第十三章核酸代謝1

1、第一節(jié)第一節(jié) 核苷酸的代謝核苷酸的代謝第二節(jié)第二節(jié) DNADNA的生物合成的生物合成第三節(jié)第三節(jié) RNARNA的生物合成的生物合成1.DNA1.DNA復(fù)制為什么需要拓?fù)洚悘?fù)制為什么需要拓?fù)洚悩?gòu)酶？拓?fù)洚悩?gòu)酶如何作用？構(gòu)酶？拓?fù)洚悩?gòu)酶如何作用？2.DNA2.DNA復(fù)制為什么是半不連續(xù)復(fù)復(fù)制為什么是半不連續(xù)復(fù)制？如何進(jìn)行？制？如何進(jìn)行？二二. .核苷酸的合成代謝核苷酸的合成代謝 核苷酸的合成有兩條途徑：核苷酸的合成有兩條途徑：以氨基酸為原料逐漸摻入合成堿基，以氨基酸為原料逐漸摻入合成堿基，稱稱為從頭合成途徑，這是合成的主要途徑為從頭合成途徑，這是合成的主要途徑以現(xiàn)存堿基為原料合成核苷以現(xiàn)存堿基為原

2、料合成核苷酸稱為酸稱為補(bǔ)償途徑補(bǔ)償途徑氨基酸，一碳基團(tuán)，氨基酸，一碳基團(tuán)， COCO2 2AMPAMPGMPGMPUMPUMPUDPUDP磷酸化磷酸化GTPGTP磷酸化磷酸化GDPGDP磷酸化磷酸化ATPATP磷酸化磷酸化ADPADP磷酸化磷酸化UTPUTP磷酸化磷酸化CDPCDP脫磷酸脫磷酸CMPCMP脫磷酸脫磷酸CTPCTP氨基化氨基化由原料合成的核苷由原料合成的核苷酸起始產(chǎn)物為酸起始產(chǎn)物為AMPAMP、 GMPGMP、 UMPUMP。胞苷酸。胞苷酸起始產(chǎn)物為起始產(chǎn)物為CTPCTP要點(diǎn)要點(diǎn)核苷酸的合成總結(jié)如圖：核苷酸的合成總結(jié)如圖：三三. .脫氧核糖核苷酸的合成脫氧核糖核苷酸的合成在生物化

3、學(xué)中，氧化即是脫在生物化學(xué)中，氧化即是脫氫，則脫氧即等于加氫還原氫，則脫氧即等于加氫還原因此因此脫氧核苷酸可以由相脫氧核苷酸可以由相應(yīng)的核苷酸加氫還原生成應(yīng)的核苷酸加氫還原生成脫氧核苷酸的合成總結(jié)如下圖：脫氧核苷酸的合成總結(jié)如下圖：NDPNDPdUDPdUDPdADPdADPdGDPdGDPdCDPdCDPdATPdATP磷酸化磷酸化dAMPdAMP脫磷酸脫磷酸dGTPdGTP磷酸化磷酸化dGMPdGMP脫磷酸脫磷酸dCTPdCTP磷酸化磷酸化dCMPdCMP脫磷酸脫磷酸dUMPdUMP脫磷酸脫磷酸dTDPdTDP磷酸化磷酸化dTTPdTTP磷酸化磷酸化dTMPdTMP甲基化甲基化dNDPdN

4、DP還原還原由原料合成的脫由原料合成的脫氧核苷酸起始產(chǎn)氧核苷酸起始產(chǎn)物為物為dADPdADP、dCDPdCDP、 dGDPdGDP。胸苷酸起始產(chǎn)物胸苷酸起始產(chǎn)物為為 dTMPdTMP要點(diǎn)要點(diǎn)脫氧核苷酸只能脫氧核苷酸只能由二磷酸核糖核由二磷酸核糖核苷加氫還原而成苷加氫還原而成，反應(yīng)由，反應(yīng)由NADPH+HNADPH+H+ +供氫。供氫。核苷二磷酸核苷二磷酸(NDP)(NDP)脫氧核苷二磷酸脫氧核苷二磷酸(dNDP)(dNDP)核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶NADPH+HNADPH+H+ +NADPNADP+ +dADP, dCDP, dGDPdADP, dCDP, dGDP都以此種方式合成都以

5、此種方式合成要點(diǎn)要點(diǎn)三三. .脫氧核糖核苷酸的合成脫氧核糖核苷酸的合成生物體的遺傳信息儲(chǔ)存于生物體的遺傳信息儲(chǔ)存于DNA中，中， DNA的生物合成即是指通過的生物合成即是指通過DNA的復(fù)的復(fù)制把親代的遺傳信息傳遞給子代制把親代的遺傳信息傳遞給子代DNA的生物合成即稱為復(fù)制的生物合成即稱為復(fù)制(replication)當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)，當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)， 細(xì)胞核染色體中的細(xì)胞核染色體中的DNA的雙螺旋的雙螺旋鏈解開，然后以解開后的鏈解開，然后以解開后的每一條鏈為模板，按照堿每一條鏈為模板，按照堿基配對(duì)的原則，基配對(duì)的原則，分別合成與兩條模板鏈互補(bǔ)的新鏈分別合成與兩條模板鏈互補(bǔ)的新鏈新合成的子代新合成的子

6、代DNA雙鏈中有一條鏈來自于母鏈，另雙鏈中有一條鏈來自于母鏈，另一條是新合成的，一條是新合成的，兩條子鏈既彼此全同又和母鏈相兩條子鏈既彼此全同又和母鏈相同，子鏈中只保留一條母鏈同，子鏈中只保留一條母鏈，這種方式稱為，這種方式稱為半保留半保留復(fù)制復(fù)制(semi-conservation replication)DNA的的雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)見前述第四章見前述第四章一一.DNA.DNA復(fù)制的方式復(fù)制的方式 1958年年Meselson和和Stahl通過同位素標(biāo)記培養(yǎng)大腸通過同位素標(biāo)記培養(yǎng)大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)首次支持了半保留復(fù)制方式。桿菌的實(shí)驗(yàn)首次支持了半保留復(fù)制方式。半保留復(fù)制半保留復(fù)制DNA repl

7、ication is semi-conservative二二. .參與參與DNADNA復(fù)制的酶復(fù)制的酶DNA復(fù)制是一個(gè)復(fù)雜而精確的過程，參與復(fù)制是一個(gè)復(fù)雜而精確的過程，參與的酶和蛋白因子很多，主要有以下四種：的酶和蛋白因子很多，主要有以下四種：（一）（一） DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶(DNA polymerase)是體內(nèi)催化是體內(nèi)催化DNA合成的一類酶，合成的一類酶，是是DNA合成的主要酶合成的主要酶，由于其以由于其以DNA為模板，因此又稱為為模板，因此又稱為依賴于依賴于DNA的的DNA合成酶（合成酶（DDDP）1956年年Kornberg首先發(fā)現(xiàn)了首先發(fā)現(xiàn)了大腸桿菌大腸桿菌DNA聚

8、合酶聚合酶 ，又稱，又稱Kornberg酶。酶?，F(xiàn)在現(xiàn)在已經(jīng)從已經(jīng)從大腸桿菌中分離得到了三種不同的大腸桿菌中分離得到了三種不同的DNA聚聚合酶，即合酶，即DNA聚合酶聚合酶、和和，代表了，代表了其他其他DNA聚合酶的基本特點(diǎn)。聚合酶的基本特點(diǎn)。3.DNA聚合酶聚合酶(pol)DNA聚合酶聚合酶是是真正的復(fù)制酶，具有以下性質(zhì)：真正的復(fù)制酶，具有以下性質(zhì)：以脫氧核苷酸三磷酸以脫氧核苷酸三磷酸(dNTP)為原料為原料催化合成催化合成DNA以單鏈以單鏈DNA為模板和為模板和以以RNA為引物為引物催化催化dNTP加到生長(zhǎng)中加到生長(zhǎng)中DNA鏈的鏈的3-OH末端末端催化催化DNA合成的合成的方向是方向是53

9、 有有3 5和和5 3外切酶活性外切酶活性The mechanism of DNA Polymerase The mechanism of DNA Polymerase (Pol)合成方向合成方向A GT53CC T模板鏈模板鏈A53GGCTA模板鏈模板鏈A GT35CC TA35GGCTA合成方向合成方向（四）（四） DNA連接酶連接酶DNA連接酶連接酶(DNA ligase)可將可將DNA雙鏈中一雙鏈中一條鏈缺口的條鏈缺口的3OH和它相鄰和它相鄰5 磷酸磷酸形成形成磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵，從而將缺口連接起來從而將缺口連接起來DNA DNA 連接酶連接酶通過連接片段間的通過連接片段間的5 5P

10、 P端端和和3 3 OH OH端，使端，使DNADNA的片段間封口的片段間封口, ,通通常在復(fù)制完成后封閉缺口。常在復(fù)制完成后封閉缺口。1.解螺旋酶解螺旋酶(helicase）能夠解除能夠解除DNA的雙螺旋的雙螺旋,使其成為單鏈?zhǔn)蛊涑蔀閱捂?與解螺旋有關(guān)的蛋白稱為與解螺旋有關(guān)的蛋白稱為DnaA、DnaB、DnaC蛋白（又稱為蛋白（又稱為rep蛋白）蛋白）2.拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶(topoisomerase)又稱為旋轉(zhuǎn)又稱為旋轉(zhuǎn)酶，酶，能夠解除或形成能夠解除或形成DNA的超螺旋的超螺旋，分為，分為拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶和拓?fù)洚悩?gòu)酶。3.單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白(SSB) 能與解開的能與

11、解開的DNA單鏈單鏈結(jié)合結(jié)合，防止，防止DNA再形成雙螺旋，以及防止核再形成雙螺旋，以及防止核酸酶的降解酸酶的降解（三）（三） 解除解除DNA高級(jí)結(jié)構(gòu)的酶高級(jí)結(jié)構(gòu)的酶DNA helicases unwind the double helix in advance of the replication forkSingle-stranded binding proteins (SSBs) stabilize single-stranded DNATopoisomerase removes supercoils produced by DNA unwinding at the replicatio

12、n forkDNA的解旋酶類的解旋酶類拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶解旋酶解旋酶單鏈結(jié)單鏈結(jié)合蛋白合蛋白（三）（三） 引物酶引物酶任何一種任何一種DNA聚合酶催化的反應(yīng)都不能聚合酶催化的反應(yīng)都不能從頭開始進(jìn)行從頭開始進(jìn)行DNA的合成，都需要一個(gè)的合成，都需要一個(gè)引物（引物（primer），只能在引物的一端逐），只能在引物的一端逐漸加上脫氧核苷酸以延長(zhǎng)漸加上脫氧核苷酸以延長(zhǎng)DNA鏈。鏈。多數(shù)情況下以多數(shù)情況下以RNA片段為引物片段為引物，促進(jìn)引促進(jìn)引物合成的酶稱為引物酶（物合成的酶稱為引物酶（primase），引），引物酶通常是物酶通常是RNA合成酶合成酶DNA的解旋酶類的解旋酶類拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶解旋

13、酶解旋酶單鏈結(jié)單鏈結(jié)合蛋白合蛋白R(shí)NA引物引物引物酶引物酶三三.DNA.DNA復(fù)制的過程復(fù)制的過程復(fù)制的過程分為三個(gè)階段復(fù)制的過程分為三個(gè)階段:DNA的合成的合成復(fù)制總結(jié)如下復(fù)制總結(jié)如下:反應(yīng)場(chǎng)所反應(yīng)場(chǎng)所細(xì)胞核細(xì)胞核原料原料脫氧核苷三磷酸（脫氧核苷三磷酸（ dNTP)合成酶合成酶DNA聚合酶聚合酶 ，解旋酶，引物酶，解旋酶，引物酶， DNA連接酶連接酶合成方向合成方向53模板模板雙鏈雙鏈DNA的兩條鏈的兩條鏈引物引物RNA合成方式合成方式 半保留復(fù)制半保留復(fù)制起點(diǎn)起點(diǎn)特定起點(diǎn)特定起點(diǎn)ori終點(diǎn)終點(diǎn)特定終點(diǎn)特定終點(diǎn)ter合成過程合成過程半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制(岡崎片段岡崎片段)產(chǎn)物產(chǎn)物兩條雙鏈

14、兩條雙鏈DNA合成后加工合成后加工 無無（一）合成起始（一）合成起始1.辨認(rèn)起始點(diǎn)辨認(rèn)起始點(diǎn)(origin)合成起始有以下幾個(gè)步驟合成起始有以下幾個(gè)步驟:在原核生物中，在原核生物中，DNA復(fù)制有固定的起始點(diǎn)，復(fù)制有固定的起始點(diǎn)，稱為稱為ori位點(diǎn)位點(diǎn)，復(fù)制起始需要多種蛋白因子復(fù)制起始需要多種蛋白因子（DnaA,DnaB,PriA,DnaG)的參與，的參與， 其中其中DanA蛋白識(shí)別這個(gè)位點(diǎn)，并形成復(fù)合物蛋白識(shí)別這個(gè)位點(diǎn)，并形成復(fù)合物引發(fā)引發(fā)體體（primosome）。（二）鏈延伸（二）鏈延伸在在RNA引物上，由引物上，由DNA聚合酶聚合酶催化，催化，按照模板鏈上的堿基順序，在按照模板鏈上的堿基

15、順序，在引物引物3 OH端端摻入相應(yīng)的脫氧核苷三磷酸，摻入相應(yīng)的脫氧核苷三磷酸，新鏈新鏈的合成按的合成按53方向進(jìn)行方向進(jìn)行合成時(shí)，從起點(diǎn)開始可以合成時(shí)，從起點(diǎn)開始可以單向也可以雙向單向也可以雙向合成合成，復(fù)制起點(diǎn)處形成復(fù)制叉（，復(fù)制起點(diǎn)處形成復(fù)制叉（fork）但在復(fù)制進(jìn)行時(shí)，一條鏈的合成是連續(xù)但在復(fù)制進(jìn)行時(shí)，一條鏈的合成是連續(xù)的，而另一條鏈的合成是不連續(xù)的，通的，而另一條鏈的合成是不連續(xù)的，通過合成一些片段后連接起來成為一條鏈。過合成一些片段后連接起來成為一條鏈。這種復(fù)制過程稱為這種復(fù)制過程稱為半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制DNA復(fù)制時(shí)復(fù)制時(shí),是向一個(gè)方向是向一個(gè)方向齊頭并進(jìn)的，齊頭并進(jìn)的，而而D

16、NA聚合酶只能催化從模板聚合酶只能催化從模板3端向端向5端合成。端合成。因此因此以以3 5模板鏈合成的新鏈?zhǔn)沁B續(xù)的模板鏈合成的新鏈?zhǔn)沁B續(xù)的（合成方向?yàn)椋ê铣煞较驗(yàn)?3） 。這條鏈稱為。這條鏈稱為領(lǐng)頭鏈領(lǐng)頭鏈(leading strand)。而而以以53模板鏈合成的新鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)合成的，先模板鏈合成的新鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)合成的，先反向（方向?yàn)榉聪颍ǚ较驗(yàn)?3）合成一些合成一些DNA片段，再把片片段，再把片段連接而成一條整鏈，這些片段稱為段連接而成一條整鏈，這些片段稱為岡崎片段岡崎片段，這條鏈稱為這條鏈稱為后續(xù)鏈后續(xù)鏈(lagging strand)半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制回環(huán)假說回環(huán)假說：但在合成時(shí)，后續(xù)

17、鏈并非完全停頓：但在合成時(shí)，后續(xù)鏈并非完全停頓和不連續(xù)。后續(xù)鏈的模板繞聚合酶向后回折和不連續(xù)。后續(xù)鏈的模板繞聚合酶向后回折180 ，這樣，這樣后續(xù)鏈的模板和先導(dǎo)鏈的模板都后續(xù)鏈的模板和先導(dǎo)鏈的模板都保持相同的方向保持相同的方向，與解旋酶前進(jìn)的方向一致。，與解旋酶前進(jìn)的方向一致。在復(fù)制進(jìn)行時(shí)，領(lǐng)頭鏈的合成是連續(xù)的，在復(fù)制進(jìn)行時(shí)，領(lǐng)頭鏈的合成是連續(xù)的，而后續(xù)鏈的合成是不連續(xù)的，先合成一些而后續(xù)鏈的合成是不連續(xù)的，先合成一些片段（片段（岡崎片段）岡崎片段），然后將，然后將岡崎片段的引岡崎片段的引物切除后以物切除后以DNADNA取代，取代，連接起來成為一條連接起來成為一條鏈。這種復(fù)制過程稱為鏈。這種復(fù)

18、制過程稱為半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制DNA領(lǐng)頭鏈和后續(xù)鏈片段的合成領(lǐng)頭鏈和后續(xù)鏈片段的合成岡崎片段合成后續(xù)鏈岡崎片段合成后續(xù)鏈岡崎片段岡崎片段（三）合成終止（三）合成終止復(fù)制終止時(shí)，由復(fù)制終止時(shí)，由DNA聚合酶聚合酶切除各岡崎片切除各岡崎片段及領(lǐng)頭鏈的段及領(lǐng)頭鏈的RNA引物，并由該酶繼續(xù)催化引物，并由該酶繼續(xù)催化合成填補(bǔ)引物的缺口，合成填補(bǔ)引物的缺口，最后由最后由DNA連接酶連連接酶連接各片段，封閉缺口接各片段，封閉缺口 大腸桿菌的兩個(gè)復(fù)制叉在大腸桿菌的兩個(gè)復(fù)制叉在相距終點(diǎn)相距終點(diǎn)100kb時(shí)，時(shí)，復(fù)制速度減慢復(fù)制速度減慢，從而協(xié)調(diào)，從而協(xié)調(diào)2個(gè)復(fù)制叉到達(dá)的個(gè)復(fù)制叉到達(dá)的

19、時(shí)間。時(shí)間。在終止區(qū)域內(nèi)含有多個(gè)在終止區(qū)域內(nèi)含有多個(gè)terter序列序列(termination site)(termination site)，它們能與，它們能與終止蛋白終止蛋白（TusTus蛋白）蛋白）結(jié)合，使復(fù)制叉停止移動(dòng)，并結(jié)合，使復(fù)制叉停止移動(dòng)，并釋放子鏈釋放子鏈DNADNA。The termination region of the E.coli 1970年年Temin和和Baitimore等在等在致癌致癌RNA病毒病毒中發(fā)現(xiàn)了一種特殊的中發(fā)現(xiàn)了一種特殊的DNA聚合酶，該聚合酶，該酶以酶以RNA為模板，根據(jù)堿基配對(duì)原則，按照為模板，根據(jù)堿基配對(duì)原則，按照RNA的核苷酸順序的核苷酸順

20、序(其中其中U與與A配對(duì)配對(duì))合成合成DNA。四四.RNA.RNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNADNA復(fù)制復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄酶普遍存在于逆轉(zhuǎn)錄酶普遍存在于RNA病毒中，哺乳病毒中，哺乳動(dòng)物的胚胎細(xì)胞和正在分裂的淋巴細(xì)胞動(dòng)物的胚胎細(xì)胞和正在分裂的淋巴細(xì)胞中也有反轉(zhuǎn)錄酶。中也有反轉(zhuǎn)錄酶。 這一過程與一般遺傳信息流轉(zhuǎn)錄的方向相這一過程與一般遺傳信息流轉(zhuǎn)錄的方向相反，故稱為逆轉(zhuǎn)錄反，故稱為逆轉(zhuǎn)錄(reverse transcription) ，催化此過程的催化此過程的DNA聚合酶叫做聚合酶叫做逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶(reverse transcriptase)RNA-DNA雜交體雜交體雙鏈雙鏈DNA逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶RNA的合成

21、主要是以的合成主要是以DNA為模板的為模板的合成合成,稱為稱為轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄(transcription)在生物界，在生物界，RNARNA合成有兩種方式：一是合成有兩種方式：一是DNADNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的RNARNA合成，此為生物體內(nèi)的主合成，此為生物體內(nèi)的主要合成方式要合成方式。另一種是。另一種是RNARNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的RNARNA合合成，此種方式常見于病毒。成，此種方式常見于病毒。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的初級(jí)轉(zhuǎn)錄本是轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的初級(jí)轉(zhuǎn)錄本是RNARNA前體（前體（RNA RNA precursorprecursor），需經(jīng)加工過程），需經(jīng)加工過程（processingprocessing）方具有生物學(xué)活性。）方具

22、有生物學(xué)活性。 RNA的合成的合成轉(zhuǎn)錄總結(jié)如下轉(zhuǎn)錄總結(jié)如下:反應(yīng)場(chǎng)所反應(yīng)場(chǎng)所細(xì)胞核細(xì)胞核原料原料核苷三磷酸（核苷三磷酸（ NTP)合成酶合成酶RNA聚合酶聚合酶 合成方向合成方向53模板模板雙鏈雙鏈DNA的一條鏈的一條鏈引物引物無無合成方式合成方式不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)起點(diǎn)啟動(dòng)子啟動(dòng)子終點(diǎn)終點(diǎn)終止子終止子合成過程合成過程起始、延伸、終止起始、延伸、終止產(chǎn)物產(chǎn)物三種三種RNA合成后加工合成后加工真核有（加帽、尾，內(nèi)含真核有（加帽、尾，內(nèi)含子剪接）子剪接）一一. .催化催化RNARNA合成的酶合成的酶催化催化RNA合成的酶主要為合成的酶主要為RNA聚合酶聚合酶,有以下性質(zhì)有以下性質(zhì):催化催化RN

23、A合成的方向是合成的方向是53以核苷三磷酸以核苷三磷酸(NTP)為原料為原料催化合成催化合成RNA以單鏈以單鏈DNA為模板為模板,不需要引物不需要引物催化催化NTP加到生長(zhǎng)中加到生長(zhǎng)中DNA鏈的鏈的3-OH末端末端原核生物原核生物RNA聚合酶和真核聚合酶和真核RNA聚合酶聚合酶在組成和類型上各有不同。在組成和類型上各有不同。 因子因子本身沒有催化活性本身沒有催化活性,也不能單獨(dú)結(jié)合也不能單獨(dú)結(jié)合DNA, 因子因子可以極大的提高可以極大的提高RNA聚合酶聚合酶與啟與啟動(dòng)子的親和力，動(dòng)子的親和力，其作用是識(shí)別模板上合成的其作用是識(shí)別模板上合成的起始信號(hào)起始信號(hào)，合成開始后即釋放出來。，合成開始后即

24、釋放出來。原核生物原核生物RNA聚合酶由聚合酶由5個(gè)亞基組成個(gè)亞基組成:2,其中其中2稱為稱為核心酶核心酶, 有些核心酶還具有有些核心酶還具有w w亞基。亞基。因子與核心酶因子與核心酶可以結(jié)合疏松可以結(jié)合疏松,可自由可自由釋放釋放原核生物原核生物RNA聚合酶聚合酶 RNA聚合酶的核心酶具有催化活性聚合酶的核心酶具有催化活性, 可可催化核苷酸間磷酸二酯鍵的形成。催化核苷酸間磷酸二酯鍵的形成。 其中其中亞基參與合成的引發(fā)、延伸；亞基參與合成的引發(fā)、延伸； 亞基亞基參與酶與參與酶與DNA模板的結(jié)合；模板的結(jié)合；亞基與模板的亞基與模板的結(jié)合、酶的滑動(dòng)以及堿基識(shí)別有關(guān)結(jié)合、酶的滑動(dòng)以及堿基識(shí)別有關(guān)原核生

25、物原核生物RNA聚合酶聚合酶 RNA聚合酶聚合酶存在于核仁中，轉(zhuǎn)錄存在于核仁中，轉(zhuǎn)錄rRNA。RNA聚合酶聚合酶存在于核質(zhì)中，轉(zhuǎn)錄大多存在于核質(zhì)中，轉(zhuǎn)錄大多數(shù)基因數(shù)基因mRNA，RNA聚合酶聚合酶存在于核存在于核質(zhì)中，轉(zhuǎn)錄質(zhì)中，轉(zhuǎn)錄tRNA ，5srRNA 真核真核RNA聚合酶聚合酶 真核生物中的真核生物中的RNA聚合酶已發(fā)現(xiàn)有聚合酶已發(fā)現(xiàn)有3種種RNA聚合酶聚合酶、，另外在線粒體，另外在線粒體和葉綠體中也有不同的和葉綠體中也有不同的RNA聚合酶。聚合酶。為什么轉(zhuǎn)錄的酶中沒有解旋酶？為什么轉(zhuǎn)錄的酶中沒有解旋酶？問題問題真核生物真核生物RNA聚合酶必須和很多輔助因聚合酶必須和很多輔助因子一起形成

26、聚合酶復(fù)合體才能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄子一起形成聚合酶復(fù)合體才能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄功能。其中一個(gè)輔助因子叫功能。其中一個(gè)輔助因子叫TF-IIF，這，這個(gè)因子有解旋功能。個(gè)因子有解旋功能。原核生物原核生物RNA聚合酶復(fù)合體的聚合酶復(fù)合體的亞基同亞基同時(shí)具有解旋酶活性，因此原核生物不需時(shí)具有解旋酶活性，因此原核生物不需要額外的解旋酶要額外的解旋酶The bacterial RNA polymerase core enzymea aa ab bb bw wa a真核生物的真核生物的RNA聚合酶聚合酶種種類類分布分布轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物對(duì)對(duì)-鵝膏蕈堿鵝膏蕈堿的的敏感程度敏感程度核仁核仁rRNA不敏感不敏感核質(zhì)核質(zhì)hnRNA（mR

27、NA 前體）前體）低濃度敏感低濃度敏感核質(zhì)核質(zhì)tRNA ，5srRNA，snRNA高濃度敏感高濃度敏感Mt線粒體線粒體 Mt RNA不敏感不敏感Cl葉綠體葉綠體 Cl RNA不敏感不敏感RPB3RPB11RPB2RPB1RPB6The eukaryotic RNA polymerasea aa ab bw wRPB3RPB11RPB2RPB1RPB6b bFig： RNAP Comparison.The same color indicate the homologous of the two enzymes如果如果DNA 雙螺旋中的兩條鏈都能轉(zhuǎn)錄雙螺旋中的兩條鏈都能轉(zhuǎn)錄 ，則對(duì)翻譯會(huì)產(chǎn)生什么

28、樣的結(jié)果？則對(duì)翻譯會(huì)產(chǎn)生什么樣的結(jié)果？問題問題如果兩條鏈都被轉(zhuǎn)錄，則每個(gè)基因能如果兩條鏈都被轉(zhuǎn)錄，則每個(gè)基因能編碼兩個(gè)不同的蛋白質(zhì)，會(huì)造成基因編碼兩個(gè)不同的蛋白質(zhì)，會(huì)造成基因和蛋白名稱的混亂和蛋白名稱的混亂同時(shí)兩條鏈轉(zhuǎn)錄出的同時(shí)兩條鏈轉(zhuǎn)錄出的RNA會(huì)互補(bǔ)形成會(huì)互補(bǔ)形成雙鏈而影響翻譯。雙鏈而影響翻譯。二二.RNA.RNA的合成過程的合成過程由于轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的由于轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA為單鏈且分子量較小為單鏈且分子量較小,因此因此只有只有DNA一條鏈的某一區(qū)段作為模板一條鏈的某一區(qū)段作為模板 (template strand)，這種方式稱為，這種方式稱為不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄。因此因此DNA上含有遺傳信息的基

29、因，可以在不上含有遺傳信息的基因，可以在不同的單鏈上。同的單鏈上。 DNA分子中能轉(zhuǎn)錄出分子中能轉(zhuǎn)錄出RNA的的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因（區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因（structure gene）。）。不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄有兩重含義不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄有兩重含義：一是指雙鏈：一是指雙鏈DNA只有只有一股單鏈用作模板，二是指對(duì)于不同基因，同一股單鏈用作模板，二是指對(duì)于不同基因，同一單鏈上某些區(qū)段作為模板鏈而另一些區(qū)段作一單鏈上某些區(qū)段作為模板鏈而另一些區(qū)段作為編碼鏈，即模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一單鏈上。為編碼鏈，即模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一單鏈上。轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn) 模板鏈又稱為負(fù)鏈模板鏈又稱為負(fù)鏈 (minus strand，），） 、

30、反意義鏈反意義鏈(anti-sense strand) ，它與轉(zhuǎn)錄出，它與轉(zhuǎn)錄出來的來的RNA反義（序列相反）；反義（序列相反）； 在后續(xù)的討論轉(zhuǎn)錄有關(guān)的序列（如啟動(dòng)子、在后續(xù)的討論轉(zhuǎn)錄有關(guān)的序列（如啟動(dòng)子、終止子）時(shí)，都以編碼鏈為準(zhǔn)。終止子）時(shí)，都以編碼鏈為準(zhǔn)。不做為模板的不做為模板的DNA鏈為編碼鏈鏈為編碼鏈(coding strand) ，又稱為正鏈（，又稱為正鏈（plus strand，+）、）、有意義鏈有意義鏈(sense strand) ，它與，它與轉(zhuǎn)錄出來的轉(zhuǎn)錄出來的RNA同義同義（序列相同，只是將（序列相同，只是將T變?yōu)樽優(yōu)閁）。）。二二.RNA.RNA的合成過程的合成過程轉(zhuǎn)錄

31、的特點(diǎn)轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)但但RNA合成的起始和終止有特定的信號(hào)區(qū)域合成的起始和終止有特定的信號(hào)區(qū)域，合，合成起始于成起始于DNA上的上的啟動(dòng)子（啟動(dòng)子（promoter）區(qū)域，終區(qū)域，終止于止于DNA 上的上的終止子（終止子（terminator）區(qū)域。區(qū)域。二二.RNA.RNA的合成過程的合成過程轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)轉(zhuǎn)錄的過程分為轉(zhuǎn)錄的過程分為三個(gè)階段三個(gè)階段:二二.RNA.RNA的合成過程的合成過程 RNA的轉(zhuǎn)錄合成類似于的轉(zhuǎn)錄合成類似于DNA的的復(fù)制，多核苷酸鏈的合成都是復(fù)制，多核苷酸鏈的合成都是以以53的方向的方向。問題問題有下列一段有下列一段DNA，寫出其復(fù)制和轉(zhuǎn)，寫出其復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物（注

32、明方向）錄的產(chǎn)物（注明方向）5ATTCGATA 3復(fù)制產(chǎn)物：復(fù)制產(chǎn)物： 3TAAGCTAT 53UAAGCUAU 5轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物：轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物：5UAUCGAAU 35ATTCGATA 33TAAGCTAT 5例題：一段原核例題：一段原核DNA序列如下序列如下(只列出單鏈部只列出單鏈部分分),請(qǐng)找出這段序列中所含有的以下幾個(gè)功能請(qǐng)找出這段序列中所含有的以下幾個(gè)功能位點(diǎn)一個(gè)啟動(dòng)子位點(diǎn)一個(gè)啟動(dòng)子,一個(gè)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)一個(gè)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn),一個(gè)一個(gè)轉(zhuǎn)錄終止子轉(zhuǎn)錄終止子 轉(zhuǎn)錄出的轉(zhuǎn)錄出的RNA序列序列ATTAT5TAGAT10GATCT15TGACA20TGAGG25ACAAG30GGGCT35CCTAT40AATAG4

33、5AGTCA50TTTTC55AGGAG60GTGTG65ATGAT70AGCGC75GTCGA80GGATT85CAGGA90CCGAT95ATTGT100CATAT105TGCCA110CTAAG115TTGAT120AATCC125TTCAC130CTGTC135GGAGT140GAAGG145TTTTT150TTTTC155ATGCG160CCG ATTAT5TAGAT10GATCT15TGACA20TGAGG25ACAAG30GGGCT35CCTAT40AATAG45AGTCA50TTTTC55AGGAG60GTGTG65ATGAT70AGCGC75GTCGA80GGATT85CAG

34、GA90CCGAT95ATTGT100CATAT105TGCCA110CTAAG115TTGAT120AATCC125TTCAC130CTGTC135GGAGT140GAAGG145TTTTT150TTTTC155ATGCG160CCG -35區(qū)區(qū)-10區(qū)區(qū)起點(diǎn)起點(diǎn)Poly TGC回文回文莖環(huán)（發(fā)卡）結(jié)構(gòu)莖環(huán)（發(fā)卡）結(jié)構(gòu)loopstemC C G GU U A AA A U UC C G GC C G GU U A AC C G GC C G GU U G GG G G GU U C CUUUUUUUUUUUUUUUUUUCCCC125125TTCACTTCAC130130C CTGTCTGT

35、C135135GGGGAGTAGT140140GAAGGGAAGG145145TTTTTTTTTT150150TTTTTTTTCCCC125125UUCACUUCAC130130C CUGUCUGUC135135GGGGAGUAGU140140GAAGGGAAGG145145UUUUUUUUUU150150UUUUUUUU不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄有意義鏈有意義鏈模板鏈模板鏈+鏈鏈鏈鏈編碼鏈編碼鏈反意義鏈反意義鏈RNA聚合酶聚合酶啟動(dòng)子啟動(dòng)子終止子終止子RNA聚合酶首先與模板上的特異起始部位聚合酶首先與模板上的特異起始部位結(jié)合結(jié)合,DNA上這個(gè)與轉(zhuǎn)錄起始有關(guān)的部位稱上這個(gè)與轉(zhuǎn)錄起始有關(guān)的部位稱為為啟

36、動(dòng)子啟動(dòng)子（promoter）。在原核生物啟動(dòng)。在原核生物啟動(dòng)子和真核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)不同子和真核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)不同(一一) RNA合成的起始合成的起始真核生物的轉(zhuǎn)錄起始中，除啟動(dòng)子和聚合酶外，真核生物的轉(zhuǎn)錄起始中，除啟動(dòng)子和聚合酶外，還需要多種相關(guān)蛋白質(zhì)，稱為還需要多種相關(guān)蛋白質(zhì)，稱為轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子（transcription factor TF）1.在原核生物中，當(dāng)在原核生物中，當(dāng)RNA聚合酶的聚合酶的因子發(fā)現(xiàn)因子發(fā)現(xiàn)其識(shí)別位點(diǎn)時(shí)，全酶就與啟動(dòng)子的其識(shí)別位點(diǎn)時(shí)，全酶就與啟動(dòng)子的-35區(qū)序區(qū)序列結(jié)合形成一個(gè)列結(jié)合形成一個(gè)封閉的啟動(dòng)子復(fù)合物封閉的啟動(dòng)子復(fù)合物。2.由于全酶分子較

37、大，其另一端可達(dá)到由于全酶分子較大，其另一端可達(dá)到-10區(qū)的區(qū)的序列，整個(gè)酶分子向序列，整個(gè)酶分子向-10序列轉(zhuǎn)移并與之牢固結(jié)序列轉(zhuǎn)移并與之牢固結(jié)合，在此處發(fā)生局部合，在此處發(fā)生局部DNA（17bp）的解鏈形成）的解鏈形成全酶和啟動(dòng)子的開放性復(fù)合物全酶和啟動(dòng)子的開放性復(fù)合物。暴露出模板鏈。暴露出模板鏈。3.然后合成然后合成RNA的第一個(gè)核苷酸。的第一個(gè)核苷酸。(一一) RNA合成的起始合成的起始合成起始步驟如下合成起始步驟如下:1.原核生物啟動(dòng)子原核生物啟動(dòng)子在在DNA上開始轉(zhuǎn)錄的起點(diǎn)規(guī)定為上開始轉(zhuǎn)錄的起點(diǎn)規(guī)定為+1，與轉(zhuǎn)錄相，與轉(zhuǎn)錄相反的方向稱上游反的方向稱上游(up stream)，用，用

38、“”表示；表示；轉(zhuǎn)錄方向?yàn)橄掠无D(zhuǎn)錄方向?yàn)橄掠?down stream)用用“+”表示。表示。原核生物啟動(dòng)子包括原核生物啟動(dòng)子包括開始識(shí)別部位、開始識(shí)別部位、牢固結(jié)合部位和轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)牢固結(jié)合部位和轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)三個(gè)部分三個(gè)部分開始識(shí)別部位開始識(shí)別部位：位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游：位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游35個(gè)個(gè)bp位置，記為位置，記為35，結(jié)構(gòu)為，結(jié)構(gòu)為TTGACA，這是，這是RNA聚合酶全酶識(shí)別并首先結(jié)合的部位聚合酶全酶識(shí)別并首先結(jié)合的部位牢固結(jié)合部位牢固結(jié)合部位：位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游：位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游10個(gè)個(gè)bp位置，記為位置，記為10，含同源序列，含同源序列TATAAT，又稱為，又稱為Pribnow盒。這個(gè)區(qū)盒。這個(gè)區(qū)

39、域能和域能和RNA聚合酶牢固的結(jié)合聚合酶牢固的結(jié)合轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)：記為：記為+1，總為一個(gè)嘌呤，總為一個(gè)嘌呤，A或或G1.原核生物啟動(dòng)子原核生物啟動(dòng)子2.真核生物啟動(dòng)子真核生物啟動(dòng)子真核生物有三種真核生物有三種RNA聚合酶，每種聚合酶，每種酶識(shí)別自身的啟動(dòng)子。酶識(shí)別自身的啟動(dòng)子。RNA聚合酶聚合酶啟動(dòng)子：分為兩個(gè)部分，啟動(dòng)子：分為兩個(gè)部分，-40 +5為近啟動(dòng)子，決定轉(zhuǎn)錄起始的精為近啟動(dòng)子，決定轉(zhuǎn)錄起始的精確位置，確位置，-165 -40為遠(yuǎn)啟動(dòng)子，影響轉(zhuǎn)為遠(yuǎn)啟動(dòng)子，影響轉(zhuǎn)錄的頻率錄的頻率RNA聚合酶聚合酶啟動(dòng)子：位于起始點(diǎn)下游，啟動(dòng)子：位于起始點(diǎn)下游，稱為下游啟動(dòng)子。稱為下游啟動(dòng)子。在在-

40、70 -80含有含有CAAT序列序列（CAAT box），），主要控制轉(zhuǎn)錄起始頻率主要控制轉(zhuǎn)錄起始頻率在上游遠(yuǎn)端還有在上游遠(yuǎn)端還有增強(qiáng)子增強(qiáng)子（enhencer）序列，通過形成回環(huán)機(jī)制能增強(qiáng)或促進(jìn)序列，通過形成回環(huán)機(jī)制能增強(qiáng)或促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的起始。轉(zhuǎn)錄的起始。在在-25區(qū)區(qū)-35區(qū)有區(qū)有TATA框框，稱為，稱為Hogness box或上游啟動(dòng)子元件（或上游啟動(dòng)子元件（UPE）。）。TATA框決框決定了轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)的選擇。定了轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)的選擇。2.真核生物啟動(dòng)子真核生物啟動(dòng)子RNA聚合酶聚合酶啟動(dòng)子有四個(gè)部位：?jiǎn)?dòng)子有四個(gè)部位：帽子起點(diǎn)帽子起點(diǎn)：轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)，大多為：轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)，大多為A3.轉(zhuǎn)錄起始因子轉(zhuǎn)錄起始因

41、子轉(zhuǎn)錄起始中，除啟動(dòng)子和聚合酶外，還轉(zhuǎn)錄起始中，除啟動(dòng)子和聚合酶外，還需要多種相關(guān)蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)能和需要多種相關(guān)蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)能和直接或間接的結(jié)合，稱為轉(zhuǎn)錄因子直接或間接的結(jié)合，稱為轉(zhuǎn)錄因子（transcription factor TF）轉(zhuǎn)錄因子分為三類：通用因子（轉(zhuǎn)錄因子分為三類：通用因子（general factor）、上游因子（）、上游因子（upsteam factor）和）和可誘導(dǎo)因子（可誘導(dǎo)因子（anducible factor）真核生物的轉(zhuǎn)錄起始較為復(fù)雜。目前已知真核生物的轉(zhuǎn)錄起始較為復(fù)雜。目前已知RNA聚合酶聚合酶至少有六種不同的蛋白因子至少有六種不同的蛋白因子參與轉(zhuǎn)錄

42、復(fù)合體的形成。參與轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的形成。這些蛋白因子被稱這些蛋白因子被稱為為轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子（transcriptional factor, TF)。包括包括TBP，TFA，TFB，TFD， TFE，TFF，TFH。 轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子陸續(xù)與陸續(xù)與RNA聚合酶結(jié)合聚合酶結(jié)合形成形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物轉(zhuǎn)錄復(fù)合物3.轉(zhuǎn)錄起始因子轉(zhuǎn)錄起始因子vTFIIB recognition element (BRE)vThe TATA element/boxvInitiator (Inr)vThe downstream promoter element (DPE)Pol II core promoter真核轉(zhuǎn)錄因子真核轉(zhuǎn)錄因

43、子Consensus sequence of the -35 and -10 region封閉的啟動(dòng)子復(fù)合物封閉的啟動(dòng)子復(fù)合物開放的啟動(dòng)子復(fù)合物開放的啟動(dòng)子復(fù)合物第一個(gè)核苷酸通常是第一個(gè)核苷酸通常是pppA或或pppG。（二）鏈的延長(zhǎng)（二）鏈的延長(zhǎng) 合成啟動(dòng)后，在第一個(gè)合成啟動(dòng)后，在第一個(gè)GTP（或（或ATP）的）的3 -OH加上與加上與DNA模板能配對(duì)的第二個(gè)模板能配對(duì)的第二個(gè)NTP，釋放焦磷酸，形成磷酸二酯鍵。這樣按模板釋放焦磷酸，形成磷酸二酯鍵。這樣按模板DNA的指引，一個(gè)接一個(gè)地延長(zhǎng)下去。的指引，一個(gè)接一個(gè)地延長(zhǎng)下去。RNA聚合酶是沿著聚合酶是沿著DNA鏈鏈35方向移動(dòng)。方向移動(dòng)。因此

44、因此RNA鏈的合成方面也是鏈的合成方面也是53。 RNA鏈的延伸階段開始后，鏈的延伸階段開始后， 因子即從核心因子即從核心酶酶-DNA-新生新生RNA復(fù)合體上解離下來，復(fù)合體上解離下來，并可并可再用于和新的核心酶結(jié)合。再用于和新的核心酶結(jié)合。在在RNA鏈離開模板時(shí)，此雜交區(qū)鏈離開模板時(shí)，此雜交區(qū)即復(fù)原，同時(shí)兩條即復(fù)原，同時(shí)兩條DNA鏈即又重鏈即又重復(fù)螺旋化。復(fù)螺旋化。（二）鏈的延長(zhǎng)（二）鏈的延長(zhǎng)RNA聚合酶在延伸聚合酶在延伸RNA鏈時(shí)同時(shí)使鏈時(shí)同時(shí)使DNA螺旋解鏈，螺旋解鏈，RNA鏈的生長(zhǎng)點(diǎn)是鏈的生長(zhǎng)點(diǎn)是大約大約812bp長(zhǎng)的長(zhǎng)的RNA-DNA雜交區(qū)，雜交區(qū)，轉(zhuǎn)錄速度約為轉(zhuǎn)錄速度約為30-50

45、bp/S。鏈的延長(zhǎng)和鏈的延長(zhǎng)和因子的解離因子的解離轉(zhuǎn)錄生長(zhǎng)點(diǎn)轉(zhuǎn)錄生長(zhǎng)點(diǎn)轉(zhuǎn)錄時(shí)轉(zhuǎn)錄時(shí)DNA的解旋和重螺旋的解旋和重螺旋 RNA的轉(zhuǎn)錄終止由終止子決定。終止子的轉(zhuǎn)錄終止由終止子決定。終止子(terminator)是模板是模板DNA上終止轉(zhuǎn)錄的特殊上終止轉(zhuǎn)錄的特殊信號(hào)序列。終止子的作用是在信號(hào)序列。終止子的作用是在DNA模板的特模板的特異位點(diǎn)處終止異位點(diǎn)處終止RNA的合成的合成（三）（三）RNA合成的終止合成的終止RNA聚合酶可識(shí)別終止子，終止轉(zhuǎn)錄，將新生聚合酶可識(shí)別終止子，終止轉(zhuǎn)錄，將新生RNA鏈釋出，并離開模板鏈釋出，并離開模板DNA。RNA的轉(zhuǎn)錄有的轉(zhuǎn)錄有兩種終止機(jī)制兩種終止機(jī)制兩類終止子有共

46、同的兩類終止子有共同的DNA序列特征，在終止子序列特征，在終止子之前都有一段回文結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的之前都有一段回文結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的DNA以及以及轉(zhuǎn)錄出的轉(zhuǎn)錄出的RNA容易形成發(fā)夾形的莖環(huán)結(jié)構(gòu)，稱容易形成發(fā)夾形的莖環(huán)結(jié)構(gòu)，稱為為Gierer結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)Gierer結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)對(duì)對(duì)RNA聚合酶的滑動(dòng)是一種阻礙，聚合酶的滑動(dòng)是一種阻礙，聚合酶在此暫停，而不終止，當(dāng)聚合酶在此暫停，而不終止，當(dāng)因子滑向此區(qū)因子滑向此區(qū)域時(shí)，與聚合酶結(jié)合使域時(shí)，與聚合酶結(jié)合使Gierer結(jié)構(gòu)更趨于穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)更趨于穩(wěn)定，促使促使RNA鏈的釋放，于是轉(zhuǎn)錄終止鏈的釋放，于是轉(zhuǎn)錄終止（三）（三）RNA合成的終止合成的終止DNA的終止子結(jié)構(gòu)

47、的終止子結(jié)構(gòu)Gierer結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)依賴于依賴于因子的終止因子的終止不依賴于不依賴于因子的終止因子的終止RNA的的Gierer終止序列終止序列DNA終止區(qū)域轉(zhuǎn)錄出的新生終止區(qū)域轉(zhuǎn)錄出的新生RNA形成發(fā)卡式結(jié)形成發(fā)卡式結(jié)構(gòu)，會(huì)阻止聚合酶前進(jìn)。構(gòu)，會(huì)阻止聚合酶前進(jìn)。 這種終止又稱為不依賴于蛋白因子的終止，當(dāng)這種終止又稱為不依賴于蛋白因子的終止，當(dāng)RNA聚合酶移動(dòng)到聚合酶移動(dòng)到特定的特定的DNA序列時(shí)合成即告終序列時(shí)合成即告終止止，這一特定，這一特定DNA序列稱為終止子（強(qiáng)終止子）序列稱為終止子（強(qiáng)終止子）1.由由DNA終止信號(hào)而發(fā)生的合成終止終止信號(hào)而發(fā)生的合成終止通過分析產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)通過分析產(chǎn)物

48、的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn):終止子上游為一終止子上游為一富含富含G-C的回文結(jié)構(gòu)的回文結(jié)構(gòu)，這段，這段DNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA容易形成阻礙聚合酶滑動(dòng)的容易形成阻礙聚合酶滑動(dòng)的發(fā)卡結(jié)構(gòu)發(fā)卡結(jié)構(gòu)；終止子前有終止子前有polyA，因此轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的，因此轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA3端為寡聚端為寡聚U，從而形成不穩(wěn)定的，從而形成不穩(wěn)定的UA配對(duì)區(qū)域配對(duì)區(qū)域，這兩種結(jié)構(gòu)特征決定了轉(zhuǎn)錄的終止。這兩種結(jié)構(gòu)特征決定了轉(zhuǎn)錄的終止。因此終止子結(jié)構(gòu)為富含因此終止子結(jié)構(gòu)為富含GC的回文結(jié)構(gòu)和緊接的的回文結(jié)構(gòu)和緊接的一段一段polyT序列序列2.依賴于蛋白因子的終止依賴于蛋白因子的終止這種終止機(jī)制除特定的終止位點(diǎn)序列外，這種終止機(jī)制除特定

49、的終止位點(diǎn)序列外，還需要一種蛋白因子還需要一種蛋白因子因子，因此稱為因子，因此稱為依賴依賴因子的終止因子的終止 因子是一個(gè)六聚體蛋白，在因子是一個(gè)六聚體蛋白，在RNA合成起合成起始以后，始以后，因子即附著在新生的因子即附著在新生的RNA鏈上，鏈上，靠靠ATP水解產(chǎn)生的能量，沿著水解產(chǎn)生的能量，沿著53方向方向朝朝RNA聚合酶移動(dòng)。聚合酶移動(dòng)。到達(dá)到達(dá)RNA的的3-OH端后取代了暫停在終止端后取代了暫停在終止位點(diǎn)上的位點(diǎn)上的RNA聚合酶，并從模板和酶上釋聚合酶，并從模板和酶上釋放放RNA，完成轉(zhuǎn)錄過程。，完成轉(zhuǎn)錄過程。The r transcription terminator，RNA trea

50、d trough the “ring”多聚多聚U發(fā)夾結(jié)構(gòu)發(fā)夾結(jié)構(gòu)Rho-independent terminator contains a short inverted repeat (20 bp) and a stretch of 8 A:T base pairs. Weakest base pairing: A:U make the DNA-RNA dissociation easier三三.RNA轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄后加工以上討論的是以上討論的是RNA合成的一般過程合成的一般過程,各種各種RNA的合成還有其特點(diǎn)的合成還有其特點(diǎn).通常在細(xì)胞核中合成的是各種通常在細(xì)胞核中合成的是各種RNA的的前體

51、前體, 前體前體RNA再進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)再進(jìn)入細(xì)胞質(zhì),經(jīng)過修飾經(jīng)過修飾加工轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的成熟加工轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的成熟RNAmRNAtRNArRNA 原核生物的結(jié)構(gòu)基因是連續(xù)編碼序列，原核原核生物的結(jié)構(gòu)基因是連續(xù)編碼序列，原核生物沒有核膜，轉(zhuǎn)錄和翻譯是相偶聯(lián)的，往生物沒有核膜，轉(zhuǎn)錄和翻譯是相偶聯(lián)的，往往轉(zhuǎn)錄還未完成，翻譯已經(jīng)開始了。往轉(zhuǎn)錄還未完成，翻譯已經(jīng)開始了。(一一) mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工的轉(zhuǎn)錄后加工因此，原核生物因此，原核生物轉(zhuǎn)錄出的轉(zhuǎn)錄出的mRNA不需不需加工修飾加工修飾。原核原核mRNA5 端和端和3 端沒有特殊結(jié)構(gòu)，基端沒有特殊結(jié)構(gòu)，基因內(nèi)部沒有內(nèi)含子因內(nèi)部沒有內(nèi)含子。.在真核生物的基因中在真核

52、生物的基因中,編碼蛋白質(zhì)的信息區(qū)往編碼蛋白質(zhì)的信息區(qū)往往被非信息區(qū)隔開往被非信息區(qū)隔開,信息區(qū)稱為信息區(qū)稱為外顯子外顯子,非信息區(qū)非信息區(qū)稱為稱為內(nèi)含子內(nèi)含子。在轉(zhuǎn)錄時(shí)通常將內(nèi)含子一并轉(zhuǎn)錄。在轉(zhuǎn)錄時(shí)通常將內(nèi)含子一并轉(zhuǎn)錄,因此得到的因此得到的mRNA也含有非編碼的內(nèi)含也含有非編碼的內(nèi)含子子 真核生物真核生物mRNA的具有如下特征的具有如下特征:.真核生物真核生物mRNA 5 端存在帽子結(jié)構(gòu)端存在帽子結(jié)構(gòu).真核生物真核生物mRNA 3 端有端有poly(A) 尾巴尾巴(一一) mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工的轉(zhuǎn)錄后加工因此因此mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工的轉(zhuǎn)錄后加工有以下三點(diǎn)有以下三點(diǎn)(一一) mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工的轉(zhuǎn)錄后加工1.加帽：加帽：mRNA的加帽反應(yīng)是在轉(zhuǎn)錄開的加帽反應(yīng)是在轉(zhuǎn)錄開始就進(jìn)行的始就進(jìn)行的, 加帽酶通常附著在加帽酶通常附著在RNA聚合聚合酶的尾巴上酶的尾巴上,當(dāng)當(dāng)mRNA一旦轉(zhuǎn)錄出來一旦轉(zhuǎn)錄出來,即進(jìn)即進(jìn)行加帽反應(yīng)行加帽反應(yīng)2.加尾：加尾：Poly （A）尾巴是轉(zhuǎn)錄后在核內(nèi)加）尾巴是轉(zhuǎn)錄后在核內(nèi)加上的上的。轉(zhuǎn)錄后的。轉(zhuǎn)