第11RNA的生物合成轉(zhuǎn)錄.ppt

1、轉(zhuǎn)錄（transcription）DNA攜帶的遺傳信息傳遞給RNA的過(guò)程。,轉(zhuǎn)錄(transcription)：以DNA單鏈為模板，NTP為原料，在DNA依賴的RNA聚合酶催化下合成RNA鏈的過(guò)程。轉(zhuǎn)錄的條件：,模板原料酶產(chǎn)物配對(duì)方向引物,DNA(不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄）NTPRNA聚合酶mRNA,tRNA,rRNA，小RNAA-U,T-A,G-C53不需要,DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的比較,相同點(diǎn),模板兩股鏈均復(fù)制模板鏈轉(zhuǎn)錄合成方式半保留復(fù)制不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄原料dNTPNTP聚合酶DNA聚合酶RNA聚合酶堿基配對(duì)A-T，G-CA-U，T-A，G-C產(chǎn)物半保留的雙鏈DNA單鏈RNA,不同點(diǎn),以DNA為模板遵循堿基配對(duì)原則

2、都需依賴DNA的聚合酶聚合過(guò)程都是生成磷酸二酯鍵新鏈合成方向?yàn)?3,n1ATPn2GTPn3CTPn4UTP,DNA（模板）,RNA聚合酶,RNA,n1AMPn2GMPn3CMPn4UMP,+,（n1+n2+n3+n4）PPi,幾個(gè)基本概念,結(jié)構(gòu)基因(structuregene)模板鏈(templatestrand)Watson(W)鏈、負(fù)(-)鏈(minusstrand)、反意義鏈(antisensestrand)編碼鏈(codingstrand)Crick(C)鏈、正(+)鏈(plusstrand)、有意義鏈(sensestrand)不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄(asymmetrictranscriptio

3、n),結(jié)構(gòu)基因(structuregene)：DNA分子中能轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段。,模板鏈（反意義鏈）以該鏈中的DNA堿基順序指導(dǎo)RNA的合成即被轉(zhuǎn)錄的那條DNA鏈。,編碼鏈（有意義鏈）不被轉(zhuǎn)錄的那條DNA鏈，但其堿基順序除T代替U外，其余與mRNA相同。,不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄.DNA雙鏈上，僅一股鏈轉(zhuǎn)錄，另一股不轉(zhuǎn)錄。.有意義鏈與反意義鏈并非固定不變。.轉(zhuǎn)錄方向都是53,轉(zhuǎn)錄方向53,模板鏈,圖13-1,5GCAGTACATGTC3,3CGTCATGTACAG5,5GCAGUACAUGUC3,NAlaValHisValC,編碼鏈,模板鏈,mRNA,蛋白質(zhì),轉(zhuǎn)錄,翻譯,二、參與轉(zhuǎn)錄的主要物質(zhì),1.模板2.

4、底物：ATP、GTP、CTP、UTP3.輔助因子：Mg2+、Mn2+4.RNA聚合酶5.終止因子：識(shí)別終止信號(hào)。,（一）RNA聚合酶依賴DNA的RNA聚合酶（DNA-dependentRNApolymerase,DDRP）,以DNA為模板，催化2個(gè)游離的NTP形成3，5-磷酸二酯鍵,1、大腸桿菌RNA聚合酶的組成（1）全酶(holoenzyme)由4種(5個(gè))亞基2組成（2）核心酶(coreenzyme)2，參與轉(zhuǎn)錄的全過(guò)程（3）亞基（起始亞基）亦稱因子（factor)轉(zhuǎn)錄輔助因子識(shí)別啟動(dòng)子亞基功能未知,核心酶(coreenzyme),全酶(holoenzyme),全酶核心酶,亞基2,決定哪些

5、基因被轉(zhuǎn)錄結(jié)合底物，形成磷酸二酯鍵（催化）結(jié)合模板（開(kāi)鏈）（核心酶參與轉(zhuǎn)錄全過(guò)程）識(shí)別起始點(diǎn)啟動(dòng)子（延長(zhǎng)時(shí)脫落）,功能,RNA聚合酶全酶=核心酶+亞基（2）（2）,RNA聚合酶的特點(diǎn)：,（1）反應(yīng)底物是NTP，DNA為模板，Mg2+促進(jìn)聚合反應(yīng)，不需要引物，合成方向53。（2）利福平抑制原核生物RNA聚合酶活性；-鵝膏蕈堿抑制真核生物RNA聚合酶活性。,二、RNA的轉(zhuǎn)錄過(guò)程：（以大腸桿菌為例）轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)（起始位點(diǎn)的識(shí)別、轉(zhuǎn)錄起始）RNA鏈的延伸轉(zhuǎn)錄終止,起始位點(diǎn)的識(shí)別,DNA上的轉(zhuǎn)錄起始序列，稱為啟動(dòng)子，有序列保守性。,啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)：識(shí)別部位、結(jié)合部位、轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn),識(shí)別位點(diǎn),結(jié)合位點(diǎn),1、轉(zhuǎn)錄

6、起始,因子僅與起始有關(guān)，RNA的合成一旦開(kāi)始，便被釋放,RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合,結(jié)構(gòu)基因,終止點(diǎn),10,-10,TTGACA,TATAAT,轉(zhuǎn)錄開(kāi)始,翻譯開(kāi)始,Purine,-35,（Pribnowbox）,辨認(rèn)結(jié)合區(qū),轉(zhuǎn)錄起始區(qū),原核生物的轉(zhuǎn)錄起始,亞基辨認(rèn)-35區(qū),RNApol全酶移向-10區(qū),合成第一個(gè)磷酸二酯鍵,5-pppGpN-OH-3,轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物,RNApol()DNApppGpN-OH,亞基脫落,（結(jié)合松弛）,（結(jié)合緊密）,轉(zhuǎn)錄起始不需引物！,2.RNA鏈的延伸,DNA分子和酶分子發(fā)生構(gòu)象的變化，核心酶與DNA結(jié)合比較松弛，可沿DNA模板移動(dòng)，并按模板順序選擇下一

7、個(gè)核苷酸，將核苷三磷酸加到生長(zhǎng)的RNA鏈的3-OH端，催化形成磷酸二酯鍵。轉(zhuǎn)錄延伸方向從53,RNA合成過(guò)程,起始,雙鏈DNA局部解開(kāi),磷酸二酯鍵形成,終止階段,解鏈區(qū)到達(dá)基因終點(diǎn),延長(zhǎng)階段,RNA,啟動(dòng)子（promoter),終止子(terminator),依賴因子識(shí)別終止信號(hào),不依賴于因子。,3.轉(zhuǎn)錄終止,在DNA分子上（基因末端）提供轉(zhuǎn)錄停止信號(hào)的DNA序列稱為終止子（terminators),它能使RNA聚合酶停止合成RNA并釋放出RNA。,第一類：依賴-因子的終止-因子的作用,與新生RNA結(jié)合ATP供能因子沿新生的RNA單鏈推進(jìn)新生的RNA單鏈從DNA模板上分離下來(lái),DNA模板上有終

8、止信號(hào)轉(zhuǎn)錄出來(lái)的RNAPol遇此結(jié)構(gòu)停止工作DNA和RNA（dA：rU）穩(wěn)定性下降,富含GC/AT的回文結(jié)構(gòu)自身互補(bǔ)形成發(fā)夾狀結(jié)構(gòu)（hairpin）3尾端有4個(gè)UDNA恢復(fù)雙鏈，釋放轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,第二類：,不依賴-因子的終止,發(fā)夾結(jié)構(gòu),環(huán),莖,多個(gè)U,DNA模板3,5,自發(fā)形成發(fā)夾結(jié)構(gòu),（轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物3末端）,例如：,自發(fā)形成莖環(huán)結(jié)構(gòu),莖環(huán)結(jié)構(gòu)改變RNApol的結(jié)構(gòu)，使其失活,莖環(huán)結(jié)構(gòu)的形成使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解體，PolyU加速這一過(guò)程,三、RNA的轉(zhuǎn)錄后加工1、mRNA前體的加工2、tRNA前體的加工3.rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工,1、mRNA前體的加工：（1）hnRNA被剪接（2）3端添加polyA“尾巴”；（3）5端連接“帽子”結(jié)構(gòu)（m7G5ppp5NmpNp-）；（4）分子內(nèi)部的核苷酸甲基化修飾。,帽子結(jié)構(gòu),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,2、tRNA前體的加