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1、第十三章 RNA的生物合成,在RNA聚合酶的催化下，以一段DNA链为模板合成RNA，从而将DNA所携带的遗传信息传递给RNA的过程称为转录。 经转录生成的RNA有多种，主要的是rRNA，tRNA，mRNA，snRNA和HnRNA。,RNA转录合成的特点,一、转录的不对称性 转录(transcription)的不对称性就是指以双链DNA中的一条链作为模板进行转录，从而将遗传信息由DNA传递给RNA。,对于不同的基因来说，其转录信息可以存在于两条不同的DNA链上。能够转录RNA的那条DNA链称为有意义链(模板链），而与之互补的另一条DNA链称为反意义链（编码链）。,有意义链,反意义链,5,5,3,
2、3,5,5,二、转录的连续性 RNA转录合成时，以DNA作为模板，在RNA聚合酶的催化下，连续合成一段RNA链，各条RNA链之间无需再进行连接。 合成的RNA中，如只含一个基因的遗传信息，称为单顺反子；如含有几个基因的遗传信息，则称为多顺反子。,三、转录的单向性 RNA转录合成时，只能向一个方向进行聚合，所依赖的模板DNA链的方向为35，而RNA链的合成方向为53。,四、有特定的起始和终止位点 RNA转录合成时，只能以DNA分子中的某一段作为模板，故存在特定的起始位点和特定的终止位点，特定起始点和特定终止点之间的DNA链构成一个转录单位，通常由转录区和有关的调节顺序构成。,RNA转录合成的条件
3、,一、底物 四种核糖核苷酸，即ATP，GTP，CTP，UTP。 二、模板 以一段单链DNA作为模板。,三、RNA聚合酶（DDRP） 这是一种不同于引物酶的依赖DNA的RNA聚合酶。该酶在单链DNA模板以及四种核糖核苷酸存在的条件下，不需要引物，即可从53聚合RNA。,原核生物中的RNA聚合酶全酶由五个亚基构成，即2。 亚基与转录起始点的识别有关，而在转录合成开始后被释放，余下的部分（2）被称为核心酶，与RNA链的聚合有关。,大肠杆菌RNA聚合酶全酶,真核生物中的RNA聚合酶可按其对-鹅膏蕈碱敏感性而分为三种，它们均由1012个大小不同的亚基所组成，结构非常复杂，其功能也不同。,酵母RNA聚合酶
4、和,四、终止因子 1蛋白：这是一种六聚体的蛋白质，亚基的分子量为50kd。该蛋白因子能识别终止信号，并能与RNA紧密结合，导致RNA的释放。 2nusA蛋白：为一分子量69kd的酸性蛋白，它能与RNA及RNA聚合酶相结合，在终止部位使两者被释放。,五、激活因子 目前已知激活因子为降解产物基因激活蛋白（CAP），又称为cAMP受体蛋白（CRP）。是一种二聚体蛋白质，亚基分子量为23kd。该蛋白与cAMP结合后，刺激RNA聚合酶与起始部位结合，从而起始转录过程。,RNA转录合成的基本过程,一、识别 原核生物RNA聚合酶中的因子识别转录起始点，并促使核心酶结合形成全酶复合物。 被辨认的区段就是位于转
5、录起始点-35区的TTGACA序列。 酶与该区结合后，即滑动至-10区的TATAAT序列（Pribnow盒） ，并启动转录。,原核生物中转录起始区的共同序列,位于基因上游，与RNA聚合酶识别、结合并起始转录有关的一些DNA顺序称为启动子（promoter)。,真核生物的转录起始区上游也存在一段富含TA的顺序，被称为Hogness盒或TATA盒。 除此之外，在真核生物中还可见到其他带共性的序列，如CAAT盒及GC盒等。,真核生物的转录起始较为复杂。目前已知RNA聚合酶至少有六种不同的蛋白因子参与转录复合体的形成。这些蛋白因子被称为转录因子（trans-criptional factor, TF)
6、。包括 TFA，TFB，TFD，TFE，TFF，TF-I。,转录因子 功 能 TFA 稳定TFD结合 TFB 促进pol 结合 TFD 辨认TATA盒 TFE ATPase TFF 解旋酶,真核生物RNA聚合酶转录因子及其功能,二、起始 RNA聚合酶全酶促使局部双链解开，并催化ATP或GTP与另外一个三磷酸核苷聚合，形成第一个3,5-磷酸二酯键。,三、延长 因子从全酶上脱离，余下的核心酶继续沿DNA链移动，按照碱基互补原则，不断聚合RNA。,四、终止 RNA转录合成的终止机制有两种： 1自动终止：模板DNA链在接近转录终止点处存在相连的富含GC和AT的区域，使RNA转录产物形成寡聚U及发夹形的
7、二级结构，引起RNA聚合酶变构及移动停止，导致RNA转录的终止。 2依赖辅助因子的终止：由终止因子(因子)识别特异的终止信号，并促使RNA的释放。,真核生物RNA转录后的 加工修饰,一、mRNA的转录后加工 1加帽(adding cap)： 即在mRNA的5-端加上m7GTP的结构。mRNA在真核生物中的初级产物称为HnRNA。 此过程发生在细胞核内，即HnRNA即可进行加帽。 加工过程首先是在磷酸酶的作用下，将5-端的磷酸基水解，然后再加上鸟苷三磷酸，形成GpppN的结构，再对G进行甲基化。,2加尾(adding tail)： 这一过程也是细胞核内完成，首先由核酸外切酶切去3-端一些过剩的核苷酸，然后再加入polyA。polyA结构与mRNA的半寿期有关。,3剪接（splicing)： 真核生物中的结构基因基本上都是断裂基因。结构基因中能够指导多肽链合成的编码顺序被称为外显子，而不能指导多肽链合成的非编码顺序就被称为内含子。 真核生物HnRNA的剪接一般需snRNA参与构成的核蛋白体参加，通过形成套索状结构而将内含子切除掉。,4内部甲基化： 由甲基化酶催化，对某些碱基进行甲基化处理。,真核生物mRNA的转录后加工修饰,二、tRNA的转录后加工,主要有以下几种加工方式： 切断。 剪接。 化学修饰。,三、rRNA的转录后加工,四膜虫前rRNA的自身剪接,