第三章生物信息的傳遞(上)轉錄河南工業(yè)大學

●基本概念●轉錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉錄的基本過程●轉錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents本文檔共80頁；當前第1頁；編輯于星期三\10點14分一、基本概念生物體以DNA為模板合成RNA的過程。轉錄RNADNA

轉錄(transcription)：本文檔共80頁；當前第2頁；編輯于星期三\10點14分參與轉錄的物質原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶其他蛋白質因子RNA合成方向：5'3'本文檔共80頁；當前第3頁；編輯于星期三\10點14分轉錄的不對稱性：在RNA的合成中，DNA的二條鏈中僅有一條鏈可作為轉錄的模板，稱為轉錄的不對稱性。編碼鏈與模板鏈與mRNA序列相同的那條DNA鏈稱為編碼鏈；將另一條根據(jù)堿基互補原則指導mRNA合成的DNA鏈稱為模板鏈。本文檔共80頁；當前第4頁；編輯于星期三\10點14分本文檔共80頁；當前第5頁；編輯于星期三\10點14分模板鏈并非永遠在同一條單鏈上轉錄方向5335模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈轉錄方向DNA分子上轉錄出RNA的區(qū)段，稱為結構基因。結構基因：本文檔共80頁；當前第6頁；編輯于星期三\10點14分轉錄單元（transcriptionunit）一段從啟動子開始至終止子結束的DNA序列。本文檔共80頁；當前第7頁；編輯于星期三\10點14分●基本概念●轉錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉錄的基本過程●轉錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents本文檔共80頁；當前第8頁；編輯于星期三\10點14分二、參與轉錄起始的關鍵酶與元件（一）RNA聚合酶●原核生物RNA聚合酶（大腸桿菌為例）全酶=核心酶+σ因子本文檔共80頁；當前第9頁；編輯于星期三\10點14分本文檔共80頁；當前第10頁；編輯于星期三\10點14分大腸桿菌RNA聚合酶的組成分析亞基基因相對分子量亞基數(shù)組分功能αrpoA365002核心酶核心酶組裝，啟動子識別βrpoB1510001核心酶β和β'共同形成RNA合成的活性中心β'rpoC1550001核心酶ω？110001核心酶？σrpoD700001σ因子存在多種σ因子，用于識別不同的啟動子本文檔共80頁；當前第11頁；編輯于星期三\10點14分●真核生物RNA聚合酶酶位置轉錄產(chǎn)物相對活性對α-鵝膏蕈堿的敏感性RNA聚合酶Ⅰ核仁rRNA50-70%不敏感RNA聚合酶Ⅱ核質hnRNA20-40%敏感RNA聚合酶Ⅲ核質tRNA約10%存在物種特異性真核細胞的三種RNA聚合酶特征比較本文檔共80頁；當前第12頁；編輯于星期三\10點14分RNA聚合酶與DNA聚合酶的區(qū)別RNA聚合酶DNA聚合酶大小(M)大，4.8×105dol小，1.09×105dol引物無有產(chǎn)物較短，游離較長，與模板以氫鍵相連作用方式一條鏈的某一段兩條鏈同時進行外切酶活性無5’3’，3’5’校對合成能力無有修復能力無有本文檔共80頁；當前第13頁；編輯于星期三\10點14分（二）啟動子(promoter)啟動子定義：指能被RNA聚合酶識別、結合并啟動基因轉錄的一段DNA序列。本文檔共80頁；當前第14頁；編輯于星期三\10點14分●原核生物啟動子結構Pribnow41-44bp本文檔共80頁；當前第15頁；編輯于星期三\10點14分

TTGACA區(qū)：提供了RNA聚合酶全酶識別的信號TATA區(qū)：酶的緊密結合位點（富含AT堿基，利于雙鏈打開）本文檔共80頁；當前第16頁；編輯于星期三\10點14分編碼鏈AACTGTATATTA模板鏈TTGACATATAAT3’5’DNA轉錄起始點Probnow盒子啟動子35

10

+1轉錄區(qū)5’3’RNA轉錄起點與新生RNA鏈第一個核甘酸相對應DNA鏈上的堿基。本文檔共80頁；當前第17頁；編輯于星期三\10點14分大腸桿菌RNA聚合酶全酶所識別的啟動子區(qū)T85T83G81A61C69A52T89A89T50A65A100本文檔共80頁；當前第18頁；編輯于星期三\10點14分典型啟動子的結構

-35-10轉錄起點TTGACA16-19bpTATAAT5-9bp本文檔共80頁；當前第19頁；編輯于星期三\10點14分●真核生物啟動子真核有三種不同的啟動子和有關的元件啟動子Ⅱ最為復雜，它和原核的啟動子有很多不同本文檔共80頁；當前第20頁；編輯于星期三\10點14分真核生物啟動子的結構核心啟動子（corepromoter）上游啟動子元件（upstreampromoterelement，UPE）本文檔共80頁；當前第21頁；編輯于星期三\10點14分1、核心啟動子●定義：指保證RNA聚合酶Ⅱ轉錄正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括轉錄起始位點及轉錄起始位點上游TATA區(qū)●作用：選擇正確的轉錄起始位點，保證精確起始TATA常在-25bp左右，相當于原核的-10序列T85A97T93A85A63A83A50本文檔共80頁；當前第22頁；編輯于星期三\10點14分本文檔共80頁；當前第23頁；編輯于星期三\10點14分2、上游啟動子元件●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等●作用：控制轉錄起始頻率。CAAT：-70--80bpGGGCGG：-80--110bp本文檔共80頁；當前第24頁；編輯于星期三\10點14分SV40早期啟動子組蛋白H2B

TATACAATGC本文檔共80頁；當前第25頁；編輯于星期三\10點14分（三）轉錄起始復合物●原核生物轉錄起始復合物本文檔共80頁；當前第26頁；編輯于星期三\10點14分

轉錄因子轉錄復合體TBPTAFsTFIIATFIIBTFIIFPolIITFIIERNApolⅡ的轉錄起始●真核生物轉錄起始復合物本文檔共80頁；當前第27頁；編輯于星期三\10點14分●基本概念●轉錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉錄的基本過程●轉錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents本文檔共80頁；當前第28頁；編輯于星期三\10點14分三、轉錄的基本過程1、起始位點的識別：RNA聚合酶與啟動子DNA雙鏈相互作用并與之相結合的過程。本文檔共80頁；當前第29頁；編輯于星期三\10點14分2、轉錄起始RNA鏈上第一個核甘酸鍵的產(chǎn)生本文檔共80頁；當前第30頁；編輯于星期三\10點14分本文檔共80頁；當前第31頁；編輯于星期三\10點14分3、RNA鏈的延伸●亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變構，與模板結合松弛，沿著DNA模板前移；●在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長。本文檔共80頁；當前第32頁；編輯于星期三\10點14分核心酶

····DNA

····RNA本文檔共80頁；當前第33頁；編輯于星期三\10點14分4、轉錄終止終止子（terminator，t）

●強終止子－內(nèi)部終止子

●弱終止子－需要ρ因子（rhofactor）又稱為ρ依賴性終止子（Rho-dependentterminator）不依賴Rho(ρ)因子的轉錄終止依賴Rho(ρ)因子的轉錄終止本文檔共80頁；當前第34頁；編輯于星期三\10點14分不依賴因子的終止終止位點上游一般存在一個富含GC堿基的二重對稱區(qū)，RNA形成發(fā)夾結構；在終止位點前面有一段由4-8個A組成的序列，RNA的3’端為寡聚U本文檔共80頁；當前第35頁；編輯于星期三\10點14分發(fā)夾式結構和寡聚U的共同作用使RNA從三元復合物中解離出來。本文檔共80頁；當前第36頁；編輯于星期三\10點14分終止效率與二重對稱序列和寡聚U的長短有關，長度效率本文檔共80頁；當前第37頁；編輯于星期三\10點14分依賴因子的終止因子：六聚體蛋白、水解各種核甘三磷酸促使新生RNA鏈從三元轉錄復合物中解離出來，從而終止轉錄。本文檔共80頁；當前第38頁；編輯于星期三\10點14分本文檔共80頁；當前第39頁；編輯于星期三\10點14分轉錄的基本過程本文檔共80頁；當前第40頁；編輯于星期三\10點14分●基本概念●轉錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉錄的基本過程●轉錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents本文檔共80頁；當前第41頁；編輯于星期三\10點14分四、轉錄后加工本文檔共80頁；當前第42頁；編輯于星期三\10點14分5’端加帽3’端加尾RNA的剪接RNA的編輯本文檔共80頁；當前第43頁；編輯于星期三\10點14分5’端的一個核苷酸總是7-甲基鳥核苷三磷酸（m7Gppp）。mRNA5’端的這種結構稱為帽子（cap）。1、在5’端加帽本文檔共80頁；當前第44頁；編輯于星期三\10點14分m7Gppp鳥甘酸轉移酶本文檔共80頁；當前第45頁；編輯于星期三\10點14分帽子結構功能：①能被核糖體小亞基識別，促使mRNA和核糖體的結合；②m7Gppp結構能有效地封閉mRNA5’末端，以保護mRNA免受5’核酸外切酶的降解，增強mRNA的穩(wěn)定。本文檔共80頁；當前第46頁；編輯于星期三\10點14分2、3’端加尾多聚腺苷酸尾巴AAUAAA：★準確切割★加poly（A）本文檔共80頁；當前第47頁；編輯于星期三\10點14分本文檔共80頁；當前第48頁；編輯于星期三\10點14分多聚腺苷酸尾巴功能：提高了mRNA在細胞質中的穩(wěn)定性。本文檔共80頁；當前第49頁；編輯于星期三\10點14分3、RNA的剪接地中海貧血病人的珠蛋白基因，1/4本文檔共80頁；當前第50頁；編輯于星期三\10點14分生物體內(nèi)內(nèi)含子的主要類型：

GU-AG、AU-AC、Ⅰ類內(nèi)含子、Ⅱ類內(nèi)含子本文檔共80頁；當前第51頁；編輯于星期三\10點14分

5’..AAGUAAGU…….CURAY..(10-40)…(U/C)11NCAGG….3’IntronexonexonPolyprimidineCAG=UAG>AAG>GAG本文檔共80頁；當前第52頁；編輯于星期三\10點14分參與RNA剪接的物質：snRNA（核內(nèi)小分子RNA）snRNP（與snRNA結合的核蛋白）本文檔共80頁；當前第53頁；編輯于星期三\10點14分①本文檔共80頁；當前第54頁；編輯于星期三\10點14分②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5本文檔共80頁；當前第55頁；編輯于星期三\10點14分Ⅰ類內(nèi)含子的自我剪接本文檔共80頁；當前第56頁；編輯于星期三\10點14分Ⅱ類內(nèi)含子的自我剪接本文檔共80頁；當前第57頁；編輯于星期三\10點14分4、RNA的編輯編輯（editing）是指轉錄后的RNA在編碼區(qū)發(fā)生堿基的突變、加入或丟失等現(xiàn)象。本文檔共80頁；當前第58頁；編輯于星期三\10點14分C變?yōu)閁堿基的突變本文檔共80頁；當前第59頁；編輯于星期三\10點14分尿苷酸的缺失和添加在研究錐蟲線粒體mRNA轉錄加工時發(fā)現(xiàn)mRNA的多個編碼位置上加入或丟失尿苷酸，1990年在高等動物和病毒中也發(fā)現(xiàn)了編輯現(xiàn)象。本文檔共80頁；當前第60頁；編輯于星期三\10點14分錐蟲coxII基因的編輯本文檔共80頁；當前第61頁；編輯于星期三\10點14分本文檔共80頁；當前第62頁；編輯于星期三\10點14分●基本概念●轉錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉錄的基本過程●轉錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents本文檔共80頁；當前第63頁；編輯于星期三\10點14分五、原核生物與真核生物mRNA的特征比較

1、原核生物mRNA的特征●半衰期短●多以多順反子的形式存在多順反子mRNA：編碼多個蛋白質的mRNA。單順反子mRNA：只編碼一個蛋白質的mRNA。本文檔共80頁；當前第64頁；編輯于星期三\10點14分結構基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透過酶A：乙酰基轉移酶ZYAOPDNA本文檔共80頁；當前第65頁；編輯于星期三\10點14分●5’端無“帽子”結構，3’端沒有或只有較短的poly（A）結構。SD序列：mRNA中用于結合原核生物核糖體的序列。本文檔共80頁；當前第66頁；編輯于星期三\10點14分2、真核生物mRNA的特征●5’端存在“帽子”結構●多數(shù)mRNA

3’端具有poly（A）尾巴（組蛋白除外）●以單順反子的形式存在“基因”的分子生物學定義：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。本文檔共80頁；當前第67頁；編輯于星期三\10點14分原核生物和真核生物mRNA結構的比較本文檔共80頁；當前第68頁；編輯于星期三\10點14分●基本概念●轉錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉錄的基本過程●轉錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents本文檔共80頁；當前第69頁；編輯于星期三\10點14分六、RNA合成與DNA合成異同點

相同點：1、都以DNA鏈作為模板2、合成的方向均為5’→3’3、聚合反應均是通過核苷酸之間形成的3’,5’-磷酸二酯鍵，使核苷酸鏈延長。本文檔共80頁；當前第70頁；編輯于星期三\10點14分不同點：復制轉錄模板兩條鏈均復制模板鏈轉錄（不對稱轉錄）原料dNTPNTP酶DNA聚合酶RNA聚合酶產(chǎn)物子代雙鏈DNA（半保留復制）mRNA，tRNA，rRNA配對A-T；G-CA-U；T-A；G-C引物RNA引物無本文檔共80頁；當前第71頁；編輯于星期三\10點14分中國科學院2001年碩士研究生入學考試：名詞解釋：Transcription;Reversetranscription本文檔共80頁；當前第72頁；編輯于星期三\10點14分1、下列有關TATA盒(Hognessbox)的敘述,哪個是正確的:A.它位于第一個結構基因處

B.它和RNA聚合酶結合

C.它編碼阻遏蛋白

D.它和反密碼子結合

B

本文檔共80頁；當前第73頁；編輯于星期三\10點14分

2.轉錄需要的原料是:dNTPB.dNDPC.dNMPD.NTPE.NMPD本文檔共80頁；當前第74頁；編輯于星期三\10點14分3、DNA模板鏈為5’-ATTCAG-3’,其轉錄產(chǎn)物是:A.5’-GACTTA-3’B.5’-CTGAAT-3’C.5’-UAAGUC-3’D.5’-C