáng)子的作用特點(diǎn)

增強(qiáng)子是一個(gè)相當(dāng)大的單元，含有特定功能的重復(fù)序列。

增強(qiáng)子能在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)起作用。

無特定位置。增強(qiáng)子可在基因的上游、下游甚至基因的內(nèi)部起作用。

增強(qiáng)子的作用與其序列的方向無關(guān)。

有組織專一性或細(xì)胞專一性。例如，由于免疫球蛋白基因的增強(qiáng)子的激活蛋白僅在B淋巴細(xì)胞中存在，其增強(qiáng)子只在B淋巴細(xì)胞中有效。增強(qiáng)子促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄的一個(gè)方法是通過推動(dòng)形成彎曲或環(huán)狀的二級結(jié)構(gòu)，進(jìn)而促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄。

RNA聚合酶Ⅱ的轉(zhuǎn)錄起始TFⅡD與TATA框結(jié)合，使DNA變形，導(dǎo)致TATA框形成一個(gè)45°的扭結(jié)，TFⅡA與TFⅡD結(jié)合，并穩(wěn)定TFⅡD－DNA復(fù)合體。一旦TFⅡD結(jié)合到DNA上，轉(zhuǎn)錄因子TFⅡB就會(huì)與TFⅡD結(jié)合，而TFⅡB允許RNA聚合酶Ⅱ和另一個(gè)因子TFⅡF加入到復(fù)合體中。RNA聚合酶被結(jié)合上去之后，TFⅡE、TFⅡH和TFⅡJ迅速結(jié)合到復(fù)合體上。TFⅡH使RNA聚合酶的羧基末端結(jié)構(gòu)域磷酸化,從而促使RNA聚合酶離開啟動(dòng)子區(qū)域，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的延伸.?

基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因子（TFⅡ）RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄某個(gè)基因時(shí)，通常

需要20種以上的蛋白因子結(jié)合于啟動(dòng)

子上形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物,其中一些

轉(zhuǎn)錄因子是轉(zhuǎn)錄起始必需的，并可維

持基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄。TFⅡ-D，

TFⅡ-

B，

TFⅡ-F，

TFⅡ-E，

TFⅡ-H，

TFⅡ-A。轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物TBP（TFⅡ-D）、TFⅡ-B和TFⅡ-F與

RNA聚合酶Ⅱ可在啟動(dòng)子上形成最低

限度的復(fù)合物，開始轉(zhuǎn)錄mRNA，隨

著TF

Ⅱ-E和TFⅡ-H

的加入形成完

整的轉(zhuǎn)錄復(fù)合物并轉(zhuǎn)錄出長鏈的RNA。

加入TFⅡ-A可再進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)錄效

率。見生物化學(xué)下冊P461?

基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因子（TFⅡ）?

TF

Ⅱ

D:由TATA框結(jié)合蛋白TBP（TATA

binding

protein,TBP)與8種TBP協(xié)同因子（TBP

associated

factor,TAF）組成。識(shí)別和結(jié)合核心啟動(dòng)子（TATA

box和Inr）。?

TFⅡ-B:

C端直接結(jié)合在TBP-DNA復(fù)合物上，而其氨基端可能形成的鋅指結(jié)構(gòu)域在TFⅡ-F協(xié)同下參與募集RNA聚合酶Ⅱ，是繼TBP之后加入轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的因子。TBP、啟動(dòng)子DNA和TF

Ⅱ-B復(fù)合物的立體結(jié)構(gòu)?

基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因子（TFⅡ）?

TFⅡ-F

由兩個(gè)亞單位組成，能在體外沒有DNA和其他因子存在下與聚合酶Ⅱ形成復(fù)合物。具有DNA解旋酶活性，在聚合酶復(fù)合物的前方解開DNA雙螺旋。?

TFⅡ-E由兩個(gè)基因編碼，在體內(nèi)以各兩個(gè)亞基組成的四聚體。通過TFⅡ－B而不直接與DNA結(jié)合。TFⅡ－E參與調(diào)節(jié)TFⅡ－H的磷酸激酶活性并可使ATP酶的活性成倍提高。?

基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因子（TFⅡ）?

TFⅡ-H

多亞基蛋白質(zhì)復(fù)合物，其中一亞基是ATP依賴性的DNA解旋酶，另一亞基有蛋白激酶活性及依賴于DNA的ATP酶活性。?

TFⅡ-A

只在RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄時(shí)對TBP與TATA盒的結(jié)合起穩(wěn)定作用，在轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物中不一定需要。?

TFⅡ-E由兩個(gè)基因編碼，在體內(nèi)以各兩個(gè)亞基組成的四聚體。通過TFⅡ－B而不直接與DNA結(jié)合。TFⅡ－E參與調(diào)節(jié)TFⅡ－H的磷酸激酶活性并可使ATP酶的活性成倍提高。Transcriptional

Initiation

Complex

（TIC）逐級組裝RNA

polⅡ+

>20TFⅡs真核生物中RNA

pol的作用必須有其他相關(guān)轉(zhuǎn)錄蛋白在啟動(dòng)子處的先期結(jié)合才能啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄General

Transcription

Factors（GTFs）：TFⅡA、

TFⅡB、

TFⅡD、

TFⅡE、

TFⅡF、

TFⅡHTBP:

TATA-binding

protein

TAFS:

TBP-associated

factors

真核基因轉(zhuǎn)錄的終止

真核基因轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)制尚不清楚。

它不是聚合酶指導(dǎo)的RNA合成停止，而是RNA鏈在延伸過程中受到某種RNA蛋白質(zhì)復(fù)合物或其他未明機(jī)制的控制使聚合酶延伸復(fù)合物由模板脫離，轉(zhuǎn)錄子在加多聚腺苷信號(5‘—AAUAAA)的3’下游再經(jīng)一類蛋白質(zhì)因子如轉(zhuǎn)錄子切割因子S2等特異性內(nèi)切酶的作用，使RNA鏈斷裂在連接多聚腺苷接尾處。第三節(jié)轉(zhuǎn)錄后加工RNA

加

工

是

對

初

生

轉(zhuǎn)

錄

物

進(jìn)

行

修

飾

的

總

稱

。

除

原

核

生

物

的mRNA

轉(zhuǎn)

錄

后

一

般

不

需

要

加

工

外

，

初

生

RNA

轉(zhuǎn)

錄

物

要

經(jīng)

過

多種修飾才成為成熟的產(chǎn)物。最常見的加工類型包括：（1）內(nèi)切核酸酶和外切酶對核苷酸的切除

（2）向初生RNA轉(zhuǎn)錄物的3’端和5’端添加核苷酸

（3）對某些特殊的核苷酸堿基或糖苷進(jìn)行修飾

rRNA的加工

原核生物rRNA加工轉(zhuǎn)錄物通過內(nèi)部互補(bǔ)序列折疊形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)，并使一些蛋白與之結(jié)合形成核糖核蛋白復(fù)合體（RNP），然后進(jìn)行甲基化修飾，由RNA酶Ⅲ進(jìn)行剪切，釋放出5S、16S、23S前體分子。隨后RNA酶M5、M16、M23分別在每一前體分子的5′端和3′端進(jìn)行進(jìn)一步的剪切釋放出成熟的全長RNA分子。

真核生物rRNA加工切除外部轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（ETS）1和2和內(nèi)部轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（ITS）釋放出32S和20S的前RNA。前rRNA的折疊、與蛋白質(zhì)結(jié)合、甲基化。核編碼的45S

rRNA的前體加工成熟

tRNA的加工原核生物和真核生物剛轉(zhuǎn)錄生成的tRNA前體一般無生物活性，需要進(jìn)行①剪切和拼接②堿基修飾③3’-OH連接-ACC結(jié)構(gòu)

原核生物的tRNA加工1.

內(nèi)切核酸酶RNaseE、F在3′端切除一個(gè)側(cè)翼序列，

留下一個(gè)額外的9核苷酸2.

外切酶RNaseD依次切去3′端區(qū)域的7個(gè)核苷酸3.

接著RNaseP進(jìn)行內(nèi)切產(chǎn)生出成熟的tRNA5′端4.

RNaseD繼續(xù)除去3′端剩余的2個(gè)核苷酸，產(chǎn)生出成

熟的3′端

真核生物的tRNA加工以真核生物酵母菌tRNATyr初生的轉(zhuǎn)錄物形成一個(gè)莖環(huán)結(jié)構(gòu)，內(nèi)切酶識(shí)別這種結(jié)構(gòu)并切除5’端的前導(dǎo)區(qū)和2個(gè)額外的3’端核苷酸。當(dāng)3’端的兩個(gè)核苷酸被切除后，tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶將5’-CCA-3’序列添加到tRNA的3’端，產(chǎn)生成熟的tRNA

3’端。下一步是切除內(nèi)含子，由內(nèi)切酶將內(nèi)含子兩端切除后，再將兩半個(gè)tRNA分子連接在一起。

mRNA的加工?

原核生物mRNA的特征：?

半衰期短，轉(zhuǎn)錄與翻譯是緊密相連的。?

以多順反子的形式存在。?

5‘沒有帽子結(jié)構(gòu)，3’沒有polyA,

沒有后加工過程

2.

許多mRNA分子的壽命很長。

1.

Eukaryotic

cells

contain

three

classes

of

nuclear

RNA

polymeraseand

these

are

responsible

for

the

synthesis

of

different

classes

of

RNA.

1.

真核生物細(xì)胞中含有三類RNA聚合酶，分別負(fù)責(zé)三類不同RNA的合成。

2.

Many

mRNA

molecules

are

very

long

lived.

3.

Both

the

5'

and

3'

termini

are

modified;

a

complex

structure

calledthe

cap

is

found

at

the

5'

end

and

a

long

(up

to

250

nucleotides)

sequenceof

polyadenylic

acid,

poly

(A),

is

found

at

the

3'

end.

3.

真核生物mRNA的5’末端和3’末端均被修飾，5’末端具帽子結(jié)構(gòu)；3’末端有多聚的poly

(A)（長度可達(dá)250個(gè)腺苷）。

4.

All

eukaryotic

mRNA

molecules

are

monocistronic.

4.

所有真核生物的mRNA分子都是單順反子。

5.

The

mRNA

molecule

that

is

used

as

a

template

for

proteinsynthesis

is

usually

about

one-tenth

the

size

of

the

primarytranscript.

During

mRNA

processing,

intervening

sequencescalled

introns

are

excised

and

the

fragments

are

rejoined.

5.

作為蛋白質(zhì)合成模板的mRNA分子，其大小只有初級轉(zhuǎn)錄本的1/10。在mRNA的剪切加工過程中，插入序列內(nèi)含子被切除，外顯