分子生物學(xué)的生物合成

分子生物學(xué)的生物合成第1頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四在生物界，RNA合成有兩種方式：

一是DNA指導(dǎo)的RNA合成，也叫轉(zhuǎn)錄，此為生物體內(nèi)的主要合成方式，也是本章介紹的主要內(nèi)容。另一種是RNA指導(dǎo)的RNA合成(RNA-dependentRNAsynthesis)，也叫RNA復(fù)制(RNAreplication),由RNA依賴的RNA聚合酶(RNA-dependentRNApolymerase)催化，常見于病毒，是逆轉(zhuǎn)錄病毒以外的RNA病毒在宿主細(xì)胞以病毒的單鏈RNA為模板合成RNA的方式。第2頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四轉(zhuǎn)錄(transcription)是生物體以DNA為模板合成RNA的過程。轉(zhuǎn)錄RNADNA

第3頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別第4頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)：原料:

NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:

DNA酶:

RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白質(zhì)因子第5頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四原核生物轉(zhuǎn)錄的模板和酶Templates&EnzymesinProkaryoticTranscription第一節(jié)第6頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、原核生物轉(zhuǎn)錄的模板DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因(structuralgene)。轉(zhuǎn)錄的這種選擇性稱為不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄(asymmetrictranscription)，它有兩方面含義：在DNA分子雙鏈上，一股鏈用作模板指引轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄；其二是模板鏈并非總是在同一單鏈上。第7頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C編碼鏈模板鏈mRNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯DNA雙鏈中按堿基配對(duì)規(guī)律能指引轉(zhuǎn)錄生成RNA的一股單鏈，稱為模板鏈(templatestrand)，也稱作有意義鏈或Watson鏈。相對(duì)的另一股單鏈?zhǔn)蔷幋a鏈(codingstrand)，也稱為反義鏈或Crick鏈。第8頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5335模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄第9頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、RNA合成由RNA聚合酶催化（一）RNA聚合酶能直接啟動(dòng)RNA鏈的合成DNA依賴的RNA聚合酶催化合成RNA；RNA合成的化學(xué)機(jī)制與DNA依賴的DNA聚合酶催化DNA合成相似。(NMP)n+NTP→(NMP)n+1+PPiRNA延長(zhǎng)的RNA第10頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四DNA聚合酶在啟動(dòng)DNA鏈延長(zhǎng)時(shí)需要引物存在，而RNA聚合酶不需要引物就能直接啟動(dòng)RNA鏈的延長(zhǎng)。RNA聚合酶和DNA的特殊序列——啟動(dòng)子(promoter)結(jié)合后，就能啟動(dòng)RNA合成。第11頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）RNA聚合酶由多個(gè)亞基組成第12頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四核心酶

(coreenzyme)全酶

(holoenzyme)轉(zhuǎn)錄起始階段轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)階段第13頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

其他原核生物的RNA聚合酶，在結(jié)構(gòu)、組成、功能上均與E.coli相似。 原核生物的RNA聚合酶都受一類抗 結(jié)核藥利福平或利福霉素的特異性抑制。這類藥物能與RNA聚合酶的亞基特異結(jié)合，從而影響酶的活性。第14頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、RNA聚合酶結(jié)合到DNA的啟動(dòng)子上起動(dòng)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄是不連續(xù)、分區(qū)段進(jìn)行的。每一轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子(operon)。操縱子包括若干個(gè)結(jié)構(gòu)基因及其上游(upstream)的調(diào)控序列。5335結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列RNA-pol第15頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合:第16頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第17頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四調(diào)控序列中的啟動(dòng)子是RNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位，也是控制轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵部位。原核生物以RNA聚合酶全酶結(jié)合到DNA的啟動(dòng)子上而起動(dòng)轉(zhuǎn)錄，其中由σ亞基辨認(rèn)啟動(dòng)子，其他亞基相互配合。對(duì)啟動(dòng)子的研究，常采用一種巧妙的方法即RNA聚合酶保護(hù)法。第18頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四RNA

聚合酶保護(hù)法第19頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四開始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35區(qū)(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10區(qū)1-30-5010-10-40-205335RNA-pol辨認(rèn)位點(diǎn)(recognitionsite)55RNA聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因33用RNA聚合酶保護(hù)法研究轉(zhuǎn)錄起始區(qū)原核生物啟動(dòng)子保守序列第20頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

原核生物啟動(dòng)子

－35區(qū)：一致性序列為TTGACA

是RNA-pol的辨認(rèn)位點(diǎn) －10區(qū)：一致性序列為TATAAT

又叫Pribnow盒 是RNA-pol的結(jié)合位點(diǎn)第21頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.不對(duì)稱性對(duì)某一特定的基因來說,只能以DNA雙鏈中的一條鏈為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄2.連續(xù)性RNA的轉(zhuǎn)錄不需要引物3.單向性4.有特定的轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)和特定的終止位點(diǎn)轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)第22頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四原核生物的轉(zhuǎn)錄過程TheProcessofTranscriptioninProkaryote第二節(jié)第23頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四RNA聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域。DNA雙鏈解開，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板。一、轉(zhuǎn)錄起始需要RNA聚合酶全酶轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問題：第24頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.DNA雙鏈局部解開，形成開放轉(zhuǎn)錄復(fù)合體(opentranscriptioncomplex)

；1.RNA聚合酶全酶(2)與模板結(jié)合，形成閉合轉(zhuǎn)錄復(fù)合體(closedtranscriptioncomplex)

；3.在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反應(yīng)，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物：RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物:5-pppG-OH+

NTP5-pppGpN

-OH3+ppi轉(zhuǎn)錄起始過程：第25頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

轉(zhuǎn)錄泡（transcriptionbubble）： 在轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過程中，由局部打開的DNA雙鏈、RNA聚合酶核心酶及新生成的RNA三者結(jié)合在一起的復(fù)合體，為空泡狀結(jié)構(gòu)，又稱轉(zhuǎn)錄復(fù)合物。第26頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四轉(zhuǎn)錄空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol（核心酶）

····DNA

····RNA第27頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第一個(gè)磷酸二酯鍵生成后，σ亞基即從轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物上脫落，核心酶連同四磷酸二核苷酸，繼續(xù)結(jié)合于DNA模板上，酶沿DNA鏈前移，進(jìn)入延長(zhǎng)階段。第28頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、原核生物的轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)時(shí)蛋白質(zhì)的翻譯也同時(shí)進(jìn)行1.亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，沿著DNA模板前移；

2.在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長(zhǎng)。(NMP)n+NTP(NMP)n+1+PPi第29頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)：第30頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四53DNA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(gè)轉(zhuǎn)錄同時(shí)在進(jìn)行；轉(zhuǎn)錄尚未完成，翻譯已在進(jìn)行。這種形狀說明：第31頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

電鏡下原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象

轉(zhuǎn)錄未完成，翻譯已開始進(jìn)行。第32頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止三、原核生物轉(zhuǎn)錄終止分為依賴ρ(Rho)因子與非依賴ρ因子兩大類轉(zhuǎn)錄終止指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進(jìn)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來。依據(jù)是否需要蛋白質(zhì)因子的參與，原核生物轉(zhuǎn)錄終止分為：第33頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四ρ因子是由相同亞基組成的六聚體蛋白質(zhì)，亞基分子量46kD。ρ因子能結(jié)合RNA，又以對(duì)polyC的結(jié)合力最強(qiáng)。ρ因子還有ATP酶活性和解螺旋酶(helicase)的活性。（一）依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止ρ因子：以控制轉(zhuǎn)錄終止的蛋白質(zhì)第34頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四ρ因子的作用原理：第35頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第36頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四目前認(rèn)為，ρ因子終止轉(zhuǎn)錄的作用是：

ρ與RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物結(jié)合，結(jié)合后ρ因子和RNA聚合酶都可發(fā)生構(gòu)象變化，從而使RNA聚合酶停頓，解螺旋酶的活性使DNA/RNA雜化雙鏈拆離，利于產(chǎn)物從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中釋放。第37頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止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)（發(fā)夾結(jié)構(gòu)）來終止轉(zhuǎn)錄。第38頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`近終止區(qū)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物形成發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)是非依賴ρ因子終止的普遍現(xiàn)象。第39頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四莖環(huán)結(jié)構(gòu)使轉(zhuǎn)錄終止的機(jī)理：

使RNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓；使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解離，RNA產(chǎn)物釋放。5′pppG5335RNA-pol第40頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第41頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第42頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四真核生物的轉(zhuǎn)錄過程TheProcessofTranscriptioninEukaryote第三節(jié)第43頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四真核生物的轉(zhuǎn)錄過程比原核復(fù)雜。二者的轉(zhuǎn)錄起始過程有較大區(qū)別，轉(zhuǎn)錄終止也不相同。第44頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、真核生物有三種DNA依賴性RNA聚合酶真核生物具有3種不同的RNA聚合酶:RNA聚合酶Ⅰ（RNAPolⅠ）RNA聚合酶Ⅱ（RNAPolⅡ）RNA聚合酶Ⅲ（RNAPolⅢ）第45頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四RNA聚合酶Ⅰ:催化RNA合成,轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為45S-rRNA(rRNA的前體),經(jīng)剪接修飾成除5S-RNA外的各種rRNA

RNA聚合酶II:在核內(nèi)轉(zhuǎn)錄生成hnRNA,加工修飾成mRNA,RNA聚合酶II是真核生物中最活躍的RNA-polRNA聚合酶III:轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為小分子量的RNA,5S-rRNA,snRNA,tRNA.snRNA小分子核內(nèi)核糖核酸RNA聚合酶II:在核內(nèi)轉(zhuǎn)錄生成hnRNA,加工修飾成mRNA,RNA聚合酶II是真核生物中最活躍的RNA-polRNA聚合酶III:轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為小分子量的RNA,5S-rRNA,snRNA,tRNA.第46頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四真核生物的RNA聚合酶

RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物不同對(duì)amanitin敏感性不同，科學(xué)研究時(shí)，以此選擇的酶的抑制劑。第47頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都由多個(gè) 亞基組成。有些亞基是三種酶所共有。

mRNA是各種RNA中壽命最短、 最不穩(wěn)定的，需經(jīng)常重新合成。因此RNA聚合酶Ⅱ是三種酶中最活躍的。第48頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四真核生物RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)比原核生物復(fù)雜，所有真核生物的RNA聚合酶都有兩個(gè)不同的大亞基和十幾個(gè)小亞基.RNA聚合酶Ⅱ由12個(gè)亞基組成，其最大的亞基稱為RBP1。RNA聚合酶Ⅱ最大亞基的羧基末端有一段共有序列(consensussequence)為Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser的重復(fù)序列片段，稱為羧基末端結(jié)構(gòu)域(carboxyl-terminaldomain,CTD)。CTD對(duì)于維持細(xì)胞的活性是必需的。第49頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、真核生物的轉(zhuǎn)錄起始真核生物的轉(zhuǎn)錄起始上游區(qū)段比原核生物多樣化，轉(zhuǎn)錄起始時(shí)，RNA-pol不直接結(jié)合模板，但需要其對(duì)起始上游的DNA序列辨認(rèn)、結(jié)合，生成復(fù)合物。其起始過程比原核生物復(fù)雜。轉(zhuǎn)錄起始需要啟動(dòng)子、RNA聚合酶和轉(zhuǎn)錄因子的參與第50頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（一）、轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段具有動(dòng)核心序列不同物種、不同細(xì)胞或不同的基因，轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游可以有不同的DNA序列，但這些序列都可統(tǒng)稱為順式作用元件(cis-actingelement)。順式作用元件(cis-actingelement)DNA分子上具有的影響（調(diào)控）轉(zhuǎn)錄的各種組分。第51頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒增強(qiáng)子順式作用元件(cis-actingelement)AATAAA切離加尾轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)修飾點(diǎn)外顯子翻譯起始點(diǎn)內(nèi)含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚體第52頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四順式作用元件包括啟動(dòng)子、啟動(dòng)子上游元件(upstreampromoterelements)或promoter-proximalelements)等近端調(diào)控元件和增強(qiáng)子(enhancer)等遠(yuǎn)隔序列。起始點(diǎn)上游多數(shù)有共同的TATA序列，稱為Hognest盒或TATA盒(TATAbox)。通常認(rèn)為這就是啟動(dòng)子的核心序列。第53頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四許多RNA聚合酶II識(shí)別的啟動(dòng)子具有保守的共有序列：位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)附近的起始子(intiator，Inr)。啟動(dòng)子上游元件是位于TATA盒上游的DNA序列，多在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)約-40～-100nt的位置，比較常見的是GC盒和CAAT盒。增強(qiáng)子(enhancer遠(yuǎn)離受影響的基因而調(diào)控轉(zhuǎn)錄的DNA序列。能夠結(jié)合特異基因調(diào)節(jié)蛋白，促進(jìn)鄰近或遠(yuǎn)隔特定基因表達(dá)的DNA序列。第54頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）、轉(zhuǎn)錄因子能直接、間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋白質(zhì)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種，統(tǒng)稱為反式作用因子(trans-actingfactors)反式作用因子中，直接或間接結(jié)合RNA聚合酶的，則稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactors,TF)。相應(yīng)于

RNA聚合酶I、II、III的轉(zhuǎn)錄因子分別稱為TFI、TFII、TFIII。與上游序列如GC、CAAT等順式作用元件結(jié)合的蛋白質(zhì)稱上游因子第55頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ

第56頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Ⅱ型基因中的四類轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子具體組分結(jié)合序列功能基本組分TBP,TFⅡA,B,E,G,F和HTBP結(jié)合TATA盒轉(zhuǎn)錄起始定位；轉(zhuǎn)錄起始和延長(zhǎng)輔激活因子TAFs和中介子在可誘導(dǎo)因子和上游因子與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶結(jié)合中起聯(lián)結(jié)和中介作用上游因子SP1、ATF、CTF等啟動(dòng)子上游元件協(xié)助基本轉(zhuǎn)錄因子，提高轉(zhuǎn)錄效率和專一性可誘導(dǎo)因子如MyoD、HIF-1等增強(qiáng)子等遠(yuǎn)隔調(diào)控序列時(shí)間和空間（組織）特異性地調(diào)控轉(zhuǎn)錄第57頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（三）、轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物(pre-initiationcomplex,PIC)

。(pre-initiationcomplex,PIC)

第58頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物形成

TFⅡD(TBP、TAF）TATATFⅡATFⅡBⅡD-ⅡA-ⅡBRNA-polⅡ-TFⅡFTFⅡETFⅡHPIC提供結(jié)合表面解螺旋酶ATPase,協(xié)同解雙鏈蛋白質(zhì)激酶活性，使CTD磷酸化第59頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡ催化轉(zhuǎn)錄的PICPOL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA復(fù)合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC組裝完成，TFⅡH使CTD磷酸化DNA第60頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第61頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（四）少數(shù)幾個(gè)反式作用因子的搭配啟動(dòng)特定基因的轉(zhuǎn)錄為了保證轉(zhuǎn)錄的準(zhǔn)確性，不同基因需不同轉(zhuǎn)錄因子。拼板理論(piecingtheory)

：少數(shù)幾個(gè)反式作用因子（主要是可誘導(dǎo)因子和上游因子）之間互相作用，再與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶搭配而有針對(duì)性地結(jié)合、轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的基因?？烧T導(dǎo)因子和上游因子常常通過輔激活因子或中介子與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶結(jié)合，但有時(shí)也可直接與基本轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶結(jié)合。第62頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四RNA聚合酶II與啟動(dòng)子的結(jié)合、啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄需要多種蛋白質(zhì)因子的協(xié)同作用。通常包括：可誘導(dǎo)因子或上游因子與增強(qiáng)子或啟動(dòng)子上游元件的結(jié)合；通用轉(zhuǎn)錄因子在啟動(dòng)子處的組裝；輔激活因子和/或中介子在通用轉(zhuǎn)錄因子/RNA聚合酶II復(fù)合物與可誘導(dǎo)因子、上游因子之間的輔助和中介作用。因子和因子之間互相辨認(rèn)、結(jié)合，以準(zhǔn)確地控制基因是否轉(zhuǎn)錄、何時(shí)轉(zhuǎn)錄。第63頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、真核生物轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過程中沒有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象真核生物轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象。RNA-pol前移處處都遇上核小體，原來纏繞在組蛋白上的DNA解聚及彎曲，核小體發(fā)生移位。轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過程中可以觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。第64頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)中的核小體移位轉(zhuǎn)錄方向第65頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四、真核生物的轉(zhuǎn)錄終止和加尾修飾同時(shí)進(jìn)行真核生物的轉(zhuǎn)錄終止，是和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)的。真核生物mRNA有聚腺苷酸(polyA)尾巴結(jié)構(gòu)，是轉(zhuǎn)錄后才加進(jìn)去的。轉(zhuǎn)錄不是在polyA的位置上終止，而是超出數(shù)百個(gè)乃至上千個(gè)核苷酸后才停頓。已發(fā)現(xiàn)，在讀碼框架的下游，常有一組共同序列AATAAA，再下游還有相當(dāng)多的GT序列。這些序列稱為轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)。第66頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四真核生物的轉(zhuǎn)錄終止及加尾修飾第67頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四真核生物RNA的加工Post-transcriptionalModificationofEukaryoticRNA第四節(jié)第68頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四真核生物轉(zhuǎn)錄生成的RNA分子是初級(jí)RNA轉(zhuǎn)錄物(primaryRNAtranscript)，幾乎所有的初級(jí)RNA轉(zhuǎn)錄物都要經(jīng)過加工，才能成為具有功能的成熟的RNA。加工主要在細(xì)胞核中進(jìn)行。第69頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工首、尾的修飾和剪接(一）5-端形成“帽子”(CAP)結(jié)構(gòu)(m7GpppGp—)（二）3-端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail),由

RNA末端核苷酸轉(zhuǎn)移酶催化

(三）剪去內(nèi)含子(intron)，拼接外顯子(extron)第70頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四幾種主要的修飾方式：1.剪接(splicing)2.剪切(cleavage)3.

修飾(modification)4.

添加(addition)第71頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（一）前體mRNA在5’-末端加入“帽”結(jié)構(gòu)大多數(shù)真核mRNA的5’-末端有7-甲基鳥嘌呤的帽結(jié)構(gòu)。這個(gè)真核mRNA加工過程的起始步驟由兩種酶，加帽酶(cappingenzyme)和甲基轉(zhuǎn)移酶(methyltransferase)催化完成。

第72頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四帽子結(jié)構(gòu)：第73頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5pppGp…5GpppGp…pppGppi鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶5

m7GpppGp…甲基轉(zhuǎn)移酶SAM帽子結(jié)構(gòu)的生成過程：5ppGp…磷酸酶Pi帽子結(jié)構(gòu)與翻譯過程有關(guān)原核生物mRNA無帽子結(jié)構(gòu)第74頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第75頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四帽子結(jié)構(gòu)的意義：可以使mRNA免遭核酸酶的攻擊；也能與帽結(jié)合蛋白質(zhì)復(fù)合體(cap-bindingcomplexofprotein)結(jié)合，并參與mRNA和核糖體的結(jié)合，啟動(dòng)蛋白質(zhì)的生物合成。第76頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）前體mRNA在3’端特異位點(diǎn)斷裂并加上多聚腺苷酸尾1.

hnRNA

和snRNA核內(nèi)的初級(jí)mRNA稱為雜化核RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)snRNA(smallnuclearRNA)核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核酸蛋白體（并接體,splicesome）snRNA第77頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四尾部修飾是和轉(zhuǎn)錄終止同時(shí)進(jìn)行的過程。polyA的有無與長(zhǎng)短，是維持mRNA作為翻譯模板的活性，以及增加mRNA本身穩(wěn)定性的因素。一般真核生物在胞漿內(nèi)出現(xiàn)的mRNA，其polyA長(zhǎng)度為100至200個(gè)核苷酸之間，也有少數(shù)例外。前體mRNA分子的斷裂和加多聚腺苷酸尾是多步驟過程。第78頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

3-端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)

核內(nèi)完成polyA的出現(xiàn)不依賴DNA模板（基因中無多聚T）polyA縮短，翻譯活性下降，因此polyA的有無，長(zhǎng)短是維持mRNA作為模板的活性。第79頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5------AAUAAA-5------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)55333－端加尾polyAAAAAAAA······3mRNA第80頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5′“帽子”PolyA

3′

順反子(cistron)

m7G-5′ppp-N-3′pAAAAAAA-OH第81頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（三）mRNA的剪接把hnRNA分子中的內(nèi)含子除去，把外顯子連接。核內(nèi)的初級(jí)mRNA稱為雜化核RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)，比成熟的mRNA大第82頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四snRNA(smallnuclearRNA)

核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核酸蛋白體（并接體,splicesome）snRNA尿嘧啶含量豐富，用U分類命名，有snRNAU、snRNAU、snRNAU

、snRNAU

、snRNAU12456RNA剪接的場(chǎng)所第83頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

mRNA的剪接——除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子連接。snRNP與hnRNA結(jié)合成為并接體①第84頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5第85頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四pG-OH(ppG-OH,pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)第二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)UpAGpU外顯子1內(nèi)含子外顯子2G-OHUpUpGpA剪接過程的二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)

(twicetransesterification)

第86頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)第87頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四核酸序列分析證明：mRNA是去掉大部分中間片段的hnRNA。核酸雜交實(shí)驗(yàn)證明：hnRNA與DNA模板鏈可以完全配對(duì)；而mRNA與DNA模板鏈雜交則出現(xiàn)部分配對(duì)的局部雙鏈區(qū)域和中間相當(dāng)多的鼓泡狀突出的單鏈區(qū)段。因此提出真核生物基因的斷裂性的概念。第88頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個(gè)編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因。1、斷裂基因(splitegene)CABD編碼區(qū)A、B、C、D非編碼區(qū)第89頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)外顯子：在斷裂基因及其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn)，并表達(dá)為成熟RNA的核酸序列。內(nèi)含子：隔斷基因的線性表達(dá)而在剪接過程中被除去的核酸序列。第90頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四雞卵清蛋白基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟的mRNA雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾第91頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNAmRNA第92頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、內(nèi)含子的分類根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常把內(nèi)含子分為4類：I：主要存在于線粒體、葉綠體及某些低等真核生物的rRNA基因；

II：也發(fā)現(xiàn)于線粒體、葉綠體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是mRNA；III：是常見的形成套索結(jié)構(gòu)后剪接，大多數(shù)mRNA基因有此類內(nèi)含子；IV：是tRNA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ATP。第93頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.

內(nèi)含子的功能有利于物種的進(jìn)化選擇在基因表達(dá)中有調(diào)控作用第94頁(yè)，共110頁(yè)，2023年，2月20日，星期四?RNA編輯作用說明，基因的編碼序列經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后加工，是可有多用途分化的，因此也稱為分化加工(differentialRNAprocessing)。5.mRNA的編輯(mRNAediting)人類apoB基因mRNA（14500個(gè)核苷酸）肝臟apoB100（分子量為500000）腸道細(xì)胞apoB48（分子量為240000）mRNA編輯第95頁(yè)，共110頁(yè)