17第十七章RNA的生物合成

1、第十七章第十七章 rnarna的生物合成的生物合成生物化學(xué)生物化學(xué) rna synthesisrna synthesis2preface轉(zhuǎn)錄：轉(zhuǎn)錄：在在dnadna指導(dǎo)下合成指導(dǎo)下合成 rnarna 的過(guò)程。的過(guò)程。轉(zhuǎn)錄單位：轉(zhuǎn)錄單位：rnarna鏈的轉(zhuǎn)錄起始和終止點(diǎn)之間（模板鏈的轉(zhuǎn)錄起始和終止點(diǎn)之間（模板dnadna）的轉(zhuǎn)錄區(qū)域）的轉(zhuǎn)錄區(qū)域。可以為可以為一個(gè)基因或多個(gè)基因一個(gè)基因或多個(gè)基因。動(dòng)態(tài)過(guò)程：動(dòng)態(tài)過(guò)程：見(jiàn)動(dòng)畫(huà)見(jiàn)動(dòng)畫(huà) rnarna轉(zhuǎn)錄過(guò)程轉(zhuǎn)錄過(guò)程0101生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesisemphasislrna rna 聚合酶的特性聚合酶的特性l啟動(dòng)子和

2、終止子啟動(dòng)子和終止子l操縱子操縱子lrna rna 后加工后加工生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis4content轉(zhuǎn)錄及調(diào)控轉(zhuǎn)錄及調(diào)控rnarna轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄后加工rnarna復(fù)制復(fù)制rnarna生物合成的抑制劑生物合成的抑制劑生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis5lrna聚合酶聚合酶l轉(zhuǎn)錄過(guò)程轉(zhuǎn)錄過(guò)程l啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子l終止子和終止因子終止子和終止因子l轉(zhuǎn)錄過(guò)程的調(diào)節(jié)控制轉(zhuǎn)錄過(guò)程的調(diào)節(jié)控制1、轉(zhuǎn)錄及調(diào)控、轉(zhuǎn)錄及調(diào)控生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis6（1 1）rnarna聚合酶聚合

3、酶 模板指導(dǎo)型酶：模板指導(dǎo)型酶：由模板由模板dna鏈指導(dǎo)，產(chǎn)物鏈指導(dǎo)，產(chǎn)物rna決定于模板決定于模板dna性質(zhì)。性質(zhì)。dna - directed rna polymerase 聚合方向：聚合方向：53；可逆，但由；可逆，但由 ppi 水解推動(dòng)正反應(yīng)。水解推動(dòng)正反應(yīng)。 底物：底物：dntp（三磷酸核苷酸，（三磷酸核苷酸，dutp），受），受 mg2+ 激活；激活； 不需要引物鏈：不需要引物鏈：可直接在模板上合成可直接在模板上合成rna； 無(wú)校對(duì)功能無(wú)校對(duì)功能 體內(nèi)、外轉(zhuǎn)錄區(qū)別：體內(nèi)、外轉(zhuǎn)錄區(qū)別：體內(nèi)僅一條鏈或兩條鏈的不同區(qū)域分別體內(nèi)僅一條鏈或兩條鏈的不同區(qū)域分別轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄，體外可雙鏈同時(shí)轉(zhuǎn)錄。

4、體外可雙鏈同時(shí)轉(zhuǎn)錄。生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis7生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis8附附1： e. coli 的的 rna 聚合酶組成聚合酶組成亞基亞基分子量分子量基因基因比例比例功能功能160 krpob1結(jié)合模板結(jié)合模板dna結(jié)合結(jié)合dntp催化磷酯鍵形成催化磷酯鍵形成催化中心催化中心核心酶組分核心酶組分150 krpoc137 krpoa2酶的裝配，結(jié)合啟動(dòng)酶的裝配，結(jié)合啟動(dòng)子上游元件子上游元件核心酶組分核心酶組分32-92 krpod1起始亞基，起始作用，起始亞基，起始作用，不同細(xì)胞變動(dòng)較不同細(xì)胞變動(dòng)較大。大。不同

5、不同識(shí)別不同識(shí)別不同啟動(dòng)子啟動(dòng)子9 k1未知未知全酶組分，全酶組分，非核心酶組分非核心酶組分生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis9附附2：真核真核 rna聚合酶聚合酶種類(lèi)種類(lèi)名稱(chēng)名稱(chēng)分布分布合成的合成的rna類(lèi)型類(lèi)型a（i）對(duì)對(duì)a-鵝膏蕈堿不敏感鵝膏蕈堿不敏感ai(a+b), i, ia, rc-ii, aii, ib核仁核仁rrnab（ii）對(duì)低濃度對(duì)低濃度a-敏感敏感bi, ii, iia, rc-i, bii, iib核質(zhì)核質(zhì)mrna前體前體, snrnac（iii）對(duì)高濃度對(duì)高濃度a-敏感敏感aiii, iii, rc-iii核質(zhì)核質(zhì)trna和和5s rr

6、na生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis500 kdal500 kdal, 8-14 subunit, 8-14 subunit，含，含 znzn2+2+10（2 2）轉(zhuǎn)錄過(guò)程轉(zhuǎn)錄過(guò)程起始起始 見(jiàn)：見(jiàn)：動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)rna轉(zhuǎn)錄過(guò)程轉(zhuǎn)錄過(guò)程02 起起 始：始： rna polymerase 對(duì)雙鏈對(duì)雙鏈 dna 特定部位特定部位（promotor）的的識(shí)別識(shí)別；“局部局部” 解開(kāi)解開(kāi) dna雙鏈，形成雙鏈，形成“轉(zhuǎn)錄泡轉(zhuǎn)錄泡” 最初兩個(gè)最初兩個(gè) 核苷酸核苷酸 間間 形成形成 磷酸二酯鍵，第一個(gè)核苷酸為磷酸二酯鍵，第一個(gè)核苷酸為 pppg/a生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnas

7、ynthesissynthesis11（2 2）轉(zhuǎn)錄過(guò)程轉(zhuǎn)錄過(guò)程延伸延伸 延延 伸：伸：dna 和和 rna聚合酶聚合酶 分子變構(gòu)，釋放因子，分子變構(gòu)，釋放因子，核心酶核心酶 沿著模板沿著模板dna（3- 5）移動(dòng)并移動(dòng)并（ 5- 3）合成合成rna，形成，形成局部局部 雜交雜交 dna-rna分子分子；dna再置換再置換rna。生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis12（2 2）轉(zhuǎn)錄過(guò)程轉(zhuǎn)錄過(guò)程終止終止 終終 止：止：核心酶核心酶 到達(dá)到達(dá) terminator，在，在終止因子終止因子幫助下，聚合幫助下，聚合反應(yīng)終止，反應(yīng)終止，rna鏈鏈 和和 核心酶核心酶 從從

8、dna脫落脫落 轉(zhuǎn)錄全過(guò)程：轉(zhuǎn)錄全過(guò)程：見(jiàn)見(jiàn) 動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)rnarna轉(zhuǎn)錄過(guò)程轉(zhuǎn)錄過(guò)程0202生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis13啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子：?jiǎn)?dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子：rna聚合酶能夠識(shí)別、結(jié)合和開(kāi)始轉(zhuǎn)錄的一段聚合酶能夠識(shí)別、結(jié)合和開(kāi)始轉(zhuǎn)錄的一段dna片段（片段（弱弱），轉(zhuǎn)錄時(shí)需要的輔助因子（），轉(zhuǎn)錄時(shí)需要的輔助因子（pn）為）為轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子。啟動(dòng)子的位置：?jiǎn)?dòng)子的位置：上游或基因內(nèi)上游或基因內(nèi)正鏈和負(fù)鏈，上游和下游正鏈和負(fù)鏈，上游和下游（3）啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesisstartstart1

9、4附：附：rna polymerase binding to promotor 占據(jù)占據(jù)dna上上 75-80bp，即由啟動(dòng)子，即由啟動(dòng)子-55 bp +20bp動(dòng)態(tài)：動(dòng)態(tài)：見(jiàn)見(jiàn)rna聚合酶與聚合酶與dna結(jié)合結(jié)合生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesisstartpoint-50 bp-30 bp20 bp15 大腸桿菌大腸桿菌pribnow box（框）：（框）：大腸桿菌轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游大腸桿菌轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游（-10序列，序列，tata box）6bp 保守序列保守序列 t90a95t45a60a50t96。其突變不會(huì)影響其突變不會(huì)影響 rna酶酶 與與 啟動(dòng)子啟動(dòng)子 的

10、結(jié)合速度，但會(huì)降低雙鏈的解開(kāi)速度。的結(jié)合速度，但會(huì)降低雙鏈的解開(kāi)速度。識(shí)別區(qū)域識(shí)別區(qū)域 -35 序列：序列：t85t83g81a61c69a52，突變會(huì)影響突變會(huì)影響rna酶與啟動(dòng)子的酶與啟動(dòng)子的結(jié)合速度。結(jié)合速度。附：附：原核細(xì)胞啟動(dòng)子的組成原核細(xì)胞啟動(dòng)子的組成生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis16生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis17較原核細(xì)胞復(fù)雜且長(zhǎng)，差異大，較原核細(xì)胞復(fù)雜且長(zhǎng)，差異大，由轉(zhuǎn)錄因子識(shí)別由轉(zhuǎn)錄因子識(shí)別?？煞譃槿?lèi)?？煞譃槿?lèi)分別由分別由rna聚合酶聚合酶i、ii和和iii轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄），通常第一個(gè)核苷酸為），通常第

11、一個(gè)核苷酸為a。類(lèi)型類(lèi)型ii啟動(dòng)子：?jiǎn)?dòng)子：編碼編碼 mrna 基本啟動(dòng)子：基本啟動(dòng)子： 起始子：起始子： 上游元件：上游元件： 應(yīng)答元件：應(yīng)答元件：附：附：真核細(xì)胞啟動(dòng)子的組成真核細(xì)胞啟動(dòng)子的組成i生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis18生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis上游元件上游元件基本啟動(dòng)子基本啟動(dòng)子起始子起始子19 基本啟動(dòng)子：基本啟動(dòng)子：basal promotor goldberg-hogness box （tata盒盒），），-25 -30 左右處左右處7bp 堿基頻率：堿基頻率：t82 a97 t85 a63/t3

12、7 a82 a60/t37 和和通用因子（通用因子（gif）組成轉(zhuǎn)錄的必要元件，非充分條件組成轉(zhuǎn)錄的必要元件，非充分條件 和和通用因子（通用因子（gif）成形成前起始復(fù)合物的主要成形成前起始復(fù)合物的主要裝配位點(diǎn)裝配位點(diǎn) 影響轉(zhuǎn)錄起始頻率影響轉(zhuǎn)錄起始頻率附：附：真核細(xì)胞啟動(dòng)子的組成真核細(xì)胞啟動(dòng)子的組成ii生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis20 起始子：起始子：initiator 共有序列：共有序列：py py a n t/a p y py附：附：真核細(xì)胞啟動(dòng)子的組成真核細(xì)胞啟動(dòng)子的組成iii生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)

13、轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)21 上游元件：上游元件：upstream element, 轉(zhuǎn)錄輔助因子轉(zhuǎn)錄輔助因子 caat box（-75序列序列）:9bp，ggt/ccaatct, 與與rna酶的結(jié)合有關(guān)酶的結(jié)合有關(guān) gc box：caat框上游處，框上游處，gggcgg，與，與caat框全稱(chēng)為框全稱(chēng)為上游因子（上游因子（upstream elements） 八聚體八聚體 octamer：atgcaaat附：附：真核細(xì)胞啟動(dòng)子的組成真核細(xì)胞啟動(dòng)子的組成iv生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis22生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis上游元件上游元件基本

14、啟動(dòng)子基本啟動(dòng)子起始子起始子23l終止子：終止子：提供轉(zhuǎn)錄停止信號(hào)的提供轉(zhuǎn)錄停止信號(hào)的dna序列序列l(wèi)終止因子：終止因子：協(xié)助協(xié)助rna聚合酶識(shí)別終止信號(hào)的聚合酶識(shí)別終止信號(hào)的輔助因子輔助因子pnl通讀和抗終止因子：通讀和抗終止因子：終止子被特異的因子所阻止，使終止子被特異的因子所阻止，使rna聚合酶聚合酶趆過(guò)終止子趆過(guò)終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄（繼續(xù)轉(zhuǎn)錄（read through）；引起抗終）；引起抗終止作用的止作用的pn抗終止因子抗終止因子。l回顧：回顧：見(jiàn)動(dòng)畫(huà)見(jiàn)動(dòng)畫(huà)rna轉(zhuǎn)錄過(guò)程轉(zhuǎn)錄過(guò)程02（4）終止子和終止因子終止子和終止因子生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis24終

15、止子的識(shí)別與特點(diǎn)終止子的識(shí)別與特點(diǎn):真核生物機(jī)制不詳真核生物機(jī)制不詳 rna聚合酶和輔助因子本身可識(shí)別終止子；聚合酶和輔助因子本身可識(shí)別終止子； 終止子位于已轉(zhuǎn)錄終止子位于已轉(zhuǎn)錄dna序列中（序列中（聚合酶只能感受已轉(zhuǎn)錄的聚合酶只能感受已轉(zhuǎn)錄的dna 在終止信號(hào)前均有一個(gè)回文序列，產(chǎn)生的在終止信號(hào)前均有一個(gè)回文序列，產(chǎn)生的rna可形成由可形成由莖環(huán)莖環(huán)構(gòu)構(gòu)成的成的發(fā)夾結(jié)構(gòu)發(fā)夾結(jié)構(gòu)，可使，可使聚合酶聚合酶移動(dòng)移動(dòng)減緩或暫停減緩或暫停rna的合成；的合成； 終止子識(shí)別的輔助因子：終止子識(shí)別的輔助因子：nus 因子，因子，69kd酸性多肽酸性多肽注：注：rna產(chǎn)生的發(fā)夾型結(jié)構(gòu)較多，但只有產(chǎn)生的發(fā)夾型

16、結(jié)構(gòu)較多，但只有終止序列終止序列可能使轉(zhuǎn)錄可能使轉(zhuǎn)錄停止。停止。生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis25附：附：終止因子終止因子 e.coli 終止子的兩種類(lèi)型：終止子的兩種類(lèi)型：不依賴(lài)于不依賴(lài)于 的終止子：的終止子：簡(jiǎn)單終止子，終點(diǎn)前富含簡(jiǎn)單終止子，終點(diǎn)前富含6 u，回文結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)區(qū)，回文結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)區(qū)富含富含gc；依賴(lài)型終止子：依賴(lài)型終止子：回文結(jié)構(gòu)不含富有回文結(jié)構(gòu)不含富有g(shù)c區(qū)；回文結(jié)構(gòu)后無(wú)寡聚區(qū)；回文結(jié)構(gòu)后無(wú)寡聚u 因子：因子：46 kd六聚體蛋白，具有依賴(lài)六聚體蛋白，具有依賴(lài)rna的的ntpase（水解三磷酸核（水解三磷酸核苷酶）活力苷酶）活力（供能）（供能）

17、和和rnadna解螺旋酶（解螺旋酶（helicase）活力。）活力。依賴(lài)型的終止方式：依賴(lài)型的終止方式：rna聚合酶遇終止子發(fā)生暫停，使聚合酶遇終止子發(fā)生暫停，使追上酶，追上酶， 與酶相互作用使與酶相互作用使rna釋放，并使聚合酶與釋放，并使聚合酶與從從dna鏈上脫落下來(lái)。鏈上脫落下來(lái)。生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis26l轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)控制是基因表達(dá)最重要的調(diào)控途徑？轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)控制是基因表達(dá)最重要的調(diào)控途徑？ 主要方式：主要方式：時(shí)序調(diào)控和適應(yīng)性調(diào)控時(shí)序調(diào)控和適應(yīng)性調(diào)控 調(diào)節(jié)過(guò)程：調(diào)節(jié)過(guò)程：轉(zhuǎn)錄起始和終止階段轉(zhuǎn)錄起始和終止階段 operon structural m

18、odel:monod & jacob（france），），操操縱子：縱子：原核生物功能相關(guān)的基因的組合，是基因表達(dá)和調(diào)控的原核生物功能相關(guān)的基因的組合，是基因表達(dá)和調(diào)控的單位：?jiǎn)挝唬嚎刂撇课唬刂撇课唬▎?dòng)子啟動(dòng)子+操縱基因操縱基因）和和結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因 操縱基因：操縱基因：上、下游各有一個(gè)相似的回文結(jié)構(gòu)序列上、下游各有一個(gè)相似的回文結(jié)構(gòu)序列（5）轉(zhuǎn)錄過(guò)程的調(diào)節(jié)控制轉(zhuǎn)錄過(guò)程的調(diào)節(jié)控制生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis27生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis動(dòng)態(tài)過(guò)程：動(dòng)態(tài)過(guò)程：見(jiàn)動(dòng)畫(huà)見(jiàn)動(dòng)畫(huà) 操縱子模型操縱子模型28真核生物與原

19、核生物轉(zhuǎn)錄水平的差異真核生物與原核生物轉(zhuǎn)錄水平的差異 不組成操縱子不組成操縱子 存在大量順式元件和反式因子，調(diào)節(jié)復(fù)雜存在大量順式元件和反式因子，調(diào)節(jié)復(fù)雜 以正調(diào)節(jié)為主，可誘導(dǎo)因子以共價(jià)修飾為主（磷酸化）以正調(diào)節(jié)為主，可誘導(dǎo)因子以共價(jià)修飾為主（磷酸化） 具有染色質(zhì)結(jié)構(gòu)水平調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)具有染色質(zhì)結(jié)構(gòu)水平調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)了解：了解： 正調(diào)控，負(fù)調(diào)控，葡萄糖效應(yīng)，乳糖操縱子、多（單）順?lè)醋诱{(diào)控，負(fù)調(diào)控，葡萄糖效應(yīng)，乳糖操縱子、多（單）順?lè)醋?順式元件：順式元件：調(diào)節(jié)子，操縱子，增強(qiáng)子、衰減子、沉默子調(diào)節(jié)子，操縱子，增強(qiáng)子、衰減子、沉默子 反式作用因子：反式作用因子： crp、 hth、zinc finger、h

20、lp、zip生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis29生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis302、rna轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄后加工 耗能：耗能：大腸桿菌大腸桿菌nad（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）；（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）；動(dòng)物細(xì)動(dòng)物細(xì)胞和噬菌體胞和噬菌體atp。 后加工的途徑：后加工的途徑： 鏈的裂解鏈的裂解 末端切除和特殊結(jié)構(gòu)形成末端切除和特殊結(jié)構(gòu)形成 堿基修飾和糖苷鍵的改變堿基修飾和糖苷鍵的改變 拼接、編輯拼接、編輯生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis31附：附：mrna mrna 與與 dnadna 的區(qū)別的區(qū)

21、別m m7 7g g55pppppp55nmnm5-cap5-cap5-5-非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)編譯起始編譯起始控制區(qū)控制區(qū)抑制因子抑制因子結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)augaugugaugauaauaauaguag抑制因子抑制因子結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)3-3-非編碼區(qū)非編碼區(qū)定位定位信號(hào)信號(hào)a an naaaohaaaoh3poly(a)3poly(a)aauaaaaauaaa生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis32（1）原核生物中）原核生物中rna后加工后加工 rrna前體的加工前體的加工剪切：剪切：30s 前體（前體（2.1md，6.3kb） 16s rrna+23s

22、rrna ; 5末末端和端和 3末端序列的切除末端序列的切除甲基化：甲基化：16s （m4cm） trna前體的加工前體的加工前體兩端被內(nèi)切酶切斷前體兩端被內(nèi)切酶切斷外切酶從外切酶從3末端逐一將附加序列切除（修剪）末端逐一將附加序列切除（修剪）在在trna3terminor 添加胞苷酸胞苷酸腺苷酸（添加胞苷酸胞苷酸腺苷酸（-ccaoh）：）：所有所有trna的的3結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)；核苷的修飾：核苷的修飾：甲基化等甲基化等 mrna前體的加工前體的加工大多數(shù)不用加工？大多數(shù)不用加工？少數(shù)多順?lè)醋有柰ㄟ^(guò)內(nèi)切成較小的單位少數(shù)多順?lè)醋有柰ㄟ^(guò)內(nèi)切成較小的單位生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissy

23、nthesis33（2）真核生物的）真核生物的rna后加工后加工rrna前體的加工前體的加工剪切：剪切：45s 前體（前體（41md） 41s32s +20s 28s+5.8s+18s;甲基化：甲基化：2-oh 甲基化甲基化; trna前體的加工前體的加工:數(shù)量（數(shù)量（2501300）遠(yuǎn)多于原核細(xì)胞（）遠(yuǎn)多于原核細(xì)胞（60個(gè)）個(gè)）前體兩端被內(nèi)（外）切酶切斷前體兩端被內(nèi)（外）切酶切斷在在trna3terminor 添加胞苷酸胞苷酸腺苷酸（添加胞苷酸胞苷酸腺苷酸（-ccaoh）：）：核苷的修飾：核苷的修飾：甲基化等甲基化等mrna前體的加工前體的加工5cap （m7g5ppp5nmpnp-）3ta

24、il（poly a）除去內(nèi)含子序列，將外顯子進(jìn)行拼接。除去內(nèi)含子序列，將外顯子進(jìn)行拼接。鏈內(nèi)部核苷酸甲基化鏈內(nèi)部核苷酸甲基化生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis34（3）rna后加工的方式后加工的方式 rna的拼接的拼接 rna的編輯的編輯 rna的再編碼的再編碼 rna的降解的降解生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis35i、rna的拼接的拼接 拼接的目的：拼接的目的：大多數(shù)真核基因?yàn)閿嗔鸦颍D(zhuǎn)錄后需要通過(guò)拼接去除內(nèi)大多數(shù)真核基因?yàn)閿嗔鸦?，轉(zhuǎn)錄后需要通過(guò)拼接去除內(nèi)含子，使編碼區(qū)成為連續(xù)序列。含子，使編碼區(qū)成為連續(xù)序列。 方式：方式

25、：分子內(nèi)拼接分子內(nèi)拼接（順式拼接）（順式拼接）+ 分子間拼接分子間拼接（反式拼接）（反式拼接）類(lèi)型類(lèi)型i自我拼接自我拼接（ribozyme自我催化，只需要陽(yáng)離子和鳥(niǎo)苷酸，無(wú)需能量自我催化，只需要陽(yáng)離子和鳥(niǎo)苷酸，無(wú)需能量和酶催化）和酶催化）類(lèi)型類(lèi)型ii自我拼接自我拼接（真菌線(xiàn)粒體和植物葉綠體基因）（真菌線(xiàn)粒體和植物葉綠體基因）hnmrna拼接：拼接：由由intron 自我催化完成；自我催化完成；核內(nèi)核內(nèi)hntrna拼接拼接：核酸內(nèi)切酶作用，耗能；核酸內(nèi)切酶作用，耗能；反式拼接和選擇性拼接：反式拼接和選擇性拼接：不同不同rna間拼接；一個(gè)間拼接；一個(gè)rna不同階段的不同拼不同階段的不同拼接方式得到

26、不同接方式得到不同 mrna和和 pn。生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis36rna的拼接生物學(xué)意義的拼接生物學(xué)意義 疑惑：疑惑：為何要先轉(zhuǎn)錄內(nèi)含子再切除？為何保留耗費(fèi)巨大的為何要先轉(zhuǎn)錄內(nèi)含子再切除？為何保留耗費(fèi)巨大的拼接過(guò)程？?jī)?nèi)含子由何而來(lái)？為何只存在于真核生物？?jī)?nèi)含拼接過(guò)程？?jī)?nèi)含子由何而來(lái)？為何只存在于真核生物？?jī)?nèi)含子到底有何功能？子到底有何功能？是生物機(jī)體進(jìn)化的結(jié)果：是生物機(jī)體進(jìn)化的結(jié)果：外顯子與外顯子與pn結(jié)構(gòu)域的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)域的對(duì)應(yīng)是基因表達(dá)調(diào)節(jié)的重要環(huán)節(jié)是基因表達(dá)調(diào)節(jié)的重要環(huán)節(jié)內(nèi)含子的存在可促進(jìn)同源重組內(nèi)含子的存在可促進(jìn)同源重組extron &

27、intron 是相對(duì)的是相對(duì)的生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis37ii、rna的編輯的編輯 rna編輯：編輯：改變改變r(jià)na編碼序列的方式：編碼序列的方式：核苷酸的插入，取代核苷酸的插入，取代 生物學(xué)意義：生物學(xué)意義： rna編輯可消除移碼突變等基因突變的危害：在編輯可消除移碼突變等基因突變的危害：在基因突變過(guò)程中丟失的基因突變過(guò)程中丟失的遺傳信息可借助遺傳信息可借助 guide rna為模板編輯補(bǔ)足為模板編輯補(bǔ)足 增加了基因產(chǎn)物的多樣性：增加了基因產(chǎn)物的多樣性：由同一基因轉(zhuǎn)錄后可編輯表達(dá)出多種同源體由同一基因轉(zhuǎn)錄后可編輯表達(dá)出多種同源體蛋白質(zhì)；蛋白質(zhì)； 與生

28、物發(fā)育與分化有關(guān)，與生物發(fā)育與分化有關(guān)，是基因調(diào)控的一種重要方式；是基因調(diào)控的一種重要方式； 可能增加基因產(chǎn)物獲得新的結(jié)構(gòu)和功能，可能增加基因產(chǎn)物獲得新的結(jié)構(gòu)和功能，有利于生物進(jìn)化；有利于生物進(jìn)化； 可能與學(xué)習(xí)和記憶有關(guān)可能與學(xué)習(xí)和記憶有關(guān)生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis38iii、rna的再編碼的再編碼 rna的再編碼：的再編碼：在翻譯過(guò)程中，可以不同方式譯碼（違反翻譯在翻譯過(guò)程中，可以不同方式譯碼（違反翻譯的譯碼規(guī)則），改變了原來(lái)編碼的含義。的譯碼規(guī)則），改變了原來(lái)編碼的含義。 生物學(xué)意義：生物學(xué)意義：可以校正因基因錯(cuò)義、無(wú)義和移碼突變，修正它可以校正因基

29、因錯(cuò)義、無(wú)義和移碼突變，修正它們?cè)斐傻幕蚧钚越档突蚴Щ钏鶐?lái)的損害們?cè)斐傻幕蚧钚越档突蚴Щ钏鶐?lái)的損害 方式：方式：程序性閱讀框架移位（翻譯打嗝）；跳躍閱讀。程序性閱讀框架移位（翻譯打嗝）；跳躍閱讀。生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis39iv、rna的降解的降解 特點(diǎn)：特點(diǎn)：rrna & trna壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定，更新率較低；壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定，更新率較低；mrna 壽命壽命差異大，總體不穩(wěn)定，更新率非常高，數(shù)秒鐘至數(shù)小時(shí)，細(xì)胞內(nèi)一個(gè)差異大，總體不穩(wěn)定，更新率非常高，數(shù)秒鐘至數(shù)小時(shí)，細(xì)胞內(nèi)一個(gè)世代中各類(lèi)世代中各類(lèi) mrna 約周轉(zhuǎn)約周轉(zhuǎn)10次次 原因：原因：使生物細(xì)胞和生物機(jī)體以適應(yīng)生長(zhǎng)和對(duì)環(huán)境作出快速反應(yīng)，使生物細(xì)胞和生物機(jī)體以適應(yīng)生長(zhǎng)和對(duì)環(huán)境作出快速反應(yīng)，如：如：基因水平調(diào)控，即分子水平調(diào)節(jié)基因水平調(diào)控，即分子水平調(diào)節(jié) 降解體系：降解體系：主要依賴(lài)主要依賴(lài)核酸外切酶核酸外切酶和和內(nèi)切酶內(nèi)切酶 指導(dǎo)降解的信號(hào)：指導(dǎo)降解的信號(hào)：mrna-5-cap & mrna-3-tail生物化學(xué)生物化學(xué) rnarnasynthesissynthesis403、rna復(fù)制復(fù)制