分子生物學(xué)原核轉(zhuǎn)錄

分子生物學(xué)原核轉(zhuǎn)錄第一頁，共四十三頁，2022年，8月28日Chpt4.TranscriptioninProcaryoticCells

(E.coliasanexample)

第二頁，共四十三頁，2022年，8月28日Codingstrand(sensestrand)ofDNAhasthesamesequenceasmRNA.Templatestrand(antisensestrand)

ofDNAhasthecomplementsequencewithmRNA

PrimarytranscriptistheoriginalunmodifiedRNAproductcorrespondingtoatranscriptionunit.第三頁，共四十三頁，2022年，8月28日PromoterisaregionofDNAinvolvedinbindingofRNApolymerasetoinitiatetranscription.TerminatorisasequenceofDNA,representedattheendofthetranscript,thatcausesRNApolymerasetoterminatetranscription.TranscriptionunitisthedistancebetweensitesofinitiationandterminationbyRNApolymerase;mayincludemorethanonegene.第四頁，共四十三頁，2022年，8月28日Downstreamidentifiessequencesproceedingfartherinthedirectionofexpression;forexample,thecodingregionisdownstreamoftheinitiationcodon.Upstreamidentifiessequencesproceedingintheoppositedirectionfromexpression;forexample,thebacterialpromoterisupstreamfromthetranscriptionunit,theinitiationcodonisupstreamofthecodingregion.第五頁，共四十三頁，2022年，8月28日1.Transcription:anoverviewTranscriptionisthesynthesisofRNAonaDNAtemplatecatalyzedbyRNApolymerase.Thesynthesisdirectionis5’3’.第六頁，共四十三頁，2022年，8月28日

Initiation

BindingtopromoterDNAunwindingatinitiationsiteInitiationoftranscription

sfactorrelease第七頁，共四十三頁，2022年，8月28日第八頁，共四十三頁，2022年，8月28日

Elongation40ntpersecondat37C第九頁，共四十三頁，2022年，8月28日

TerminationoftranscriptionTerminatorsequence(stopsignal):TerminationdependsontheRNAproductandisnotdeterminedsimplybytheDNAsequence.Intrinsicterminatorsincludepalindromicregionsthatformhairpinsvaryinginlengthfrom7-20bp.Thestem-loopstructureincludesaG-C-richregionandisfollowedbyarunofUresidues.

第十頁，共四十三頁，2022年，8月28日Rho-dependenttermination:~275kDhexamerofidenticalsubunits;functionssolelyatthestageoftermination.Arho-dependentterminatorisrichinCandpoorinGprecedingtheactualsiteoftermination;50-90ntatupstreamoftheterminator.Terminationoftranscription第十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日Rho-dependenttermination:

RhohasanATPaseactivity,bindsRNA.ItbindstoanascentRNAchainatsomepointupstreamoftheterminator;thentranslocatesalongthemRNA.RNApolpauseswhenitreachesaterminator,andterminationoccursifrhocatchesitthere.rhohasa5’-3’helicaseactionthatcancausedirectlyanRNA-DNAhybridtoseparate.第十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日Rho-dependenttermination:

TheabilityofrhotoreachRNApolymeraseataterminatordependsonwhatishappeningintranslation.第十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日

RNApolymerase--multiplesubunitcomplex

a,b,wand

b’haverather

constantsizesindifferentbacterialspecies,but

s

variesmorewidely.ThecompleteenzymeorholoenzymeinE.coliisabout465kD.第十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日

Holoenzyme:

a2bb’ws

,itcaninitiatetranscription.

Coreenzyme:

a2bb’,hastheabilitytosynthesizeRNAonaDNAtemplate,butcannotinitiatetranscriptionatthepropersites.

Sigmafactor(thespolypeptide):ensuresRNApolymerasebindsinastablemannertoDNAonlyatpromoters.ItreleasedwhentheRNAchainreaches8-9bases,leavingthecoreenzymetoundertake.第十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日asubunit:encoded

byrpoA;promoterrecognition(?)bsubunit:encoded

byrpoB;thecatalyticcenterofRNApolymerease;sensitivetorifampicin(利福平)forinitiation,andstreptolydigins(莉迪鏈霉素)forelongation.

b’subunit:encoded

byrpoC;sensitivetoheparin(肝磷脂/肝素),responsiblebindingtotemplateDNA.Coreenzyme第十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日RNApolymerasesinPhageT3andT7A11kDofpolypeptide,justrecognizethepromotersofthephagegenes.200nt/sat37oC.第十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日2.RegulationofgenetranscriptionPromoter(Sigmafactor/thespolypeptide):mostofhouse-keepinggenesOperon(操縱子):geneclusterwhicharecontrolledcoordinately第十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日

Promoter

Promoter,aspecialregiontowhichRNApolymeraserecognizesandbinds,thetranscriptionstartswhenatthestartofthegene.Genesemployvariouspromoter,whichcouldbinddifferentsigmafactor.第十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日

s70Promoter

Startpoint:C(G/A)T(notthestartpointoftranslation!)-10box(Pribnowbox):“TATAAT”(T80A95T45A60A50T96),DNAunwinding.-35box:“TTGACA”(T82T84G78A65C54A45),sfactorrecognition.第二十頁，共四十三頁，2022年，8月28日Other

promotersinE.coli

第二十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日

Operon(操縱子)Operonisaunitofbacterialgeneexpressionandregulation,including(1)structuralgenes,and(2)controlelementsinDNArecognizedbyregulatorgeneproduct(s).第二十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日Operator

(操縱區(qū)):thesiteatwhicharepressorproteinbindstopreventtranscriptionfrominitiatingattheadjacentpromoter.StructuralgenecodesforanyRNAorproteinproductotherthanaregulator.RepressorproteinbindstooperatoronDNAtoRNApreventtranscriptionortranslation,respectively.第二十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日LacOperon(乳糖操縱子)~6000bp.ThelacIgenehasitsownpromoterandterminator.Theoperator,O,occupiesthefirst26bpofthelonglacZgene,followedbythelacYandlacAgenesandaterminator.(P,promoter;O,operator)第二十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日LacI:repressor,atetramer,152kD,bindtooperator

lacZ:b-galactosidase,atetramer,~500kD,tobreakab-galactosideintoitscomponentsugars.lacY:b-galactosidepermease,a30kDmembrane-boundprotein,totransportb-galactosidesintothecell.lacA:b-galactosidetransacetylase,adimer,60kD,totransferanacetylgroupfromacetyl-CoAtob-galactosides.第二十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日Lacoperon:aninducibleoperonNegativeregulation:Thebindingofregulatorproteinalwaysturnsoffthetranscription.

Repressor:atetramer,38kDeach.Bindtotheoperatorzone.~10tetramersinawild-typecell.

第二十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日OperatorstructureThelacoperatorhasasymmetricalsequence(對稱/回文結(jié)構(gòu)).第二十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日第二十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日

Operatorsmaylieatvariouspositionsrelativetothepromoter

第二十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日Therepressorbindsonoperater/operatorWhichpreventRNAtobindonthepromoter,thetranscriptionturnsoff.第三十頁，共四十三頁，2022年，8月28日Wheninducer(substrates)appearinthemedium:TheinducerbindstorepressorproteinsRepressorsofftheoperator/promoterTheNRApolymerasebindstopromoterandtranscriptbegins.第三十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日

trpoperon:arepressibleoperonTryptophansynthesisrelatedenzymes.第三十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日第三十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日

Regulationof

trpoperon

Repressor:describestheregulationofterminationoftranscriptionthatisinvolvedincontrollingtheexpressionofsomebacterialoperons.Attenuator

(衰減子)istheterminatorsequenceatwhichattenuationoccurs.

第三十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日Repressor:describestheregulationofterminationoftranscriptionthatisinvolvedincontrollingtheexpressionofsomebacterialoperons.第三十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日Attenuation(衰減作用)describestheregulationofterminationoftranscriptionthatisinvolvedincontrollingtheexpressionofsomebacterialoperons.Attenuator

(衰減子)istheterminatorsequenceatwhichattenuationoccurs.

第三十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日TheattenuatorinthetrpZgenecanterminatedthetranscriptionwhentrpappearsinthemedium.第三十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日第三十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日第三十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日第四十頁，共四十三頁，2022年，8月28日第四十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日RegulationofgeneexpressionattranscriptionlevelTranscriptionofteniscontrolledatthestageofinitiation.Transcriptionisnotusuallycontrolledatelongation,butmaybecontrolledatterminationtopreventtranscriptionfromproceedingpastaterminatortothegene(s)beyond.Ineukaryoticcells,processingoftheRNAproduct