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1、真核生物RNA的转录和后加工,转录：以DNA为模板合成RNA的过程。,参与转录的物质,原料: NTP（ATP, UTP, GTP, CTP） 模板: DNA 酶: RNA聚合酶（RNA polymerase, RNA-pol） 其他蛋白质因子,真核生物 RNA聚合酶, 三种RNA-pol I 、II、III,真核生物RNA聚合酶的特性,注：鹅膏覃碱是真核生物 RNA-pol 的特异性抑制剂,真核生物的转录过程,（一）转录起始 真核生物的转录起始上游区段比原核生物 多样化，转录起始时，RNA-pol不直接结 合模板DNA，而是借助众多转录因子，其起始过程比原核生物复杂。,真核生物的转录起始是在转
2、录因子(TF)的协助下，RNA聚合酶辨认结合转录起始点上游的DNA序列 (启动子)，生成起始前复合物。,1. 转录起始前的上游区段,顺式作用元件(cis-acting element) 顺式作用元件是指与结构基因串联的特定DNA序列，是转录因子的结合位点，它们通过与转录因子结合而调控基因转录的精确起始和转录效率。,转录起始点,TATA盒,CAAT盒,GC盒,AATAAA,转录终止点,外显子,翻译起始点,内含子,OCT-1,OCT-1：ATTTGCAT八聚体,2. 转录因子,能直接或间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，统称为反式作用因子(trans-acting factors)。 反式作
3、用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子(trans-criptional factors, TF)。,参与RNA聚合酶转录的转录因子（TF）,3. 转录起始前复合物 (pre-initiation complex, PIC),真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子。,4. 拼板理论(piecing theory),一个真核生物基因的转录需要3至5个转录因子。转录因子之间互相结合，生成有活性和专一性的复合物，再与RNA聚合酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基因。,（二）转录延长,真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同
4、步的现象。 RNA-pol前移处处都遇上核小体。 转录延长过程中可以观察到核小体移位和解聚现象。,转录延长中的核小体移位,RNA-Pol,RNA-Pol,RNA-Pol,核小体,转录方向,（三）转录终止,终止过程： 酶停止添加底物释放RNA链酶解离 终止反应杂合双链的氢键断裂， 重新形成双螺旋，酶的解离。 终止子（terminator）：在转录的过程中，提供转录终止信号的RNA序列 真正起终止作用的是RNA序列，与启动子不同,真核生物的转录后修饰 Post-transcriptional Modification,在细胞内，原初转录产物经过一系列变化转变 为成熟的 RNA分子的过程，称为转录后
5、加工（post- transcriptional processing）,RNA加工反应的分类,引自Advanced Molecular Biologiy:A Concise Referencetabl 27.1，Richard M .Twyman,BIOS Scintific publishers limited,1998,一、mRNA的转录后加工 (一)首尾的修饰 1. 5-端加帽：m7GpppG 2. 3-端加尾：多聚腺苷酸 (poly A) 3. 剪接 ：外显子和内含子、断裂基因(interrupted gene) 4.编辑,5pppN,5 pN,ppi,pppG pi,5 GpppN
6、,5 m7GpppN,（S-腺苷甲硫氨酸）CH3,磷酸酶,甲基化酶,mRNA,mRNA,mRNA,mRNA,5-末端帽子的生成 先于剪接加工,注：帽子结构中G未甲基化，翻译效果差，但稳定性不变,mRNA鸟苷酰转移酶,帽子结构,3-末端多聚腺苷酸的合成,先于剪接加工 poly A polymerase 催化，转录后修饰点序列（AAUAAA）提供信号 一般长度为100200个腺苷酸,（二）mRNA的剪接,1. hnRNA 和 snRNA hnRNA 成熟 mRNA 前身（含非编码内含子） snRNP(small nuclear ribonucleoprotein，小核核糖核蛋白体) 由snRNA和
7、核内蛋白质组成，作为RNA剪接场所。,断裂基因(splite gene),真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。,非编码区 AG,编码区17,2. 外显子(exon)和内含子(intron),外显子 在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列。 内含子 隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。,鸡卵清蛋白基因,hnRNA,首、尾修饰,hnRNA剪接,成熟的mRNA,鸡卵清蛋白基因及其转录、转录后修饰,3. 内含子的分类,I：主要存在于线粒体、叶绿体及某
8、些低等真核生物的 rRNA基因； II：也发现于线粒体、叶绿体，转录产物是mRNA； III：是常见的形成套索结构后剪接，大多数mRNA基因有此类内含子； IV：是tRNA基因及其初级转录产物中的内含子，剪接过程需酶及ATP。,4. mRNA的剪接, 除去hnRNA中的内含子，将外显子连接。 snRNP与hnRNA结合成为并接体。 （1）剪接接口（边界序列） 内含子5-末端的GU和3-末端AG，也即5 GUAG-OH 3 。 （2）剪接体（splicesome） 由snRNP与hnRNA结合的复合体。其功能：致内含子形成套索，并使上、下游外显子靠近的。, RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过
9、转录后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工(differential RNA processing)。,5. mRNA的编辑(mRNA editing),指在转录水平上发生改变 RNA 编码序列，致一种基因产生不止一种蛋白质的加工方式。,tRNA的加工分成3个阶段,(1)“斩头”，形成5末端。RNaseP识别二级结构发夹所组成的tRNA(外部引导区 )。 (2) 去尾，形成3-OH末端。由内切酶和外切酶的共同参与。前者识别发夹结构，后者识别CCA序列。 (3)修饰：在前体tRNA的一些专一部位的碱基需要通过甲基化酶，硫醇酶，假尿嘧啶核苷化酶等的作用进行修饰成为特殊的碱基，如氨基酸臂上5
10、的4-硫尿苷（4tu），D臂上的2甲基鸟苷（2mG），TC臂上的假尿苷（）以及反密码子环上的2异戊腺苷（2ipA）,二、tRNA的转录后加工,tRNA前体,连接酶,tRNA核苷酸 转移酶,碱基修饰,三、rRNA的转录后加工,1 . 甲基化 先于切割拼接，主要位置在核糖- 2-OH 上，约占2%(真核)左右。 真核rRNA甲基化程度比原核的高 2 .rRNA前体剪切成一定链长的rRNA分子； 3 . rRNA在修饰酶催化下进行碱基修饰(原核生物)； 4 . rRNA与蛋白质结合形成核糖体的大、小亚基,rRNA的转录后加工,5.8S和28S-rRNA,rDNA,内含子,内含子,28S,5.8S,18S,45S - rRNA,rRNA转录后加工 拼接,