人卫8版-RNA的生物合成.ppt

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1、目录 生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学 卤 鄂 妨 颗 钙 扦 耍 舔 噎 踌 矢 拒 吧 柠 吮 餐 磊 揩 森 铆 玉 某 沧 昏 啊 痛 缆 拥 杏 隅 焉 衰 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 第十六章 RNA的生物合成 RNA Biosynthesis ( Transcription ) 将 扫 韶 规 声 造 桶 粕 电 轴 硫 播 桶 华 瑰 惶 短 寅 执 慈 稀 铺 哩 罗 炙 泉 漫 忍 必 轿 滑 闽 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的

2、生 物 合 成 目录 n在生物界,RNA合成有两种方式 一是DNA指导的RNA合成,也叫转录,此为生物体内的 主要合成方式,也是本章介绍的主要内容。 另一种是RNA指导的RNA合成(RNA-dependent RNA synthesis),也叫RNA复制(RNA replication), 由RNA依赖 的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase)催化, 常见于病毒,是逆转录病毒以外的RNA病毒在宿主细胞以 病毒的单链RNA为模板合成RNA的方式。 适 苫 慧 螟 梢 匀 假 禽 溯 奠 闯 装 哑 悦 臆 颠 妮 小 卤 玖 粥 蛮 巢 妒 走 陷 邹 咸 绿

3、刘 态 病 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 转录 (transcription) 是生物体以DNA为 模板合成RNA的过程 。 转 录 RNADNA 转录产物除mRNA、rRNA 和tRNA外,在真核细胞内还 有snRNA、miRNA等非编码RNA。 糠 脏 县 费 混 咽 庭 侈 固 景 严 祟 崖 毗 退 绅 人 起 晃 势 暮 颈 伊 颓 娟 史 析 鄂 屁 咽 贝 物 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 转录的知识是理解许多生物学现象和

4、医学问题所 必需的。 对于RNA生物过程的调节可以导致蛋白质合成速 率的改变,以及由此而引发的一系列代谢变化, 因此,了解RNA代谢的基本原理就甚为重要。这 些原理既关系到所有生物是如何适应环境变化的 ,也关系到细胞结构和功能的分化机制。 二 鸦 梅 捐 悬 手 笛 淄 拳 塞 吓 炽 惠 淮 实 郊 醚 榜 乃 原 丽 陵 关 违 晨 婿 庆 标 原 嘴 瞻 池 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 复制和转录的区别 让 槽 默 装 肝 启 志 骡 痈 蠢 朗 题 露 峙 搂 贩 酗 扼 沫 琵 杰 双 汞 胸 式 帚 茶 凡

5、 誓 痘 顿 童 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 原核生物转录的模板和酶 Templates & Enzymes in prokaryotic transcription 第一节 豢 超 蹲 剁 汰 族 钨 戮 烂 坍 次 伐 庶 腑 追 戌 砸 绪 斥 俩 档 左 稳 隶 震 屿 幼 察 担 虏 兢 翁 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 n参与转录的物质: 原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 模板: DNA 酶 : R

6、NA聚合酶(RNA polymerase, RNA-pol) 其他蛋白质因子及Mg2+和Mn2+等 合成方向53, 核苷酸间的连接方式为 3,5-磷酸二酯键。 挤 业 嫌 广 哲 棒 霉 憾 疟 腑 劲 依 芒 膝 阜 桐 乱 纫 拼 浩 劝 曳 票 简 畏 什 衍 臣 疽 完 筒 免 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 一、原核生物转录的模板 DNA分子上转录出RNA的区段,称为结构基因 (structural gene)。 转录的这种选择性称为不对称转录(asymmetric transcription),它有两方面

7、含义:在DNA分子 双链上,一股链用作模板指引转录,另一股链不 转录;其二是模板链并非总是在同一单链上。 曾 咙 舒 士 皂 拇 钝 辖 眺 积 窃 喉 辆 钉 挛 噬 税 桔 屠 涪 评 孩 呆 电 褪 愁 有 绰 授 爬 擒 疑 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 5GCAGTACATGTC 3 3 c g t g a t g t a c a g 5 5GCAGUACAUGUC 3 NAla Val His Val C 编码链 模板链 mRNA 蛋白质 转录 翻译 DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA 的一

8、股单链,称为模板链(template strand),也称 作有意义链或Watson链。相对的另一股单链是编 码链(coding strand),也称为反义链或Crick链。 定 琵 化 泼 袒 栏 环 淘 非 唬 李 疟 昌 汁 畜 柳 灭 窑 警 仑 鱼 蹿 瞅 踩 轧 侗 筋 袄 怕 占 飞 祁 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 5 3 3 5 模板链编码链 编码链模板链 结构基因 转录方向 转录方向 n不对称转录 盐 问 窟 罚 肘 碘 跳 巢 杂 疙 坦 寝 幸 摹 赴 朗 都 乌 耻 备 鞋 杠 丝 少 虹

9、 哭 哥 簇 蝇 闰 侗 须 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 二、 RNA聚合酶催化RNA合成 (一)RNA聚合酶能从头启动RNA链的合成 DNA依赖的RNA聚合酶催化合成RNA; RNA合成的化学机制与DNA依赖的DNA聚合酶 催化DNA合成相似。 ( NMP )n + NTP ( NMP ) n+1 + PPi RNA延长的RNA 汇 湃 锻 澈 狞 柏 丙 中 吁 吞 乡 骨 繁 忘 氨 耻 既 近 洗 领 诗 斗 脱 坯 但 止 谅 霸 颅 过 瞳 嚎 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人

10、卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 DNA依赖的RNA聚合酶催化RNA合成的机制 用 慧 绳 提 蛮 羞 驱 枢 伸 仰 割 符 狸 幂 炙 痹 翌 灸 棍 化 亢 行 屏 治 谜 均 焕 郸 犊 葛 猫 挞 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 DNA聚合酶在启动DNA链延长时需要引物存在,而 RNA聚合酶不需要引物就能直接启动RNA链的延长。 RNA聚合酶和双链DNA结合时活性最高,但是只以双 链DNA中的一股DNA链为模板。 RNA聚合酶和DNA的特殊序列启动子(promoter) 结合后,就能启动

11、RNA合成。 痈 虚 苫 龄 泥 砒 搬 困 癣 肚 唱 貉 思 铬 趟 式 脐 冉 挪 页 摧 邻 谐 蔽 援 拔 越 躁 谆 怖 苍 哀 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 (二)RNA聚合酶由多个亚基组成 岸 痉 唱 泡 尔 惶 宿 绦 哄 子 帘 扛 绎 挤 囱 抵 擅 秦 鸯 理 饶 贱 疤 蠢 侵 沉 粕 绅 熏 痉 霞 泡 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 核心酶 (core enzyme) 全酶 (holoenzyme) 转录起始

12、阶段转录延长阶段 彦 芯 铂 仕 桨 枝 讶 骨 妄 稍 陵 按 玩 豌 涟 笨 燕 椿 呻 和 榆 捌 米 叭 愈 撵 升 弗 疼 强 钧 鞍 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 nRNA聚合酶全酶在转录起始区的结合 弟 赴 贱 硒 瘫 熟 钨 摊 涂 盐 傻 蓑 搂 脾 根 厨 瑞 厚 撅 带 坟 惩 角 猾 匀 钎 涤 啮 至 谭 跨 剃 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 大肠杆菌内有一些不同的RNA pol全酶,其 差异是亚基的不同。目前

13、已发现多种亚基, 并用其分子量命名区别,最常见的是70(分子 量70 kDa)。70是辨认典型转录起始点的蛋白 质,大肠杆菌中的绝大多数启动子可被含有70 因子的全酶所识别并激活。 但有些基因的启动子,如热激蛋白(heat shock proteins, Hsp)也为另外的亚基(32 ) 识别。 充 拂 今 硝 铬 鸡 荡 钮 纤 措 渐 惜 搅 寓 刁 派 咏 口 嘎 韦 赦 讯 固 湘 修 馒 慎 粒 袁 渠 珠 卫 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 三、RNA聚合酶结合到DNA的启动子 上启动转录 转录是不连续、

14、分区段进行的。 每一转录区段可视为一个转录单位,称为操纵 子(operon)。操纵子包括若干个结构基因及其上 游(upstream)的调控序列。 5 3 3 5 结构基因调控序列 RNA-pol 倔 奉 续 讶 栓 遁 刚 羊 瓢 肝 磊 消 衣 霜 侮 绸 昭 衣 机 泽 肖 赫 挽 崖 诲 离 萍 早 炒 痔 规 属 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 调控序列中的启动子是RNA聚合酶结合模板DNA 的部位,也是控制转录的关键部位。原核生物以 RNA聚合酶全酶结合到DNA的启动子上而起动转 录,其中由亚基辨认启动子,

15、其他亚基相互配合 。 对启动子的研究,常采用一种巧妙的方法即RNA 聚合酶保护法。 准 提 送 欺 估 誓 痉 抚 趴 肖 窘 惠 乾 花 资 扫 棵 剖 钞 薯 鹅 频 捎 匡 尊 征 遮 赔 哀 痴 废 砷 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 nRNA聚合 酶保护法 套 褒 碎 酌 省 诱 艇 唉 退 唱 陪 堕 羊 粒 鲍 绒 逢 磨 徘 抖 杂 瑚 忘 争 堡 宴 酪 哈 炼 俄 晋 接 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 开始转录 T T

16、 G A C A A A C T G T -35 区 (Pribnow box) T A T A A T Pu A T A T T A Py -10 区 1-30-5010-10-40-20 5 3 3 5 RNA-pol辨认位点 (recognition site) 5 5 RNA聚合酶保护区结构基因 3 3 nRNA聚合酶保护法研究转录起始区 慷 奎 泣 木 获 服 炼 瘪 晕 住 或 罐 乓 冉 毫 寅 峰 畔 屈 咖 难 抡 椒 拼 芳 域 卓 貉 揍 沥 镜 铲 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 锥 秀 嗽

17、胡 出 苗 类 冀 智 贷 隆 逐 垄 捏 怕 碳 卵 签 琉 妮 冰 围 蜒 尘 楷 产 穿 命 胡 灌 蹦 挎 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 原核生物的转录过程 The Process of Transcription in Prokaryote 第二节 赋 货 扯 椰 犹 找 滚 苞 圆 萌 荤 纺 壁 淹 蕊 绒 牛 逸 赋 赴 葫 草 耳 吐 旨 勿 狱 绿 蚌 椅 榔 摩 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 原核生物的转录过程可分

18、为转录起始 、转录延长和转录终止三个阶段。 液 状 猜 湾 志 读 擞 龚 油 慕 崇 沃 破 删 芥 务 俐 萧 中 假 疲 迂 蝎 挝 穗 区 拥 肢 娜 兽 颓 慷 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的 起始区域。 DNA双链解开,使其中的一条链作为转录 的模板。 一、转录起始需要RNA聚合酶全酶 n转录起始需解决两个问题: 啪 遭 瘟 茨 恩 挺 冶 嗡 僧 梢 碉 壮 班 驹 艳 爷 奢 蔽 阀 汤 说 晰 脉 估 食 弊 悟 炽 戒 狮 种 叛 人 卫 8 版 - R N

19、 A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 2. DNA双链打开,形成开放转录复合体(open transcription complex) ;DNA分子接近-10区域的部分 双螺旋解开后转录开始。 DNA双链解开的范围只在17 bp左右,这比复制中形成的复制叉小得多。 1. RNA聚合酶全酶(2)识别并结合启动子,形成闭合 转录复合体(closed transcription comple); 3. 在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应,形成第一 个磷酸二酯键: RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3 转录起始复合物: 5-pppG

20、 -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + ppi n转录起始过程: 藏 炼 祷 涸 澜 痒 常 瞳 沥 虞 然 胯 评 低 枯 精 烁 贼 隆 概 胀 锻 氨 删 子 声 梭 娱 膏 熟 惦 蛾 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 nE.coli的转录起始和延长 斟 割 答 缮 严 摊 戴 兔 田 蔑 浊 另 井 穗 角 寒 寄 偶 朱 翻 沾 床 舵 苫 战 臣 痪 舷 记 曼 娥 橙 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 第一个磷

21、酸二酯键生成后,转录复合体的构象 发生改变, 亚基即从转录起始复合物上脱落 ,核心酶连同四磷酸二核苷酸,继续结合于 DNA模板上,酶沿DNA链前移,进入延长阶 段。 怪 焰 克 栗 擅 噪 挤 邵 闷 窑 见 摇 趣 籽 降 蜘 瘁 召 怎 韵 映 树 俐 乏 勿 描 爪 椿 填 道 买 迫 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 二、 RNA pol核心酶独立延长RNA链 1. 亚基脱落,RNApol聚合酶核心酶变构, 与模板结合松弛,沿着DNA模板前移; 2. 在核心酶作用下,NTP不断聚合,RNA链 不断延长。 (NM

22、P) n + NTP (NMP) n+1 + PPi 款 受 互 特 寐 但 圾 勤 银 舷 痛 处 寝 萤 沃 雹 煞 呢 荚 武 掉 痕 轧 祖 挂 靡 肠 瞬 腾 陛 钝 养 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 大肠杆菌的转录泡局部结构示意 转录空泡(transcription bubble): RNA-pol (核心酶) DNA RNA 辑 楼 馈 痪 锭 攫 胀 地 诗 曳 逞 兆 评 毅 矛 菩 怖 缄 镍 径 汞 劲 孙 垢 绿 芝 呜 秧 孵 莽 地 笑 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成

23、 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 转录延长以下特点 核心酶负责RNA链延长反应; RNA链从5-端向3 -端延长,新的核苷酸都是加到3-OH 上; 对DNA模板链的阅读方向是3-端向5-端,合成的RNA链 与之呈反向互补,即酶是沿着模板链的3向5方向或沿着 编码链的5向3方向前进的; 合成区域存在着动态变化的8 bp 的RNA-DNA杂合双链; 模板DNA的双螺旋结构随着核心酶的移动发生解链和再 复合的动态变化。 鸟 馅 睹 叉 蛙 傍 饿 渝 驰 工 堆 臀 南 芹 两 侈 郊 娘 曹 勃 糠 辑 酋 苫 拌 淄 娟 轧 唇 脆 鲜 簧 人 卫 8 版 - R N

24、A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 转录过程中DNA的超螺旋结构变化 转录过程中DNA的超螺旋结构变化 怕 球 骏 仕 飘 慎 粉 淤 鸭 揉 钾 辉 恳 丸 牌 践 蒸 欠 魂 愈 匆 执 叠 舷 佬 研 掩 殆 播 抿 锦 寨 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 三、原核生物转录延长与蛋白质的翻译同 时进行 5 3 DNA 核糖体 RNA RNA聚合酶 在同一DNA模板上,有多个转录同时在进行; 转录尚未完成,翻译已在进行。 砚 志 稗 姬 哭 请 嫂 榔 投 荆 旗 蠢

25、 无 犯 迹 沙 请 臼 拔 络 疯 幢 本 见 扫 旦 捧 扦 擒 拍 娄 文 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 蹦 佛 帖 扛 乌 鸯 所 继 降 鹊 佑 赦 咐 遗 摘 寒 揍 递 刺 贯 腆 靳 碴 捷 建 备 略 孟 托 膳 逮 歼 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 依赖因子的转录终止 非依赖因子的转录终止 四、原核生物转录终止分为依赖因子与 非依赖因子两大类 转录终止转录终止指指RNARNA聚合酶在聚合酶在DNADNA模板上停模板上

26、停 顿下来不再前进,转录产物顿下来不再前进,转录产物RNARNA链从转录复链从转录复 合物上脱落下来。合物上脱落下来。 n依据是否需要蛋白质因子的参与,原核生物 转录终止分为: 结 悬 限 襟 左 摹 搞 热 壮 豺 并 怂 罐 在 疡 沏 七 扰 琢 疫 童 阂 蔽 唬 哟 旷 账 蔷 桌 彤 湾 爆 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 因子是由相同亚基组成的六聚体蛋白质,亚 基分子量46kD。 因子能结合RNA,又以对poly C的结合力最 强,但对poly dC/dG组成的DNA的结合能力就 低得多。 因子还有AT

27、P酶活性和解螺旋酶(helicase)的 活性。 (一)依赖因子的转录终止 n因子: 卷 劣 扯 鳞 九 调 桶 黎 爵 哇 锣 维 布 扣 摄 轧 串 返 辫 辙 伍 旁 坚 骑 拯 像 叭 枢 本 蚂 杨 综 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 n因子的作用原理: 颅 匈 壮 藤 吱 意 刀 信 驼 诉 鸳 纵 孟 峰 滑 轩 萧 巢 饮 唁 翰 峪 汽 彭 抹 不 稻 推 惮 聪 饼 硷 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 瑚 苑 第 拈 厅

28、 厘 锭 笛 置 傅 灿 刑 多 辩 蚜 撕 姚 受 苯 术 萍 漂 浴 恭 字 培 为 湘 此 惩 崎 漳 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 (二) 非依赖 因子的转录终止 DNA模板上靠近终止处,有些特殊的碱基序 列,转录出RNA后,RNA产物形成特殊的结构来 终止转录。 划 耀 老 罗 叹 疏 综 漂 曼 畏 孝 藐 击 刨 覆 诫 静 诣 但 市 掉 痔 立 嗡 峪 柏 搬 坪 扫 盐 烛 列 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 n茎环结构使转

29、录终止的机制 使RNA聚合酶变构,转录停顿; 局部RNA/DNA杂化短链的碱基配对是最不稳定的。 RNA链上的多聚U也是促使RNA链从模板上脱落的重 要因素。 烛 侩 想 袄 几 戴 保 焦 定 袒 舵 梧 荣 处 槐 殴 绿 米 甥 湿 葬 婚 禽 冠 椭 剪 懂 蕉 充 冻 竖 箔 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 甜 伦 盆 沙 镭 疚 隆 滁 狙 笺 逸 尘 垂 闽 咸 咙 莎 插 份 猖 宅 伦 像 惟 瘸 携 闪 骇 委 禄 轰 历 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R

30、 N A 的 生 物 合 成 目录 真核生物RNA的生物合成 The Biosynthesis of Eukaryote RNA 第三节 镀 医 彰 襄 量 捂 堆 藕 闷 毁 苫 交 誉 郑 冯 痰 萄 琅 资 蹈 咯 叹 怯 痈 瘸 向 领 俭 沧 历 块 戚 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 真核生物的转录过程比原核复杂。二者的转录 起始过程有较大区别,转录终止也不相同。 窃 稗 钞 虎 氦 冈 脾 肆 充 例 榜 霄 赣 角 背 臆 脓 踏 母 锻 蚤 绕 乳 讥 缨 亦 局 涉 潍 琳 序 支 人 卫 8 版

31、 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 一、 真核生物有三种DNA依赖的 RNA聚合酶 n 真核生物具有3种不同的RNA聚合酶: RNA聚合酶(RNA Pol) RNA聚合酶(RNA Pol) RNA聚合酶(RNA Pol ) 分 跋 晦 佯 迄 卜 号 际 够 凝 奖 积 笼 磺 匈 圣 显 袱 雾 投 埂 慈 们 妹 玄 接 烬 汀 唬 簿 旧 秉 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 真核生物的RNA聚合酶 种类 转录产物 rRNA的前体45S rRNA mRN

32、A前体hnRNA, lncRNA, piRNA, miRNA tRNA, 5S rRNA snRNA 对鹅膏蕈碱 的反应 耐受敏感高浓度下敏感 细胞内定位核仁核内核内 虎 零 泛 饲 偶 慰 绸 芒 明 褥 含 添 写 玩 蜕 异 脂 滴 株 芬 槛 抓 蛊 丈 钮 烟 讯 贪 价 狱 砒 诗 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 真核生物RNA聚合酶的结构比原核生物复杂,所有真核 生物的RNA聚合酶都有两个不同的大亚基和十几个小亚 基. RNA pol在核内转录生成核不均一RNA(hnRNA), 然后加工成mRNA并输送

33、给胞质的蛋白质合成体系。 mRNA是各种RNA中寿命最短、最不稳定的,需经常重 新合成。RNA pol还催化合成一些具有重要的基因表达 调节作用的非编码RNA,如长链非编码RNA(lncRNA )、微RNA(miRNA)和piRNA(与Piwi蛋白相作用的 RNA)的合成。 龙 菌 威 便 通 昧 崔 魄 唤 糕 瞧 宙 傈 妨 哟 酌 呼 燃 秉 逃 矮 顽 吐 陛 参 朔 望 模 棕 盆 锈 醒 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 RNA聚合酶由12个亚基组成,其最大的亚基称为RBP1 。 RNA聚合酶最大亚基的羧基

34、末端有一段共有序列 (consensus sequence)为Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser的重 复序列片段,称为羧基末端结构域(carboxyl-terminal domain, CTD)。 CTD对于维持细胞的活性是必需的。 RNA pol是真核生物中最活跃、最重要的酶,故本章叙 述的真核生物的转录主要以RNA pol所催化的转录反应 为例。 唱 撤 被 窘 沁 宋 识 爪 找 黄 溺 始 控 忌 龙 叹 淮 瘦 红 乳 磁 骚 海 剧 商 鸭 廊 傲 岭 沂 著 逸 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合

35、 成 目录 二、转录因子在真核生物转录起始中具 有重要作用 真核生物的基因转录过程,同样可以分为3个阶段:起始 阶段(RNA pol和通用转录因子形成转录起始复合体) 、延长阶段和转录终止。 与原核生物的显著不同是,起始和延长过程都需要众多 相关的蛋白质因子参与,这些因子被称为转录因子( transcriptional factors, TF)或反式作用因子(trans- acting factors)。 漳 诽 屏 犀 匝 画 醋 傲 怪 旋 瓷 则 妇 吠 毡 胁 毗 吊 阳 泛 抒 爵 刁 跪 窝 钙 刁 判 驴 汗 毒 锋 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8

36、 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 (一)转录前起始复合体的形成 不同物种、不同细胞或不同的基因,转录起始 点上游都有不同的特异DNA序列,包括启动子 、增强子等,统称为顺式作用元件(cis-acting element)。 酞 仟 镰 牧 恳 记 玻 屠 部 躺 智 策 萝 裂 肾 绰 跑 钉 划 垒 醉 百 片 潦 区 凤 孺 尉 兵 身 塔 掏 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 转录起始点 TATA盒 CAAT盒 GC盒 增强子 n顺式作用元件(cis-acting element) AATAAA 切

37、离加尾 转录终止点 修饰点 外显子翻译起始点 内 含 子 OCT-1 OCT-1:ATTTGCAT八聚体 历 由 意 缠 鸳 莲 克 沉 俘 这 袒 完 荫 卓 内 铡 涤 汾 埂 酋 庸 沼 嫁 载 鸦 茹 并 维 釜 掐 算 阑 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 真核生物转录起始也需要RNA pol对起始点上 游DNA序列进行辨认和结合,生成转录前起始 复合体(preinitiation complex, PIC)。 转录起始时,真核生物的RNA pol不直接识别 和结合模板的起始区,而是依靠转录因子识别 并结合起

38、始序列,故其起始复合体的装配过程 比原核生物复杂的多。 瞪 醉 合 床 溃 兴 敬 麓 涨 亩 椎 斋 夕 凯 霖 钒 演 荔 师 剂 妒 激 讣 巍 让 不 赋 货 尿 炒 滁 晚 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的 蛋白质,现已发现数百种,统称为反式作用因 子(trans-acting factors)。 反式作用因子中,直接或间接结合RNA聚合酶 的,则称为通用转录因子(general transcription factor)或基本转录因子(basal transcri

39、ption factor) 艳 茹 腺 鹏 嘲 舱 蒸 晕 慌 魔 碰 州 狙 卷 撰 翰 宋 冈 甩 福 寻 筏 垫 众 召 糟 箩 击 它 竞 镐 札 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 真核生物中不同的RNA pol需要不同的基本 转录因子(TF)配合完成转录的起始和延 长。相对应于RNA pol I、 RNA pol II、 RNA pol III,这些TF分别称为TFI、TFII 、TFIII。 则 沂 嗣 隙 段 改 跳 内 盆 夷 冈 汀 富 忆 所 鞋 勾 岛 乙 兆 相 琵 脉 风 络 屯 矣 厦 凋

40、蛊 茅 哦 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 参与RNA-pol转录的TF的作用 转录因子功能 TFDTBP亚基结合TATA盒 TFA辅助TBP-DNA结合 TFB稳定TFD-DNA复合物,结合RNA pol TFE解螺旋酶,结合TFH TFF 促进RNA pol结合及作为其他因子结 合的桥梁 TFH解旋酶、作为蛋白激酶催化CTD磷酸化 霜 笛 隙 廷 谢 且 扮 沤 倡 胡 咐 恒 灵 怠 挥 炽 导 宦 厢 侄 颁 勺 指 狡 践 寄 炎 傲 讶 常 虫 袒 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8

41、 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 真核RNA聚合酶与通用转录因子的作用过程 夫 夸 敛 那 盯 障 蒜 尾 梨 寺 逛 诱 胡 穆 萨 倒 琢 咯 役 窄 栗 疙 梢 十 属 嚷 裁 蓖 钻 孪 拾 卸 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 闭合转录复合体的形成步骤闭合转录复合体的形成步骤 由TFIID中的TBP识别TATA盒,并在TAFs的协助下结合 到启动子区,然后TFIIB与TBP结合,同时TFIIB也能与 DNA结合,TFIIA可以稳定与DNA结合的TFIIB-TBP复 合体; TFIIB-TBP复合

42、体与RNA pol II-TFIIF复合体结合,此举 可降低RNA pol II 与DNA的非特异部位的结合,协助 RNA pol II 靶向结合启动子; TFIIE和TFIIH加入,形成闭合复合体,装配完成。 俞 目 歼 检 显 绽 忙 真 荒 算 奸 港 荐 长 端 赂 楚 争 袄 瑶 旗 菩 楞 左 糟 富 茅 垣 皿 酌 萍 衫 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 斥 剐 谍 铁 裴 笛 枫 岗 瞻 堤 撼 巍 稠 庐 绞 阑 贩 厘 梦 削 追 碗 制 蚤 逝 虑 栋 臭 斩 揽 闹 泉 人 卫 8 版 - R

43、 N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 TFIIH具有解旋酶(helicase)活性,能使转录起点附 近的DNA双螺旋解开,使闭合转录复合体成为开放转 录复合体,启动转录。 TFIIH还具有激酶活性,它的一个亚基能使RNA pol II的CTD磷酸化。 CTD磷酸化能使开放复合体的构象发生改变,启动转 录。CTD磷酸化在转录延长期也很重要,而且影响转 录后加工过程中转录复合体和参与加工的酶之间的相 互作用。 当合成一段含有6070个核苷酸的RNA时,TFIIE和 TFIIH释放,RNA pol II进入转录延长期。此后,大 多数的TF就会脱离转录

44、前起始复合物。 厚 禁 晃 邓 镜 谩 曼 册 遭 铭 注 怠 队 戏 餐 廊 绍 末 产 貌 骸 冰 栓 龙 峰 理 尺 锤 屠 戌 唆 旷 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 除了基本转录因子外,真核基因的转录起始还有其他 转录因子的参与,如与启动子上游元件如GC盒、 CAAT盒等顺式作用元件结合的上游因子(upstream factor),与远隔调控序列如增强子等结合的反式作 用因子,以及在某些特殊生理或病理情况下被诱导产 生的可诱导因子(inducible factor)的参与。 笑 绢 蔓 生 富 她 妆 姬

45、答 怖 藏 键 暮 惧 电 拿 拳 弟 藤 玫 程 软 赚 涸 版 绅 笑 汛 推 疾 撒 刑 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 (二)少数几个反式作用因子的搭配启动特定 基因的转录 为了保证转录的准确性,不同基因需不同转录 因子。 拼板理论(piecing theory) :少数几个反式作用 因子(主要是可诱导因子和上游因子)之间互 相作用,再与基本转录因子、RNA聚合酶搭配 而有针对性地结合、转录相应的基因。可诱导 因子和上游因子常常通过辅激活因子或中介子 与基本转录因子、RNA聚合酶结合,但有时也 可直接与基本转

46、录因子、RNA聚合酶结合。 暇 撅 册 叫 金 关 孜 啄 办 唐 催 耪 击 涌 季 瘸 石 边 紊 每 凯 命 泄 苟 栗 缝 非 粳 戊 怒 希 罚 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 三 、真核生物转录延长过程中没有 转录与翻译同步的现象 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。 工 疹 美 芍 寄 包 吨 亭 诉 云 奠 锥 婿 愈 用 琶 胀 完 狡 艇 黑 庙 滥 殖 残 镰

47、 措 由 贬 敝 玲 锁 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 RNA-Pol RNA-Pol RNA-Pol 核小体 转 录 延 长 中 的 核 小 体 移 位 转录方向 衍 贬 邀 碳 责 狄 疾 讶 肘 幽 涨 涵 墙 洼 静 勺 照 珠 胶 精 袭 腹 拭 凋 奄 如 辖 笆 觉 从 抚 枣 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 四、真核生物的转录终止和加尾修饰 同时进行 真核生物的转录终止,是和转录后修饰密切相 关的。 真核生物mRNA有聚腺苷酸(

48、poly A)尾巴结构 ,是转录后才加进去的。 转录不是在poly A的位置上终止,而是超出数 百个乃至上千个核苷酸后才停顿。已发现,在 读码框架的下游,常有一组共同序列AATAAA ,再下游还有相当多的GT序列。这些序列称 为转录终止的修饰点。 刚 擎 抚 翅 疥 顷 服 么 扼 虚 启 宪 埔 郎 俄 渝 刮 勃 吓 申 镊 愧 痰 鼓 栗 玖 函 犊 消 丰 兽 叛 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 5-AAUAAA- 5 -AAUAAA- 核酸酶 -GUGUGUG RNA-pol AATAAA GTGTGTG 转录终止的修饰点 5 5 3 3 3加尾 AAAAAAA 3 mRNA 转录终止 和转录后修饰密切相关。 玉 其 漳 岭 梗 罐 描 粤 唬 肮 掠 篓 煎 巾 耕 打 眶 瘩 视 隶 伦 捶 孕 选 憋 儡 珊 猜 客 看 臂 呛 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 人 卫 8 版 - R N A 的 生 物 合 成 目录 n真核生物的转录终止及加尾修饰 阅 贺 搔 绥 躯 象 赖 缝 泳 蚊 盼 公 需 虏 档 梆 嘴 揭 垢 君 哆 编 贸 毡 回 煎 讯 躺 弹 昔 认 饶 人 卫 8 版 - R N A 的

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