11RNA的生物合成

1、第十一章第十一章RNA的生物合成的生物合成模板和酶模板和酶以以DNADNA為模板合成為模板合成RNARNA的過程的過程以以RNARNA為模板合成為模板合成RNARNA的過程的過程RNARNA的轉(zhuǎn)錄后加工的轉(zhuǎn)錄后加工第一節(jié)第一節(jié)模板和酶模板和酶復(fù)制復(fù)制轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄模板模板原料原料酶酶產(chǎn)物產(chǎn)物配對配對方向方向化學(xué)鍵化學(xué)鍵引物引物兩股鏈均復(fù)制兩股鏈均復(fù)制dNTPDNA聚合酶聚合酶子代雙鏈子代雙鏈DNAAT，GC53磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 需要需要模板鏈復(fù)制模板鏈復(fù)制NTPRNA聚合酶聚合酶mRNA，tRNA，rRNAAU，GC，TA5353磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 不需要不需要一、轉(zhuǎn)錄模板一、轉(zhuǎn)錄模板轉(zhuǎn)錄的不

2、對稱性轉(zhuǎn)錄的不對稱性：在：在RNA的合成中，的合成中，DNA的二條鏈中僅有一條鏈可作為轉(zhuǎn)錄的模板，的二條鏈中僅有一條鏈可作為轉(zhuǎn)錄的模板，稱為轉(zhuǎn)錄的不對稱性。（稱為轉(zhuǎn)錄的不對稱性。（半不對稱轉(zhuǎn)錄半不對稱轉(zhuǎn)錄）模板鏈模板鏈（無意義鏈，負(fù)鏈）：在（無意義鏈，負(fù)鏈）：在RNA的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)錄中，用作模板的錄中，用作模板的DNA鏈稱為模板鏈。鏈稱為模板鏈。編碼鏈編碼鏈（有義鏈，正鏈）在（有義鏈，正鏈）在RNA的轉(zhuǎn)錄中，的轉(zhuǎn)錄中，模板鏈的互補(bǔ)模板鏈的互補(bǔ)DNA鏈稱為編碼鏈。鏈稱為編碼鏈。5 5 3 3 3 3 5 5 模板鏈模板鏈編碼鏈編碼鏈結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因能轉(zhuǎn)錄出能轉(zhuǎn)錄出RNA的的DNA區(qū)段區(qū)段模板鏈模板鏈編

3、碼鏈編碼鏈 轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向G C A G T A C A T G T C533C G T C A T G T A C A G5DNA模板鏈編碼鏈轉(zhuǎn)錄RNAG C A G U A C A U G U C53轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA的堿基序列，除了的堿基序列，除了T變變U 外，其余與編碼鏈相同。外，其余與編碼鏈相同。二、二、RNARNA聚合酶聚合酶n1 ATPn2 CTPn3 GTPn4 UTPRNA聚合酶聚合酶DNA模板模板RNA +（n1+n2+n3+n4)PPi亞基組成：亞基組成：a a2 2bbbbws ws = = a a2 2bbbbw w + + s s 全酶全酶 核心酶核心酶亞基：

4、亞基：識(shí)別識(shí)別DNA上轉(zhuǎn)錄的起始部位，從而上轉(zhuǎn)錄的起始部位，從而引導(dǎo)全酶結(jié)合上去引導(dǎo)全酶結(jié)合上去核心酶：核心酶：解開前方的解開前方的DNA雙螺旋、雙螺旋、RNA鏈的鏈的延伸、恢復(fù)后面的延伸、恢復(fù)后面的DNA雙螺旋雙螺旋此外，每個(gè)此外，每個(gè)RNA聚合酶還含有聚合酶還含有2個(gè)個(gè)Zn離子。離子。1.原核生物的原核生物的RNA聚合酶聚合酶五種亞基的功能分別為五種亞基的功能分別為 亞基：亞基：與啟動(dòng)子結(jié)合功能。與啟動(dòng)子結(jié)合功能。 亞基亞基：含催化部位，起催化作用，：含催化部位，起催化作用， 催化形成磷酸二酯鍵。催化形成磷酸二酯鍵。 亞基亞基：與：與DNA模板結(jié)合功能。模板結(jié)合功能。 亞基：亞基：識(shí)別起始

5、位點(diǎn)。識(shí)別起始位點(diǎn)。 w w亞基：在全酶中存在，功能不清楚。亞基：在全酶中存在，功能不清楚。大腸桿菌RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)示意圖s sa aa ab bb b核心酶核心酶( (2 2 ) )起始因子起始因子全酶全酶( ( s s) )2.2.真核生物的真核生物的RNARNA聚合酶聚合酶 5S-rRNAtRNA、snRNA種類種類 對鵝膏蕈堿對鵝膏蕈堿 的反應(yīng)的反應(yīng)耐受耐受極敏感極敏感中度敏感中度敏感45S-rRNAhnRNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 核仁核仁 核質(zhì)核質(zhì) 核質(zhì)核質(zhì)存在部位存在部位 RNA聚合酶聚合酶、都由多個(gè)都由多個(gè)亞基組成。有些亞基是三種酶所共有。亞基組成。有些亞基是三種酶所共有。 mRN

6、A是各種是各種RNA中壽命最短、中壽命最短、最不穩(wěn)定的，需經(jīng)常重新合成。因此最不穩(wěn)定的，需經(jīng)常重新合成。因此RNA聚合酶聚合酶是三種酶中最活躍的。是三種酶中最活躍的。RNA聚合酶的特點(diǎn)：聚合酶的特點(diǎn)：1、反應(yīng)底物：、反應(yīng)底物：NTP，DNA為模板、為模板、Mg2+促進(jìn)促進(jìn)聚合反應(yīng)。聚合反應(yīng)。 RNA聚合酶不需要引物，合成方向聚合酶不需要引物，合成方向53 。2、利福平利福平抑制原核生物抑制原核生物RNA聚合酶活性；聚合酶活性； -鵝膏蕈堿鵝膏蕈堿抑制真核生物抑制真核生物RNA聚合酶活性。聚合酶活性。三、酶與模板的辨認(rèn)結(jié)合三、酶與模板的辨認(rèn)結(jié)合 原核生物一個(gè)轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個(gè)轉(zhuǎn)錄原核生物一個(gè)轉(zhuǎn)錄

7、區(qū)段可視為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，稱為單位，稱為操縱子操縱子，包括若干個(gè)包括若干個(gè)結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因及其及其上游的上游的調(diào)控序列調(diào)控序列。上游序列上游序列位于起始點(diǎn)左邊（位于起始點(diǎn)左邊（5）的）的DNA序列，序列，記數(shù)為記數(shù)為“”。下游序列下游序列位于起始點(diǎn)右邊（位于起始點(diǎn)右邊（3）的）的DNA序列，序列，記數(shù)為記數(shù)為“”。啟動(dòng)子啟動(dòng)子是是DNA鏈上的一段能被鏈上的一段能被RNA聚合酶聚合酶識(shí)別、結(jié)合并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的區(qū)域識(shí)別、結(jié)合并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的區(qū)域。是調(diào)控轉(zhuǎn)錄的是調(diào)控轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵部位。關(guān)鍵部位。 啟動(dòng)子位于基因上游，分兩類：啟動(dòng)子位于基因上游，分兩類：RNA聚合聚合酶直接識(shí)別型啟動(dòng)子和蛋白質(zhì)因子輔助酶直接識(shí)別型啟

8、動(dòng)子和蛋白質(zhì)因子輔助RNA聚合酶識(shí)別型啟動(dòng)子。聚合酶識(shí)別型啟動(dòng)子。5335調(diào)控序列結(jié)構(gòu)基因RNA-pol 原核生物啟動(dòng)子原核生物啟動(dòng)子5335-50-40-30-20-10110開始轉(zhuǎn)錄-10 區(qū)T A T A A T A T A T T A(Pribnow box)-35 區(qū)T T G A C A A A C T G T保守序列 N17TTAACTN7AN16TATGATN7AN17TATGTTN6AN16TATAATN7AN18TACTGTN6ATTTACATTTACATTGACATTGATACTGACGtrptRNATrplacrec Aara區(qū)區(qū)3510+1最大一致性TTGACATAT

9、AATx/4538 36 2937 37 2840 25 3041 29 44 原核生物啟動(dòng)子原核生物啟動(dòng)子35區(qū)：區(qū)：一致性序列為一致性序列為TTGACA是是RNA-pol的的辨認(rèn)位點(diǎn)辨認(rèn)位點(diǎn)10區(qū)：區(qū)：一致性序列為一致性序列為TATAAT又叫又叫Pribnowbox是是RNA-pol的的結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合 真核生物啟動(dòng)子真核生物啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)基因GCGCCAATTATA內(nèi)含子外顯子外顯子轉(zhuǎn)錄起始CAAT盒GC盒增強(qiáng)子順式作用元件TATA盒 (Hogness box)2575 順式作用元件順式作用元件真核生物結(jié)構(gòu)基因上游的調(diào)控區(qū)真核生物

10、結(jié)構(gòu)基因上游的調(diào)控區(qū)存在的一致性存在的一致性DNA序列。（增強(qiáng)子、序列。（增強(qiáng)子、TATA, GC等等)反式作用因子反式作用因子直接或間接辨認(rèn)、結(jié)合順式作用直接或間接辨認(rèn)、結(jié)合順式作用元件并影響其功能的蛋白質(zhì)。元件并影響其功能的蛋白質(zhì)。(轉(zhuǎn)錄因轉(zhuǎn)錄因子）子）DTATAABDNATATAFERNA聚合酶聚合酶反式作用因子反式作用因子（轉(zhuǎn)錄因子）（轉(zhuǎn)錄因子）各種調(diào)節(jié)序列各種調(diào)節(jié)序列-順式作用元件順式作用元件 第二節(jié)第二節(jié) 以以DNADNA為模板為模板合成合成RNARNA的過程的過程一、轉(zhuǎn)錄起始一、轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始需解決轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問題兩個(gè)問題： 1 、RNA聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在聚合酶必須準(zhǔn)

11、確地結(jié)合在 轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域 2 、DNA雙鏈解開，使其中的一條雙鏈解開，使其中的一條 鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板1 1、原核生物的轉(zhuǎn)錄起始、原核生物的轉(zhuǎn)錄起始2 2 DNADNA雙鏈解開，形成雙鏈解開，形成轉(zhuǎn)錄空泡轉(zhuǎn)錄空泡1 1 RNARNA聚合酶全酶聚合酶全酶 ( (a a2 2bbbb s s) ) 與模板結(jié)合與模板結(jié)合 3 3 在在RNARNA聚合酶作用下聚合酶作用下 發(fā)生第一次聚合反應(yīng)發(fā)生第一次聚合反應(yīng) 5 -pppGpN OH + ppiRNApol - DNA - pppGpN- OH s spppGNTPpppGpN - OHppi起始復(fù)合物起始復(fù)合物

12、: :5-pppG -OH + NTP2 2、真核生物的真核生物的轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始 RNA聚合酶與模板聚合酶與模板DNA的結(jié)合需一系列的結(jié)合需一系列轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子( TF )的參與的參與。反式作用因子中，直接反式作用因子中，直接或間接結(jié)合或間接結(jié)合RNA聚合酶的，則稱為聚合酶的，則稱為轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子真核生物的轉(zhuǎn)錄起始上游區(qū)段比原核生真核生物的轉(zhuǎn)錄起始上游區(qū)段比原核生物多樣化，轉(zhuǎn)錄起始時(shí)，物多樣化，轉(zhuǎn)錄起始時(shí)，RNA-pol不直接結(jié)不直接結(jié)合模板，其起始過程比原核生物復(fù)雜。合模板，其起始過程比原核生物復(fù)雜。參與參與RNA-pol轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄的TF 蛋白激酶活性，使蛋白激酶活性，使CTD磷磷酸化

13、酸化TFHATPase57（a a） 34（b b）TFE解螺旋酶解螺旋酶30，74TFF促進(jìn)促進(jìn)RNA-pol結(jié)合及作結(jié)合及作為其他因子結(jié)合的橋梁為其他因子結(jié)合的橋梁33TFB穩(wěn)定穩(wěn)定TFD-DNA復(fù)合物復(fù)合物12，19，35TFA輔助輔助TBP-DNA結(jié)合結(jié)合TAF*結(jié)合結(jié)合TATA盒盒TBP* 38TFD功功能能亞基組成，分子量亞基組成，分子量(kD)轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子蛋白激酶活性，使蛋白激酶活性，使CTD磷磷酸化酸化TFHATPase57（a a） 34（b b）TFE解螺旋酶解螺旋酶30，74TFF促進(jìn)促進(jìn)RNA-pol結(jié)合及作結(jié)合及作為其他因子結(jié)合的橋梁為其他因子結(jié)合的橋梁33TFB

14、穩(wěn)定穩(wěn)定TFD-DNA復(fù)合物復(fù)合物12，19，35TFA輔助輔助TBP-DNA結(jié)合結(jié)合TAF*結(jié)合結(jié)合TATA盒盒TBP* 38TFD功功能能亞基組成，分子量亞基組成，分子量(kD)轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子POL-TFFAB形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物物POL-TFFHETBPTAFTFD-A-B-DNA復(fù)合物復(fù)合物TATAABTBPTAFTATAHECTD-PPIC組裝完成，組裝完成，TFH使使CTD磷酸化磷酸化二、轉(zhuǎn)錄延長二、轉(zhuǎn)錄延長1 、s s 亞基脫落，亞基脫落，RNA pol 聚合酶核心酶變聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，在構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，在DNA模板上模板上35方方向前移；向前

15、移； 2 、在、在核心酶核心酶作用下，作用下，NTP逐個(gè)加到逐個(gè)加到RNA鏈的鏈的3-OH端，端，RNA鏈沿鏈沿53延伸。延伸。(NMP) n + NTP (NMP) n+1 + PPi DNA上的解螺旋區(qū)：在上的解螺旋區(qū)：在RNA鏈延伸的同鏈延伸的同時(shí)，時(shí)，RNA聚合酶繼續(xù)解開它前方的聚合酶繼續(xù)解開它前方的DNA雙雙螺旋，暴露出新的模板鏈，而后面被解開螺旋，暴露出新的模板鏈，而后面被解開的兩條的兩條DNA單鏈又重新形成雙螺旋，單鏈又重新形成雙螺旋，DNA上的解螺旋區(qū)保持約上的解螺旋區(qū)保持約17個(gè)堿基對的長度。個(gè)堿基對的長度。 RNA-DNA雜交區(qū)：剛合成出來的雜交區(qū)：剛合成出來的RNA鏈與解

16、鏈與解開的開的DNA模板鏈之間可形成一小段模板鏈之間可形成一小段RNA-DNA雜交雜交區(qū)，長度約區(qū)，長度約12bp。隨著核心酶的移動(dòng)，雜交區(qū)也隨著核心酶的移動(dòng)，雜交區(qū)也往前延伸，保持著固定一小段。往前延伸，保持著固定一小段。 轉(zhuǎn)錄復(fù)合物轉(zhuǎn)錄復(fù)合物 :RNA-pol (核心酶核心酶) DNA RNA解鏈解鏈復(fù)鏈復(fù)鏈負(fù)超螺旋負(fù)超螺旋正超螺旋正超螺旋5 3 DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的現(xiàn)象原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的現(xiàn)象核糖體核糖體RNARNA聚合酶聚合酶RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體核小體真真核核生生物物轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄錄延延長長中中的的核核小小體體移移位位現(xiàn)現(xiàn)象象轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向三三 、轉(zhuǎn)錄終止、

17、轉(zhuǎn)錄終止- RNA聚合酶在聚合酶在DNA模板上停止前進(jìn)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)模板上停止前進(jìn)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來。鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來。終止子終止子- 在在DNA分子上（基因末端）提供轉(zhuǎn)錄停分子上（基因末端）提供轉(zhuǎn)錄停止信號(hào)的止信號(hào)的DNA序列，它能使序列，它能使RNA聚合酶停止聚合酶停止合成合成RNA并釋放出并釋放出RNA。 DNA模板上靠近終止處，有些模板上靠近終止處，有些特殊的堿基序列特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄出出RNA后，后，RNA產(chǎn)物形成產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)特殊的結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄。來終止轉(zhuǎn)錄。1 1、原核生物的轉(zhuǎn)錄終止、原核生物的轉(zhuǎn)錄終止(1) 依賴依賴 因子因子(Rho) 的

18、轉(zhuǎn)錄終止的轉(zhuǎn)錄終止(弱終止子弱終止子)(2)不依賴不依賴 因子因子的轉(zhuǎn)錄終止的轉(zhuǎn)錄終止(強(qiáng)終止子強(qiáng)終止子)因子（終止因子）因子（終止因子）協(xié)助協(xié)助RNA聚合酶識(shí)別終止信號(hào)，它聚合酶識(shí)別終止信號(hào)，它能與能與RNA聚合酶結(jié)合但不是酶的組分，它的作用是阻止聚合酶結(jié)合但不是酶的組分，它的作用是阻止RNA聚合酶向前移動(dòng)，于是轉(zhuǎn)錄終止，并釋放出已轉(zhuǎn)錄聚合酶向前移動(dòng)，于是轉(zhuǎn)錄終止，并釋放出已轉(zhuǎn)錄完成的完成的RNA鏈。鏈。A T PA T P依賴依賴 因子因子(Rho) 的轉(zhuǎn)錄終止的轉(zhuǎn)錄終止5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.35

19、UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3RNA 5 TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT.3 DNA UUUU.UUUU.5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3莖環(huán)莖環(huán)(stem-loop)/發(fā)夾發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)大腸桿菌兩類終止子的回文結(jié)構(gòu)大腸桿菌兩類終止子的回文結(jié)構(gòu)不依賴于不依賴于Rho（ ）的終止子的終止子依賴于依賴于Rho（ ）的終止子的終止子富

20、含富含G-C系列系列U2 2、真核生物的轉(zhuǎn)錄終止、真核生物的轉(zhuǎn)錄終止 和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)5 -AAUAAA-5 -AAUAAA-Poly (A)mRNA核酸酶核酸酶-GUGUGUGAATAAA GTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)5533RNA-polRNARNA合成過程合成過程起始起始雙鏈雙鏈DNA局部解開局部解開磷酸二酯磷酸二酯鍵形成鍵形成終止階段終止階段解鏈區(qū)到達(dá)解鏈區(qū)到達(dá)基因終點(diǎn)基因終點(diǎn)延長階段延長階段5 3 s s RNA 啟動(dòng)子（啟動(dòng)子（promoter) 終止子終止子(terminator)5 s sRNA聚合酶聚合酶s s5 s s3 5 3 5

21、 5 3 離開離開 第三節(jié)第三節(jié) 以以RNARNA為模板為模板合成合成RNARNA的過程的過程（1）其單鏈）其單鏈RNA可充當(dāng)可充當(dāng)mRNA，利用寄主中的利用寄主中的核糖體合成外殼蛋白和復(fù)制酶的核糖體合成外殼蛋白和復(fù)制酶的亞基。亞基。（2）復(fù)制酶的）復(fù)制酶的亞基可與來自寄主細(xì)胞的亞基亞基可與來自寄主細(xì)胞的亞基 自動(dòng)裝配成自動(dòng)裝配成RNA復(fù)制酶復(fù)制酶，進(jìn)行，進(jìn)行RNA的復(fù)的復(fù)制，以分子中單鏈制，以分子中單鏈RNA為模板（正鏈），復(fù)為模板（正鏈），復(fù)制出一條新的制出一條新的RNA鏈（負(fù)鏈），再復(fù)制出鏈（負(fù)鏈），再復(fù)制出正正鏈鏈，與外殼蛋白組裝成新的噬菌體顆粒，與外殼蛋白組裝成新的噬菌體顆粒。 某些

22、某些RNARNA病毒可以以自身病毒可以以自身RNARNA為模板進(jìn)行復(fù)為模板進(jìn)行復(fù)制制RNA（正鏈）正鏈）RNA（正鏈）正鏈）RNA（負(fù)鏈）負(fù)鏈）RNA（負(fù)鏈）負(fù)鏈）RNA（正鏈）正鏈）RNA復(fù)制酶復(fù)制酶RNA復(fù)制酶復(fù)制酶組裝組裝RNA（正鏈）正鏈）外殼蛋白外殼蛋白病毒粒子病毒粒子病毒病毒RNA復(fù)制復(fù)制：模板鏈模板鏈模板鏈模板鏈 第四節(jié)第四節(jié) RNARNA的轉(zhuǎn)錄后加工的轉(zhuǎn)錄后加工 在細(xì)胞內(nèi)，由在細(xì)胞內(nèi)，由RNA聚合酶合成的聚合酶合成的原初轉(zhuǎn)錄物往往需要一系列的變化，原初轉(zhuǎn)錄物往往需要一系列的變化，包括鏈的裂解、包括鏈的裂解、5 和和3 末端的切除和特末端的切除和特殊結(jié)構(gòu)的形成、核苷的修飾、以及拼

23、殊結(jié)構(gòu)的形成、核苷的修飾、以及拼接和編輯等過程，才轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓慕雍途庉嫷冗^程，才轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓腞NA分子。此過程總稱為分子。此過程總稱為RNA的成熟的成熟或稱為或稱為RNA的轉(zhuǎn)錄后加工。的轉(zhuǎn)錄后加工。幾種主要的加工方式幾種主要的加工方式 ：1、剪、剪 接接 (splice)2、剪、剪 切切 (clavage )3、堿、堿 基基 修修 飾飾4、添、添 加加一、一、mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工的轉(zhuǎn)錄后加工1、mRNA前體的一般加工前體的一般加工 5 端形成端形成 帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)(m7GpppNmp )，功能：與翻功能：與翻譯的起始識(shí)別有關(guān)，防止譯的起始識(shí)別有關(guān)，防止5 端被水解。端被水解。 3 端加上端加

24、上多聚腺苷酸尾巴多聚腺苷酸尾巴(poly A)，功能：維持功能：維持mRNA穩(wěn)定性，保持模板活性，穩(wěn)定性，保持模板活性，20-200bp長。長。 內(nèi)部內(nèi)部甲基化甲基化(m6A)，功能：可能對功能：可能對mRNA前體加工前體加工起識(shí)別作用。起識(shí)別作用。NNHNN+NH2OCH3H2COOHOHOCH2OPOO-POOO-OO-OOPPOOO-ONORRH，CH3帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)（m7GpppNmp ）：5 pppGp5 GpppGppppG ppi鳥苷酸鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶5 m7GpppGp甲基轉(zhuǎn)移酶甲基轉(zhuǎn)移酶SAM帽帽子子結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的生生成成5 ppGp磷酸酶磷酸酶 Pi2、真核生物、真核生物

25、 mRNA的剪接、編輯、再編碼的剪接、編輯、再編碼斷裂基因斷裂基因- -真核生物的結(jié)構(gòu)基因，由若干個(gè)真核生物的結(jié)構(gòu)基因，由若干個(gè)編碼區(qū)編碼區(qū)和和 非編碼區(qū)非編碼區(qū) 互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成。CABD外顯子外顯子-真核生物的結(jié)構(gòu)基因上，能夠?yàn)樘囟ǖ牡鞍踪|(zhì)真核生物的結(jié)構(gòu)基因上，能夠?yàn)樘囟ǖ牡鞍踪|(zhì)編碼的編碼的DNA序列（編碼序列）序列（編碼序列）。內(nèi)含子內(nèi)含子-真核生物的結(jié)構(gòu)基因上，不能為特定的蛋白真核生物的結(jié)構(gòu)基因上，不能為特定的蛋白質(zhì)編碼的質(zhì)編碼的DNA序列（非編碼序列）。序列（非編碼序列）。剪接作用：剪接作用：切除內(nèi)含子，拼接外顯子的過程。切除內(nèi)含子，拼接外顯子的過

26、程。轉(zhuǎn)酯反應(yīng)：轉(zhuǎn)酯反應(yīng)：磷酸二酯鍵斷裂，并在其它位置重磷酸二酯鍵斷裂，并在其它位置重新形成新的磷酸二酯鍵的過程。新形成新的磷酸二酯鍵的過程。編輯：編輯： 改變改變RNA編碼序列的方式。編碼序列的方式。增加了基因增加了基因產(chǎn)物的多樣性。產(chǎn)物的多樣性。再編碼：再編碼：RNA編碼和讀碼方式的改變。可編碼和讀碼方式的改變?？上拼a突變等基因突變的危害。移碼突變等基因突變的危害。RNA編輯的不同類型和分布編輯的不同類型和分布 編輯類型編輯類型 機(jī)制機(jī)制 存在存在U的插入與刪除的插入與刪除 轉(zhuǎn)酯反應(yīng)轉(zhuǎn)酯反應(yīng) 錐蟲線粒體錐蟲線粒體mRNAC、A或或U的插入的插入 多頭絨孢菌線粒體的多頭絨孢菌線粒體的

27、mRNA和和tRNAG的插入的插入 RNA聚合酶重復(fù)轉(zhuǎn)錄聚合酶重復(fù)轉(zhuǎn)錄 副粘病毒的副粘病毒的P基因基因CU 酶促脫氫酶促脫氫 哺乳類腸的哺乳類腸的apoPtRNACU或或UC 脫氫或氨基化脫氫或氨基化 植物線粒體植物線粒體mRNA和和tRNA 牛心線粒體牛心線粒體tRNAA轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镮 脫氨脫氨 腦谷氨酸受體亞基腦谷氨酸受體亞基mRNA3、內(nèi)含子的類型、剪接方式及生物學(xué)意義內(nèi)含子的類型、剪接方式及生物學(xué)意義根據(jù)基因的類型和剪接的方式根據(jù)基因的類型和剪接的方式，把內(nèi)含子分為把內(nèi)含子分為4 4類。類。 I I：主要存在于線粒體、葉綠體及某些低等真主要存在于線粒體、葉綠體及某些低等真核生物的核生物

28、的 rRNA基因；基因；II II：發(fā)現(xiàn)于發(fā)現(xiàn)于真菌真菌線粒體、葉綠體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物線粒體、葉綠體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是是mRNA； IIIIII：需要拼接體幫助，需要拼接體幫助，是常見的形成套索結(jié)是常見的形成套索結(jié)構(gòu)后剪接，大多數(shù)構(gòu)后剪接，大多數(shù)mRNA基因有此類內(nèi)含子；基因有此類內(nèi)含子； IVIV：是是tRNA基因及其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中的內(nèi)基因及其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中的內(nèi)含子，剪接過程需酶及含子，剪接過程需酶及ATP。RNA的拼接方式的拼接方式 類型類型自我拼接自我拼接 類型類型自我拼接自我拼接 核核mRNAmRNA的拼的拼接體的拼接接體的拼接 核核tRNAtRNA的的酶促拼接酶促拼接pG-OH(ppG-OH,

29、pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)轉(zhuǎn)酯反應(yīng)第二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)第二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)UpAGpU外顯子外顯子1內(nèi)含子內(nèi)含子外顯子外顯子2G-OHUpUpGpA內(nèi)含子剪接的生物學(xué)意義內(nèi)含子剪接的生物學(xué)意義與生物發(fā)育和分化有關(guān)，是生物進(jìn)化的結(jié)果。與生物發(fā)育和分化有關(guān)，是生物進(jìn)化的結(jié)果。是基因表達(dá)調(diào)控的一種重要方式。是基因表達(dá)調(diào)控的一種重要方式。基因由模塊裝配而成，模塊間的間隔順序演變基因由模塊裝配而成，模塊間的間隔順序演變成內(nèi)含子。成內(nèi)含子。內(nèi)含子促進(jìn)了重組，避免重組錯(cuò)位造成的基因內(nèi)含子促進(jìn)了重組，避免重組錯(cuò)位造成的基因失活，增加基因組復(fù)雜性。失活，增加基因組復(fù)雜性。 內(nèi)含子和外顯子是相

30、對的內(nèi)含子和外顯子是相對的。 原核生物原核生物的的mRNA轉(zhuǎn)錄后轉(zhuǎn)錄后一般一般不需要不需要加工，轉(zhuǎn)錄的同時(shí)即進(jìn)行翻譯（半壽期加工，轉(zhuǎn)錄的同時(shí)即進(jìn)行翻譯（半壽期短）。亦有少數(shù)多順反子的短）。亦有少數(shù)多順反子的mRNA需要需要核酸酶切成小單位，然后再翻譯。核酸酶切成小單位，然后再翻譯。 原核生物可能為適應(yīng)快速生長的需要原核生物可能為適應(yīng)快速生長的需要在生物進(jìn)化過程中將內(nèi)含子丟掉了。在生物進(jìn)化過程中將內(nèi)含子丟掉了。二、二、tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工的轉(zhuǎn)錄后加工 原核與真核生物的原核與真核生物的tRNA轉(zhuǎn)錄后都需要加工。包括：轉(zhuǎn)錄后都需要加工。包括：（1）由核酸內(nèi)切酶）由核酸內(nèi)切酶切除前體上切除前體上3 和和5 端上多余的核苷酸；端上多余的核苷酸；（2）由核酸外切酶逐個(gè)在由核酸外切酶逐個(gè)在3 切去附加序列，進(jìn)行修剪。切去附加序列，進(jìn)行修剪。（3）3端添加端添加CCAOH序列，由核苷酰轉(zhuǎn)