RNA的合成轉(zhuǎn)錄和加工PPT課件

1、生物化學(xué)第1頁/共42頁第十四章 RNA的合成：轉(zhuǎn)錄和加工 DNA的轉(zhuǎn)錄 轉(zhuǎn)錄后加工 逆轉(zhuǎn)錄第2頁/共42頁DNA的轉(zhuǎn)錄 轉(zhuǎn)錄transcription：指遺傳信息從DNA轉(zhuǎn)移到RNA的過程，即以DNA為模板，由依賴DNA的RNA聚合酶催化RNA合成的過程。第3頁/共42頁 參與轉(zhuǎn)錄的各因素：1. 依賴DNA的RNA聚合酶：作用特點(diǎn)：（1）以4種核糖核苷三磷酸作為底物，反應(yīng)需要Mg2的參與（2）需要適當(dāng)?shù)腄NA作為模板（3）合成的RNA鏈方向也為53（4）反應(yīng)無需引物，直接以DNA為模板合成新的RNA鏈（5）RNA聚合酶無校對功能第4頁/共42頁依賴DNA的RNA聚合酶催化的轉(zhuǎn)錄是不對稱的：在

2、體內(nèi)轉(zhuǎn)錄過程中，DNA雙鏈中只有一條鏈或者某個區(qū)段作為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。參與轉(zhuǎn)錄的DNA鏈被稱為模板鏈（反義鏈），而另一條鏈則被稱為編碼鏈（正義鏈）。RNA含有與編碼鏈幾乎完全相同的堿基序列，除了以U代替T以外。第5頁/共42頁 RNA聚合酶：含有2 亞基，其中2 構(gòu)成核心酶，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄過程中RNA鏈的延伸。起始亞基，為轉(zhuǎn)錄起始所必需功能未知第6頁/共42頁 RNA聚合酶的三維構(gòu)像圖第7頁/共42頁2. 轉(zhuǎn)錄單位：RNA鏈的合成是從模板特定的部位起始的，經(jīng)過鏈的延伸終止于特定的模板部位。一般將從轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)到轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)的整個區(qū)域稱為轉(zhuǎn)錄單位。參與轉(zhuǎn)錄的各因素：第8頁/共42頁參與轉(zhuǎn)錄的各因素：3. 啟

3、動子結(jié)構(gòu)：啟動子是指RNA聚合酶識別、結(jié)合并由此啟動轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列，位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)的5端上游區(qū)，啟動子本身一般是不被轉(zhuǎn)錄的。E. Coli 中的兩個啟動子序列：-10序列（Pribnow框）：TATAAT-35序列（識別序列）：TTGACA第9頁/共42頁E. Coli 中不同基因的啟動子序列-10序列（Pribnow框）-35序列（識別序列）-35序列（識別序列）第10頁/共42頁轉(zhuǎn)錄的起始第11頁/共42頁 原核生物轉(zhuǎn)錄的過程：1. 模板的識別和轉(zhuǎn)錄泡的形成： 亞基第12頁/共42頁轉(zhuǎn)錄泡結(jié)構(gòu)RNA聚合酶模板鏈非模板鏈第13頁/共42頁 原核生物轉(zhuǎn)錄的過程： 2. 轉(zhuǎn)錄的起始： RNA

4、聚合酶到達(dá)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)，開始催化核苷三磷酸按照模板鏈上的堿基順序合成RNA。此時亞基從全酶上脫離下來，解離后的亞基再與另一個核心酶組成全酶開始下一輪轉(zhuǎn)錄。 3. RNA鏈的延伸：轉(zhuǎn)錄泡延著模板鏈3 5方向不斷移動，轉(zhuǎn)錄泡內(nèi)RNA鏈的5端方向1012個核苷酸始終與模板鏈形成雜合體。 4. 轉(zhuǎn)錄的終止：當(dāng)RNA聚合酶達(dá)到終止子時，RNA轉(zhuǎn)錄將終止第14頁/共42頁轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行第15頁/共42頁終止子：具有終止功能的特定的DNA序列，為RNA聚合酶提供終止轉(zhuǎn)錄信號的DNA序列。（1）不依賴于因子的終止子：含有一個或多個富含GC的回文對稱序列；含有一個多聚的A或T序列在回文序列后。AGCCCGCCTAAT

5、GGCGGGCTTCGGGCGGATTACCGCCCGAAGCCCGCCUAAUGGCGGGCU第16頁/共42頁轉(zhuǎn)錄的終止第17頁/共42頁不依賴于因子的轉(zhuǎn)錄終止第18頁/共42頁（2）依賴于因子的終止子：這類終止子必須在因子存在下轉(zhuǎn)錄才發(fā)生終止。這類終止子的回文結(jié)構(gòu)中不含GC富集區(qū)，回文結(jié)構(gòu)后也無寡聚U。因子：一種相對分子量約為45kD的蛋白質(zhì)因子，起協(xié)助終止的作用。第19頁/共42頁依賴于因子的轉(zhuǎn)錄終止第20頁/共42頁真核生物的轉(zhuǎn)錄：真核生物含有三種RNA聚合酶，根據(jù)它們對于-鵝膏蕈堿 敏感度的不同，分為RNA聚合酶、。真核生物的RNA聚合酶不能直接識別啟動子起始轉(zhuǎn)錄，必須在其他的轉(zhuǎn)錄

6、因子的幫助下開始轉(zhuǎn)錄。真核生物DNA含有復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄調(diào)控結(jié)構(gòu)第21頁/共42頁真核生物三種RNA聚合酶的比較第22頁/共42頁轉(zhuǎn)錄后加工 在體內(nèi)，尤其是真核生物體內(nèi)，由DNA直接轉(zhuǎn)錄合成的RNA大多數(shù)要經(jīng)過一系列的后加工才能生成成熟的RNA的過程，稱為轉(zhuǎn)錄后加工。第23頁/共42頁 原核生物體內(nèi)的RNA后加工：原核生物的mRNA通常一經(jīng)轉(zhuǎn)錄即進(jìn)行翻譯，大多不進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后加工。但tRNA和rRNA都要在轉(zhuǎn)錄后經(jīng)過一系列加工才能成為有功能的分子。第24頁/共42頁原核生物中rRNA前體的加工：E. Coli 中rRNA 有7個轉(zhuǎn)錄單位，每個轉(zhuǎn)錄單位由16s rRNA、23s rRNA、5s rRNA以

7、及一個或幾個tRNA基因組成。第25頁/共42頁 真核生物體內(nèi)RNA的轉(zhuǎn)錄后加工：真核生物體內(nèi)的tRNA和rRNA和原核生物有些類似，但真核生物的mRNA前體必須經(jīng)過復(fù)雜的加工過程。第26頁/共42頁1. 真核生物中rRNA前體的加工：哺乳動物的rRNA 前體約為45S，在細(xì)胞核中加工最后形成18S、28S和5.8S rRNA.第27頁/共42頁2. 真核生物中tRNA前體的加工：通過核酸內(nèi)切酶和外切酶去除5及3端的附加序列；在3端加上CCA序列；核苷的修飾第28頁/共42頁3. 真核生物中mRNA前體的加工：在細(xì)胞核內(nèi)，mRNA的初始轉(zhuǎn)錄物被加工為分子大小不等的中間產(chǎn)物，稱為核不均一RNA

8、（hnRNA)。 hnRNA在轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓膍RNA的過程中，需經(jīng)以下的進(jìn)一步加工：（1） 5端加“帽”：真核生物mRNA 5端“帽”結(jié)構(gòu)5,5-三磷酸鍵7-甲基鳥苷第29頁/共42頁真核生物mRNA 5端“帽”結(jié)構(gòu)第30頁/共42頁真核生物mRNA 5端加“帽”過程鳥苷酰轉(zhuǎn)移酶磷酸水解酶鳥嘌呤-7-甲基轉(zhuǎn)移酶2-O-甲基轉(zhuǎn)移酶第31頁/共42頁（2） 3端加polyA 尾：AAUAAA：最主要的polyA信號Poly A聚合酶內(nèi)切酶第32頁/共42頁（3） 內(nèi)含子的剪切：大多數(shù)真核基因是斷裂基因，其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中同時含有內(nèi)含子（插入序列）和外顯子（編碼序列）。在mRNA的后加工過程中，將通過拼接（splicing）去除內(nèi)含子，使外顯子成為連續(xù)序列。第33頁/共42頁真核生物的mRNA剪切外顯子內(nèi)含子第34頁/共42頁初級轉(zhuǎn)錄物中間體剪接的RNA內(nèi)含子外顯子真核生物的mRNA剪切模式（1）第35頁/共42頁2,5-磷酸二酯鍵真核生物的mRNA剪切模式（2）第36頁/共42頁相同的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，不同的剪接方式，最終可生成不同的蛋白質(zhì)降鈣素甲狀腺腦降鈣素基因相關(guān)肽 第37頁/共42頁真核生物mRNA剪切舉例卵清蛋白第38頁/共42頁逆轉(zhuǎn)錄 逆轉(zhuǎn)錄：是指以RNA為模板合成DNA的過程。，催化逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)的酶稱為逆轉(zhuǎn)錄酶，也稱為RNA指導(dǎo)的DNA