第三章 RNA的轉(zhuǎn)錄

1引言2RNA聚合酶3啟動子與增強(qiáng)子4RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程5原核生物與真核生物mRNA的特征比較6終止和抗終止7內(nèi)含子的剪接、編輯及化學(xué)修飾第三章RNA的轉(zhuǎn)錄1.1中心法則1.2轉(zhuǎn)錄和翻譯1.3轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的類型1.4DNA轉(zhuǎn)錄序列的區(qū)分1.5基因表達(dá)盒結(jié)構(gòu)組成1引言—幾個基本概念(1)DNA序列是遺傳信息的貯存者，通過自主復(fù)制得到永存；(2)DNA通過轉(zhuǎn)錄生成RNA;(3)含遺傳信息的mRNA通過翻譯生成蛋白質(zhì)來控制生命現(xiàn)象；(4)同時某些RNA可以通過逆轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳到DNA；(5)某些RNA自身還可進(jìn)行復(fù)制使其遺傳信息得以永存。1.1中心法則

(centraldogma)

1.2轉(zhuǎn)錄和翻譯(transcription&translation)

轉(zhuǎn)錄：從DNA到RNA的過程，基因表達(dá)的核心步驟。

翻譯：從RNA到蛋白質(zhì)的過程，基因表達(dá)的最終目的。轉(zhuǎn)錄(transcription)是生物體以DNA為模板合成RNA的過程。轉(zhuǎn)錄RNADNA

復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別

◆信使RNA(messengerRNA,mRNA)

◆轉(zhuǎn)移RNA(transferRNA,tRNA)

◆核糖體RNA(ribosomalRNA,rRNA)

◆其他一些小RNA（smallRNA,sRNA)

1.3轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物類型編碼鏈（codingstrand）或有意義鏈（sensestrand)：與RNA序列相同的那條DNA鏈模板鏈（templatestrand）或稱反義鏈（antisensestrand)：據(jù)堿基互補(bǔ)原則指導(dǎo)RNA合成的那條DNA鏈1.4DNA轉(zhuǎn)錄序列的區(qū)分

不對稱轉(zhuǎn)錄

(asymmetrictranscription)

雙鏈DNA分子上分布著很多基因，并不是所有基因的轉(zhuǎn)錄均在同一條DNA單鏈上，而是一些基因在這條單鏈轉(zhuǎn)錄，另一些基因的轉(zhuǎn)錄在另一條單鏈上，DNA雙鏈一次只有一條鏈(或某一區(qū)段)可作為模板轉(zhuǎn)錄，稱之為不對稱轉(zhuǎn)錄。

在DNA分子雙鏈上某一區(qū)段，一股鏈可轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄；模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一單鏈上。RNApolymeraeseRNA聚合酶（RNApolymerase);啟動子(Promoter);轉(zhuǎn)錄起始點(startpoint);終止子(Terminator);上游(Upstream);下游（Downstream);近端(proximal);遠(yuǎn)端(distal)1.5基因表達(dá)盒結(jié)構(gòu)組成轉(zhuǎn)錄起始于RNA聚合酶和啟動子(promoter)結(jié)合之后，轉(zhuǎn)錄起始的第一個堿基稱為轉(zhuǎn)錄起始點(startpoint)。在RNA聚合酶的作用下合成RNA，至終止子(terminator)終止。由啟動子到終止子之間的序列稱為轉(zhuǎn)錄單位(transcriptionunit)。轉(zhuǎn)錄起始點前面的序列稱為上游序列(upstream)，后面的序列稱為下游序列(downstream)。2.1原核生物RNA聚合酶2.2真核生物RNA聚合酶2RNA聚合酶2.1原核生物RNA聚合酶2.1.1細(xì)菌RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)組成2.1.2細(xì)菌RNA聚合酶的形成過程2.1.3細(xì)菌RNA聚合酶的三維結(jié)構(gòu)2.1.1細(xì)菌RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)組成

有四種不同類型的亞基；

在不同的菌種之間，α、β和β`亞基的大小相似，但σ亞基的變化較大。Functions核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)轉(zhuǎn)錄起始階段轉(zhuǎn)錄延長階段亞基可能參與核心酶的組裝及啟動子的識別。并參與RNA聚合酶與一些轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子間的作用。亞基具有與底物（NTP及新生的RNA鏈）結(jié)合的能力?！瘉喕赡芘c模板結(jié)合。亞基和’亞基提供了RNA聚合酶的活性中心，其一級結(jié)構(gòu)與真核生物RNA聚合酶大亞基有同源性。亞基的功能是幫助全酶識別啟動子并與之結(jié)合。亞基也可被看作一種輔助因子，因此又可稱為因子（sigmafactor）。2.1.2細(xì)菌RNA聚合酶的形成過程

α2+β→α2βα2β+β`→α2ββ`(coreenzyme)α2ββ`+σ→α2ββ`σ(Holoenzyme)

大腸桿菌RNA聚合酶的核心酶除含有4個多肽亞基外，還含有2個Zn原子有關(guān)RNA聚合酶的幾個知識點：只有全酶才能在正確位置起始轉(zhuǎn)錄。核心酶能在DNA模板上合成RNA，但不能在正確位置起始轉(zhuǎn)錄。亞基與核心酶結(jié)合疏松，很容易與核心酶分離。σ因子僅能保證細(xì)菌RNA聚合酶穩(wěn)定地結(jié)合到啟動子上，它通常在RNA鏈合成8~9個堿基后釋放。在某些細(xì)胞內(nèi)含有能識別不同啟動子的σ因子。2.1.3細(xì)菌RNA聚合酶的三維結(jié)構(gòu)2.2真核生物RNA聚合酶2.2.1

細(xì)胞核中RNA聚合酶的種類2.2.2

酵母RNA聚合酶Ⅱ的晶體結(jié)構(gòu)

2.2.1細(xì)胞核中RNA聚合酶的種類

酶細(xì)胞內(nèi)定位主要轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物相對活性RNA聚合酶I核仁rRNA，大多數(shù)snRNA50%~70%RNA聚合酶II核質(zhì)mRNA前體20%~40%RNA聚合酶III核質(zhì)tRNA、5SRNA和部分snRNA約10%但在細(xì)菌中，一種RNA聚合酶幾乎負(fù)責(zé)所有mRNA、tRNA和rRNA的合成。真核生物的RNA聚合酶的分子量都很大，由8至16個亞基組成。經(jīng)純化的RNA聚合酶具有以DNA為模板合成RNA的能力，但不能正確地選擇啟動子。目前尚不能完成RNA聚合酶的體外重建，無法確定哪些亞基是活性所必需的。酵母RNA聚合酶II晶體結(jié)構(gòu)的側(cè)面顯示DNA被一對鉗子夾住2.2.2酵母RNA聚合酶Ⅱ的晶體結(jié)構(gòu)3.1啟動子與增強(qiáng)子的定義

3.2啟動子與增強(qiáng)子的結(jié)構(gòu)比較

3.3啟動子與增強(qiáng)子的作用特點

3.3啟動子與增強(qiáng)子邊界及關(guān)鍵序列元件的實驗確定

3.4原核生物啟動子

3.5真核生物啟動子3啟動子與增強(qiáng)子3.1啟動子與增強(qiáng)子的定義啟動子(Promoter)：位于轉(zhuǎn)錄起始點附近，且為轉(zhuǎn)錄起始所必需的序列元件。能活化RNA聚合酶，使之與模板DNA準(zhǔn)確地相結(jié)合并具有轉(zhuǎn)錄起始的特異性。增強(qiáng)子(Enhancer)：位于離轉(zhuǎn)錄起始點較遠(yuǎn)的位置上，具有參與激活和增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄起始功能的序列元件。

Transcriptioniscontrolledbyapromoterandenhancer3.2啟動子與增強(qiáng)子的結(jié)構(gòu)比較3.3啟動子與增強(qiáng)子的作用特點3.3.1啟動子的作用特點（1）一個基因可同時擁有一個及以上啟動子（2）啟動子位置不定，一般在轉(zhuǎn)錄起始點上游。（3）可與增強(qiáng)子共同控制轉(zhuǎn)錄起始和強(qiáng)度。（4）發(fā)揮功能時除需RNA聚合酶外，還需轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子與啟動子區(qū)各種調(diào)控元件相互作用①可提高相應(yīng)基因轉(zhuǎn)錄效率，可遠(yuǎn)距離起作用，在基因的上游或下游都可；②作用與其序列的正反方向無關(guān)；③要有啟動子才能發(fā)揮作用；④必須與特定蛋白質(zhì)因子結(jié)合后才能發(fā)揮增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄的作用；⑤一般具有組織或細(xì)胞特異性。3.3.2增強(qiáng)子的作用特點

EnhanceractivityrequiresproximitytothepromoterAnenhancermayfunctionbybringingproteinsintothevicinityofthepromoter.AnenhancerdoesnotactonapromoterattheoppositeendofalonglinearDNA,butbecomeseffectivewhentheDNAisjoinedintoacirclebyaproteinbridge.AnenhancerandpromoteronseparatecircularDNAsdonotinteract,butcaninteractwhenthetwomoleculesarecatenated3.4啟動子與增強(qiáng)子邊界及關(guān)鍵序列元件的實驗確定以啟動子為例

邊界序列確定:

從一段特定的含有啟動子的DNA片段入手，從DNA的兩側(cè)不斷縮短長度直至短到停止產(chǎn)生活性的某一位置。Promoterboundariescanbedeterminedbymakingdeletionsthatprogressivelyremovemorematerialfromoneside.WhenonedeletionfailstopreventRNAsynthesisbutthenextstopstranscription,theboundaryofthepromotermustliebetweenthem.Promoterboundariesaredefinedbydeletions保守序列確定：A:對已知啟動子序列，可通過缺失或突變確定哪些堿基為必需；B:還可通過比較不同的啟動子間的同源比較，確定哪些序列為保守序列。

3.5原核生物啟動子3.5.1-10區(qū)和-35區(qū)的結(jié)構(gòu)特征3.5.2-10區(qū)和-35區(qū)間的間距與轉(zhuǎn)錄起始

3.5.3RNA聚合酶與啟動子區(qū)的識別

原核生物啟動子的結(jié)構(gòu)

在原核生物的啟動子中有4個區(qū)域：轉(zhuǎn)錄起始點、－10區(qū)、－35區(qū)、－10與－35之間的序列。

轉(zhuǎn)錄起始點

轉(zhuǎn)錄起始點在多數(shù)情況下為嘌呤，常見的序列為CAT，A為轉(zhuǎn)錄起始點。3.5.1-10區(qū)和-35區(qū)的結(jié)構(gòu)特征

-10區(qū)：TATA區(qū)（又稱Pribnowbox)T89A89T50A65A65T100-35區(qū)：TTGACA區(qū)

T82T84G78A65C54A45

這兩個區(qū)域是RNA聚合酶與啟動子的結(jié)合位點，能與σ因子相互識別。

---TTTACA----TATGTT----TTGACATATAAT(-35)(-10)

Lac啟動子的-10區(qū)和-35區(qū)

－10區(qū)在轉(zhuǎn)錄起始點的上游有一個6bp的保守序列，幾乎在目前已知的所有啟動子中均存在。保守序列的中心位于轉(zhuǎn)錄起始點上游約－10bp處，這一保守序列又稱為－10序列。其一致序列為TATAAT，又稱Pribnow框、結(jié)合位點，在RNA聚合酶的作用下首先解鏈。

－35區(qū)

在轉(zhuǎn)錄起始點上游－35bp處，有另一個保守序列，稱為－35序列。其保守序列為TTGACA，RNA聚合酶的σ因子可以識別該位點，所以稱為識別位點，RNA聚合酶首先與識別位點結(jié)合，然后與結(jié)合位點相互作用。

該區(qū)域是啟動子強(qiáng)弱的決定因素。3.5.2-10區(qū)和-35區(qū)間的間距與轉(zhuǎn)錄起始

最佳間距：

原核生物中，-10區(qū)與-35區(qū)之間距離約是16~19bp(90%)，少數(shù)15~20bp。少于15bp或大于20bp都會降低啟動子的活性，17bp最佳。該區(qū)域的堿基序列并不重要，但該距離的長短是至關(guān)重要的。適宜的距離可以為RNA聚合酶提供合適的空間結(jié)構(gòu)，便于轉(zhuǎn)錄的起始。

應(yīng)用：

1）正確認(rèn)識已有啟動子，分析其活性；2）據(jù)研究目的人工構(gòu)建啟動子。下降突變、上升突變

研究啟動子功能的主要方法是啟動子的突變。使啟動子的堿基序列發(fā)生變化，可以改變啟動的強(qiáng)弱，即增強(qiáng)或減弱該啟動子所控制的結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄。大多數(shù)突變是使啟動子的功能減弱或消失。這種突變稱為下降突變（downmutation）;

少數(shù)突變能使啟動子的功能增強(qiáng)，稱為上升突變（upmutation）。典型的原核生物的啟動子的結(jié)構(gòu)為：－35區(qū)、16～19bp的間隔區(qū)、－10區(qū)和轉(zhuǎn)錄起始點，－10區(qū)到轉(zhuǎn)錄起始點的距離為7bp。轉(zhuǎn)錄起始點左右的堿基也可影響轉(zhuǎn)錄的起始。例如，＋1至＋30的轉(zhuǎn)錄區(qū)可以影響RNA聚合酶對啟動子的清除，從而影響啟動子的強(qiáng)度。

3.5.3RNA聚合酶與啟動子區(qū)的識別

一般認(rèn)為，RNA聚合酶并不直接識別堿基對本身，而是通過氫鍵互補(bǔ)的方式加以識別。因此啟動子功能既受DNA序列影響，又受其構(gòu)象影響。

3.6真核生物啟動子

1.RNA聚合酶Ⅰ啟動子的結(jié)構(gòu)

RNA聚合酶Ⅰ的啟動子主要由兩部分組成的(bipartite)：核心啟動子（corepromoter）位于－45至＋20的區(qū)域內(nèi)，足以使轉(zhuǎn)錄起始。上游調(diào)控元件（upsreamcontrolelement）位于－180至－107，可提高轉(zhuǎn)錄起始效率。RNA聚合酶Ⅱ啟動子的結(jié)構(gòu)RNA聚合酶Ⅱ主要負(fù)責(zé)編碼蛋白質(zhì)和部分核內(nèi)小rRNA（smallnuclearRNA，snRNA）的基因的轉(zhuǎn)錄，其啟動子結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜。RNA聚合酶Ⅱ單獨(dú)并不能起始轉(zhuǎn)錄，必須和其他的輔助因子共同作用形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物才能起始轉(zhuǎn)錄。-25~-35區(qū)含TATA序列(TATAbox)-70~-80區(qū)含CCAAT序列(CAATbox)在-80~-110區(qū)含有GCCACCC或GGGCGGG序列（GCbox)另：上游啟動子元件(UPE),或上游激活序列(UAS)3.6.1RNA聚合酶Ⅱ啟動子的結(jié)構(gòu)特征-25~-35區(qū)控制起始；-70~-80區(qū)、-80~-110區(qū)、增強(qiáng)子區(qū)都是控制起始效率3.6.2真核生物啟動子與轉(zhuǎn)錄起始3.RNA聚合酶Ⅲ啟動子的結(jié)構(gòu)RNA聚合酶Ⅲ轉(zhuǎn)錄5SrRNA、tRNA和部分snRNA。這三種啟動子的結(jié)構(gòu)是不同的，RNA聚合酶Ⅲ也必須和其他的輔助因子共同作用，才能識別不同的啟動子。5SrRNA和tRNA基因的啟動子位于轉(zhuǎn)錄起始點的下游，稱為內(nèi)部啟動子（internalpromoter）。snRNA基因的啟動子位于轉(zhuǎn)錄起始點的上游，和其他基因的啟動子比較相似。4RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程4.1轉(zhuǎn)錄的起始4.2RNA鏈延伸4.3轉(zhuǎn)錄的終止起始(Initiation)延伸(Elongation)終止(Termination)轉(zhuǎn)錄分三個階段進(jìn)行RNApolymerasecatalyzestranscription:RNA在轉(zhuǎn)錄泡(transcriptionbubble)中起始合成RNAsynthesisoccursinthetranscriptionbubble隨著轉(zhuǎn)錄泡的遷移，RNA不斷被合成，其后的DNA雙鏈體重新形成雙螺旋，取代單鏈的RNA和DNA單鏈的配對4.1轉(zhuǎn)錄的起始4.1.1轉(zhuǎn)錄起始位點的特異性控制4.1.2幾種起始復(fù)合物的變換4.1.1轉(zhuǎn)錄起始位點的特異性控制

核心酶均等地結(jié)合到任意DNA序列上。σ因子降低了這種非序列依賴型結(jié)合，而增強(qiáng)了與啟動子序列的特異地結(jié)合。4.1.2幾種起始復(fù)合物的變換(P73)

closedbinarycomplex(閉合二元復(fù)合物)→openbinary(開放二元復(fù)合物)complex→

ternarycomplex(三元復(fù)合物)ThereareseveralstagesininitiationRNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合:三元復(fù)合物(ternarycomplex)的組成：RNA聚合酶、DNA和新生RNA4.2RNA鏈延伸4.2.1RNA鏈延伸的基本過程4.2.2RNA鏈延伸的暫停4.2.3RNA鏈延伸的再次啟動4.2.1RNA鏈延伸的基本過程（1）核苷酸不斷加到RNA鏈的3`-OH上，RNA鏈就延長。在起始到延伸過程中，DNA分子和酶分子可能發(fā)生構(gòu)象變化以適應(yīng)延伸過程需要。RNApolymerasechangessizeatinitiation（2）當(dāng)酶從起始位點往下游移動時，解旋也隨酶一起進(jìn)行，而轉(zhuǎn)錄完成部分的DNA則重新形成完整的雙螺旋，這表明DNA螺旋在酶作用下有一個可逆的過程。Elongation:polymerasesynthesizesRNA4.2.2RNA鏈延伸的暫停鏈延伸的速度不是恒定的，在DNA的某些區(qū)域，轉(zhuǎn)錄速度減慢或停止，這種速度的降低叫Pause，常發(fā)生在富含GC區(qū)。4.2.3RNA鏈延伸的再次啟動被停止的RNA聚合酶可以再次啟動，所有被終止的RNA聚合酶都可以通過剪切RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物產(chǎn)生的3`端來重新開始轉(zhuǎn)錄。切除反應(yīng)需除RNA聚合酶以外的一些因子參與。AstalledRNApolymerasecanbereleasedbycleavingthe3endofthetranscript.RNApolymerasecanrecoverfrompausingRNApolymeraseduringelongationRNApolymeraseisstalled&backtracks3`regionofRNAiscleavedNew3`endislocatedincatalyticsiteCatalyticsiteresumeselongation53DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體RNARNA聚合酶在同一DNA模板上，有多個轉(zhuǎn)錄同時在進(jìn)行；轉(zhuǎn)錄尚未完成，翻譯已在進(jìn)行。這種形狀說明：4.3轉(zhuǎn)錄的終止4.3.1轉(zhuǎn)錄終止概述4.3.2大腸桿菌的兩類終止子4.3.3真核生物RNA合成的終止4.3.4RNA合成的抗終止4.3.1轉(zhuǎn)錄終止概述一旦RNA聚合酶開始轉(zhuǎn)錄，酶就沿模板向前移動合成RNA，直到遇到終止子序列。終止時：酶停止向正在延伸的RNA鏈添加核苷酸，開放三元復(fù)合物解體。終止可能既需DNA上可識別的終止序列，也需RNA產(chǎn)物的發(fā)夾結(jié)構(gòu)。

4.3.2大腸桿菌的兩類終止子

根據(jù)RNA聚合酶是否需要輔助因子參與才能終止RNA鏈的延伸，可將大腸桿菌中的終止子分為：（1）不依賴ρ因子型終止子內(nèi)源性終止子（intrinsicterminator）在體外無其他因子參與，核心酶也能在某些位點終止轉(zhuǎn)錄，這些位點稱內(nèi)源性終止子。

DNA模板上靠近終止處，有些特殊的堿基序列，轉(zhuǎn)錄出RNA后，RNA產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)來終止轉(zhuǎn)錄。①內(nèi)源性終止子的基本結(jié)構(gòu)1)二級結(jié)構(gòu)中的發(fā)夾(長度7-20bp);發(fā)夾靠近基部通常有一個G-C富集區(qū)。2)轉(zhuǎn)錄單位最末端的連續(xù)約6個U殘基組成的片段。這兩個特點都是終止所必需的。在大腸桿菌基因組中，符合這些標(biāo)準(zhǔn)的序列約有1100個，這暗示了約一半基因擁有內(nèi)源性終止子。終止需要的DNA序列位于終止位點序列之前；RNA發(fā)夾結(jié)構(gòu)的形成也可能是必要的。②內(nèi)源性終止子作用機(jī)理

ρ因子是大腸桿菌的一種基本蛋白質(zhì)，只在終止階段發(fā)揮作用，由6個相同亞基組成。作為RNA聚合酶的輔助因子行使功能。大腸桿菌中的ρ-依賴型終止子占所有終止子的一半左右。（2）ρ-依賴型終止子(rho-dependentterminator)①ρ因子的基本結(jié)構(gòu)RhohasanN-terminalRNA-bindingdomainandaC-terminalATPasedomain.AhexamerintheformofagappedringbindsRNAalongtheexterioroftheN-terminaldomains.②ρ因子的作用機(jī)理“熱追蹤（hot-pursuit）”模型：

ρ因子最初結(jié)合到RNA終止子上游一個伸展的（約70個核苷酸）單鏈區(qū)。ρ因子結(jié)合到RNA上后，發(fā)揮它的ATP酶活性以提供在RNA上滑動的能量，直到它到達(dá)RNA-DNA雜合鏈區(qū)域，再發(fā)揮它的解旋酶活性，使雙鏈體結(jié)構(gòu)解開?？赡堞岩蜃友豏NA的移動比聚合酶沿DNA移動的速度快。當(dāng)酶遇到終止子時就暫停，如果ρ因子在此處趕上，則終止就發(fā)生（見下圖）。ρ因子終止轉(zhuǎn)錄RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄DNAρ因子結(jié)合到RNA上的識別位點ρ因子沿RNA移動，跟著RNA的伸展方向RNA聚合酶在終止處停止，ρ因子趕上ρ因子使DNA-RNA雜合鏈解旋終止：所有的組分分開RhoterminatestranscriptionRNApolymerasetranscribesDNARhoattachestorutsiteonRNARhotranslocatesalongRNARNApolymerasepausesathairpinandrhocatchesupRhounwindsDNA-RNAhybidTermination:allcomponentsreleasedArutsitehasasequencerichinCandpoorinGprecedingtheactualsite(s)oftermination.Thesequencecorrespodnstothe3`endoftheRNA.4.3.3真核生物RNA合成的終止(1)RNA聚合酶Ⅰ在18個堿基形成的終止子序列處終止轉(zhuǎn)錄；(2)RNA聚合酶Ⅱ終止位點的專一性可能不強(qiáng)，終止可發(fā)生在對應(yīng)mRNA（專一序列處切割產(chǎn)生）成熟的3`端下游1000bp以外的位點上。(3)RNA聚合酶Ⅲ在G-C富含序列中poly(U)序列處終止轉(zhuǎn)錄；Whena3`endisgeneratedbytermination,RNApolymeraseandRNAarereleasedatadiscrete(terminator)sequenceinDNA.Whena3`endisgeneratedbycleavage,RNApolymerasecontinuestranscriptionwhileanendonucleasecleavesatadefinedsequenceintheRNA.

4.3.4RNA合成的抗終止(1)抗終止的定義RNA聚合酶越過一個或多個終止子實現(xiàn)通讀。(2)抗終止的兩種作用方式

①抗終止蛋白作用于RNA聚合酶。②破壞終止點RNA的莖-環(huán)結(jié)構(gòu)，即破壞mRNA終止子特定的二級結(jié)構(gòu)。Terminationoftranscriptioncanberegulated抗終止作用決定RNA聚合酶在終止子位點處終止還是讀下去。Antiterminationextendsthetranscriptionunit抗終止蛋白可作用在RNA聚合酶上，使之越過特定終止子而通讀。5原核生物與真核生物mRNA

的特征比較5.1轉(zhuǎn)錄發(fā)生的區(qū)域化部位5.2結(jié)構(gòu)特征5.3生命周期5.1轉(zhuǎn)錄發(fā)生的區(qū)域化部位細(xì)菌mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯發(fā)生在單一的細(xì)胞區(qū)域化部位；其轉(zhuǎn)錄、翻譯、降解間隔時間很短，甚至有時是偶聯(lián)在一起。真核生物mRNA合成與成熟完全在細(xì)胞核內(nèi)發(fā)生，而翻譯在細(xì)胞質(zhì)中完成；其轉(zhuǎn)錄、翻譯、降解三者間間隔時間較長。Transcription→Translation→DegradationTranscriptionbeginsRibosomesbegintranslationDegradationbeginsat5`endRNApolymeraseterminatesat3`endDegradationcontinues,ribosomescompletetranslation原核生物mRNATranscriptionstarts:5`endismodified3`endofmRNAisreleasedbycleavage3`endispolyadenylatedmRNAistransportedtocytoplasmRibosomestranslatemRNA真核生物mRNA5.2.1原核生物mRNA

(1)許多是以多順反子形式存在；

(2)5`端無帽子結(jié)構(gòu)；

(3)3`端沒有或只有較短的poly(A)。5.2結(jié)構(gòu)特征

5.2.2真核生物mRNA結(jié)構(gòu)特征

(1)許多是以單順反子形式存在；轉(zhuǎn)錄始于核苷三磷酸（經(jīng)常是A或G）。初始序列：5`pppA/GpNpNpNp…但在體外：GpppA/GpNpNpNpNp…

鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶5`5`5`-5`Gppp+pppApNpNp…

→GpppApNpNp…+PP+P

(2)真核生物mRNA的5`端存在“帽子”結(jié)構(gòu)帽子覆蓋了mRNA的5`端，它可在幾個位點被甲基化GAAGuanine-7-methyl-transferase2`-O-methyl-transferaseCap010~15%100%mRNA5`末端帽子特征的生物學(xué)功能：I:使mRNA免遭核酸酶的破壞，保持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；II:利于蛋白質(zhì)起始因子的識別，從而促進(jìn)翻譯的起始。高等真核生物（不包括酵母）的mRNA，還具有一個共同特征：即在poly(A)添加位點的上游11-30個核苷酸區(qū)域內(nèi)存在一段高度保守的AAUAAA序列。

3`端含poly(A)尾巴生物學(xué)功能：

I:保持mRNA的穩(wěn)定性，防止被降解；

II:與翻譯起始有關(guān)。(3)絕大部分真核生物mRNA3`端含poly(A)尾巴應(yīng)用一：★Poly(A用來從總RNA中分離mRNA可設(shè)計寡聚Oligo(dT)片段合成cDNA應(yīng)用二：mRNA:5`NNNN…..NNNNNNAAA…AA3`

TTT…TT5`

cDNA:3`NNNN…..NNNNNNTTT…TT5`(4)真核生物mRNA中常含有內(nèi)含子EukaryoticmRNAismodified,processed,andtransported5.3生命周期原核生物mRNA壽命較短，通常只能翻譯幾分鐘；真核生物mRNA壽命較長，可持續(xù)翻譯幾小時。7轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工修飾及轉(zhuǎn)運(yùn)降解1引言--幾個重要概念2tRNA和rRNA的加工

3真核生物mRNA的加工、修飾4RNA的轉(zhuǎn)運(yùn)及降解

5小結(jié)1引言-幾個重要概念1.1基因和順反子1.2斷裂基因、內(nèi)含子和外顯子1.3hnRNA、hnRNP、sRNA基因（gene):指能編碼獨(dú)立產(chǎn)物序列的特有DNA序列，基因表達(dá)的過程可以終止于RNA或蛋白質(zhì)。順反子(cistron):

指由編碼一種蛋白質(zhì)的DNA單位組成。Or編碼單條多肽鏈的一個遺傳功能單位，即轉(zhuǎn)錄單位。1.1基因和順反子斷裂基因(interruptedgene):

對一個可表達(dá)為蛋白質(zhì)的基因，如果其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物(前體mRNA)與有生物學(xué)功能的成熟mRNA相比，如其間含有不能編碼為蛋白質(zhì)的間隔序列，則這個基因稱為斷裂基因。1.2斷裂基因、內(nèi)含子和外顯子interruptedgene含有：內(nèi)含子(intron)：斷裂基因中，轉(zhuǎn)錄但通過將兩端的序列（外顯子）剪接在一起而被去除的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物所對應(yīng)的DNA片段。外顯子(exon):

斷裂基因中，在成熟mRNA產(chǎn)物中存在的任何片段。IntronsareremovedtomakemRNAfromaninterruptedgeneNote:TheorderofexonsdoesnotchangebetweenDNAandRNAhnRNA(heterogeneousnuclearRNA)：不均一核RNA高等真核生物中，如果細(xì)胞核基因與其產(chǎn)物間在長度上存在差異，則其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物稱之為hnRNA。hnRNP:核糖核蛋白顆粒hnRNA的物理結(jié)構(gòu)是核糖核蛋白顆粒(hnRNP)，顆粒中蛋白質(zhì)包圍著hnRNA，這種hnRNA和蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物稱為hnRNP。

1.3hnRNA、hnRNP、sRNA

sRNA(100-300base,0-106/cell):1）snRNA:細(xì)胞核中的小分子RNA稱細(xì)胞核小RNA(smallnuclearRNA)

2）scRNA:細(xì)胞質(zhì)中小分子RNA稱細(xì)胞質(zhì)小RNA(smallcytoplasmicRNA)。

3）snoRNA:在核仁中存在的一類小的RNA，稱為核仁小RNA(smallnucleolarRNA)。2tRNA和rRNA的加工2.1前體tRNA的加工2.2前體rRNA的加工2.3RNA的編輯及化學(xué)修飾rRNA和tRNA有以下三點特性：1）所有RNA初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的5`末端均是5`-三磷酸，而成熟rRNA和tRNA分子的5`末端是5`單磷酸；2）rRNA和tRNA分子比初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物小很多；3）所有tRNA含有稀有堿基。

tRNA和rRNA被加工的實驗證據(jù)2.1前體tRNA的加工

tRNA的加工內(nèi)容：①在核酸內(nèi)切酶RNaseP作用下，從5′末端切除多余的核苷酸。②在核酸外切酶RNaseD作用下，從3′末端切除多余的核苷酸。③核苷酸轉(zhuǎn)移酶催化，3′末端加CCA-OH，為tRNA加工特有反應(yīng)。④核酸內(nèi)切酶催化進(jìn)行剪切反應(yīng)，剪掉內(nèi)含子，由連接酶連接外顯子部分。⑤化學(xué)修飾，如甲基化、脫氨基、還原反應(yīng)。TheintroninyeasttRNAPhebasepairswiththeanticodontochangethestructureoftheanticodonarm.SplicingofyeasttRNAinvitrocanbefollowedbyassayingtheRNAprecursorandproductsbygelelectro-phoresis.tRNAsplicinghasseparatecleavageandligationstages2.2前體rRNA的加工大部分rRNA是作為單一初始轉(zhuǎn)錄物的一部分進(jìn)行合成，經(jīng)過加工后才產(chǎn)生成熟產(chǎn)物。真核生物中前體包括了18SrRNA、5.8SrRNA和28SrRNA序列。在高等真核生物中，前體以沉降速率來命名，命名為45SRNA，在低等真核生物中，它比較?。ㄈ缃湍钢袨?5S）rRNAarecleavedfromacommonprecursor原核生物中前體包括了16SrRNA、23SrRNA和5SrRNA和tRNA序列。前體為30SRNA。tRNAsarecleavedfromtranscriptsofrRNAoperons2.3RNA的編輯及化學(xué)修飾RNA的編輯(RNAediting):

某些RNA，特別是mRNA的一種加工方式，它導(dǎo)致了DNA所編碼的遺傳信息的改變（如單堿基突變）（P95、96）。RNA的修飾（RNAmodification）：有些RNA，特別是前體rRNA和tRNA可能有特異性的化學(xué)修飾。

3真核生物mRNA的加工、修飾3.1mRNA5`端的加帽3.2mRNA3`端的多聚腺苷酸化3.3前體mRNA內(nèi)含子的刪除EukaryoticmRNAismodified,processed,andtransported

3.1mRNA5`端的加帽GAAGuanine-7-methyl-transferase2`-O-methyl-transferaseCap010~15%100%The3`endsofmRNAsaregeneratedbycleavageandpolyadenylation；ThesequenceAAUAAAisnecessaryforcleavagetogeneratea3`endforpoly-adenylation.3.2mRNA3`端的多聚腺苷酸化3.3前體mRNA內(nèi)含子的刪除3.3.1生物體內(nèi)內(nèi)含子的種類3.3.2內(nèi)含子的刪除機(jī)理3.3.3內(nèi)含子的不同剪接方式3.3.1生物體內(nèi)內(nèi)含子的種類內(nèi)含子類型細(xì)胞內(nèi)定位GU-AG,GC-AG,AU-AC細(xì)胞核I類細(xì)胞器，細(xì)菌，低等真核生物細(xì)胞核中II類細(xì)胞器，細(xì)菌雙內(nèi)含子細(xì)胞器tRNA前體中的內(nèi)含子細(xì)胞核3.3.2內(nèi)含子的刪除機(jī)理（1）GU-AG型內(nèi)含子（2）GC-AG型和AU-AC型內(nèi)含子（3）I類內(nèi)含子和II類內(nèi)含子5`splicesite含：共有序列GU3`splicesite含：保守序列AGGU-AG（最初稱GT-AG）規(guī)則：描述了在前體mRNA中內(nèi)含子的最初及最末位置上必須出現(xiàn)的恒定的雙堿基Intron-exonboudarieshaveshortconsensussequencesintheintron

（1）GU-AG型內(nèi)含子Correctsplicingremoves3intronsbypairwiserecognitionofthejunctionsPairingofwrongjunctionswouldremoveexons