第三章 生物信息的傳遞(上)-從DNA到RNA

第二節(jié)啟動子與轉錄起始1.啟動子的基本結構（1）啟動子：是一段位于結構基因5′端上游區(qū)的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之與模板DNA準確的相結合并具有轉錄起始的特異性。（2）轉錄單元：是一段從啟動子開始至終止子結束的DNA序列。(3)轉錄起點：是指與新生RNA鏈地一個核苷酸相對應DNA鏈上的堿基。（4）絕大部分啟動子都存在-10區(qū)和-35區(qū)

-10區(qū)：在-6~-13bp之間，共同序列為TATAAT，又稱pribnow框，酶在此處與DNA結合成穩(wěn)定的復合物，在轉錄方向上解開雙鏈形成開放型起始結構。-35區(qū)：共同序列為TTGACA，是RNA聚合酶起始識別區(qū)，這一識別過程與

因子有關。2.啟動子的識別RNA聚合酶并不與直接識別堿基對本身，而是通過氫鍵互補的方式加以識別。3.酶與啟動子區(qū)的結合

RNA聚合酶首先與啟動子區(qū)閉合雙鏈DNA相結合，形成二元閉合復合物，然后經過解鏈得到二元開放復合物。4.-10區(qū)和-35區(qū)的距離-10區(qū)和-35區(qū)相距約20bp，大致是雙螺旋繞兩周的長度，兩個結合區(qū)在分子的同一側面。5.增強子及其功能（1）增強子：使與它連鎖的基因轉錄頻率明顯增強的DNA序列，是基因表達的重要調節(jié)元件。（2）作用機制：通過改變模板DNA的整體結構（影響DNA-Pro復合物的結構或改變DNA超螺旋密度）

（3）特點：

A.增強效應明顯（10–200倍）；

B.增強效應與其位置和取向無關；

C.大多為重復序列，一般約為50bp；D.增強效應有嚴密的組織和細胞特異性，只有特定的蛋白質（轉錄因子）參與才能發(fā)揮其功能；

E.沒有基因專一性。6.真核生物啟動子對轉錄的影響（1.）原核和真核基因轉錄起始點上游區(qū)的結構差異

A.原核基因啟動區(qū)范圍較小，TATAAT的中心位于-7~-10，上游-30~-70為正調控因子結合序列，+1~-20為負調控因子結合序列；真核基因的調控較大，TATAAT的位于-20~-30，-40~-110區(qū)為上游激活區(qū)。

B.原核基因啟動子上游只有TTGACA作為RNA聚合酶的主要結合位點，參與轉錄調控；真核基因除了CAAT外，大多數(shù)還有GC區(qū)和增強子區(qū)。（2）啟動子區(qū)對轉錄的影響

A.TATA區(qū)主要是使轉錄精確的起始。B.CAAT區(qū)和GC區(qū)主要控制轉錄起始的頻率，基本不參與起始位點的確定。C.CAAT區(qū)對轉錄起始頻率的影響最大，該區(qū)任一堿基的改變都將極大地影響基因的靶轉錄強度。D.在CAAT區(qū)和相鄰的兩個UPE區(qū)之間插入核苷酸也會使轉錄減弱。第三節(jié)原核生物和真核生物mRNA的特征比較原核生物mRNA的特征1.原核生物mRNA的半衰期短。2.許多原核生物mRNA以多順反子的形式存在（1）單順反子：只編碼一個蛋白質的mRNA。

（2）多順反子：編碼多個蛋白質的mRNA。是一組相鄰或相互重疊基因的轉錄產物。（3）所有mRNA都包括：編碼區(qū)、位于AUG之前的5′端上游非編碼區(qū)、位于終止密碼子后不翻譯的3′端下游非編碼區(qū)（4.）在多順反子中，后面幾個順反子翻譯的起始受其上游順反子的調控。3.原核生物mRNA的5′端無帽子結構，3′端沒有或只有較短的poly（A）二.真核生物mRNA的特征真核生物mRNA的5′端存在帽子結構（1）mRNA5′端加“G”的反應是由腺苷酸轉移酶完成的。（2）mRNA的帽子結構常常被甲基化。（3）帽子結構可能使mRNA免遭核酸酶的破壞。（4）5′端帽子結構的功能保護mRNA免受5’-核酸外切酶降解；使mRNA進入細胞質；對翻譯起識別作用（m7G5’ppp5’Np優(yōu)先與核糖體結合）。2.絕大多數(shù)真核生物mRNA具有poly（A）尾巴（1）真核生物mRNA的加尾反應.（2）poly（A）尾巴的功能第四節(jié)終止和抗終止1.不需要ρ因子的轉錄終止——強終止子特點：DNA序列有雙重對稱，形成末端發(fā)夾結構，模板DNA上有一串A，RNA3’端有UUUU，使新合成的RNA脫落。2.需要ρ因子的轉錄終止終止子后無連續(xù)的A，

在ρ因子作用下，ATP酶水解，釋放能量，使新生RNA與模板脫落。3.抗終止方式：（1）破壞終止位點RNA的莖-環(huán)結構（2.）依賴于蛋白質因子的轉錄抗終止第五節(jié)內含子的剪接、編輯及化學修飾

一.RNA中的內含子1.外顯子extron：在DNA或成熟mRNA中都存在的序列2.內含子intron：在DNA上存在，而在mRNA（或cDNA）中不存在的序列，初級轉錄產物加工成成熟mRNA時被切除的間隔序列。3.

RNA中存在內含子的證據(jù)4.基因內含子的特點：（1）內含子是真核生物獨有的，但并不是所有真核基因一定有內含子；（組蛋白基因家族）（2）內含子的數(shù)量和長度對不同的基因不同，一般基因越長，內含子越多；（3）在同一基因家族中，編碼序列在進化過程中一直比較保守，而內含子變化迅速，差異較大；（內含子變異較外顯子大）（4）內含子與外顯子間的連接處有特殊的序列（序列GT——AG）。高度保守序列不連續(xù)基因剪接成mRNA可能遵照一種通用機制。（5）一個基因的內含子可以是另一個基因的外顯子。（閱讀框和剪切方式不同）

5.內含子可能的功能:（1）調控轉錄速度；通過與啟動子、起始位點的精確堿基配對，阻止或增強RNA聚合酶的活性，從而調控轉錄。（2）內含子具有各種剪接信號，使用不同的剪接方式形成不同的成熟mRNA；

二.

RNA的剪接1.參與剪接的小分子物質核內RNA（如U1，U2，U4，U5和U6）以及與這些RNA相結合的核蛋白（snRNPs）。2.剪接過程3.

真核生物內含子5’剪接位點和3’剪接位點的保守順序

三.RNA的編輯和化學修飾1.RNA編輯(RNAediting):DNA上不存在，在RNA產物中插入或刪除幾個堿基的現(xiàn)象。類型：(1)U的插入和刪除；