第十二章RNA生物合成 RNA transcription
刘新文，生物化学绪论
[概述]:DNA转录RNA前体加工成熟RNA的过程 RNA合成的两种方式: 1、DNA指导的RNA合成。 2、RNA指导的RNA合成。 第一节转录作用 一、转录作用及特点 ●由DNA指导的RNA合成,DNA以碱基互补原则, 决 定合成RNA的全部碱基成分及排列顺序,将DNA模 板 上的遗传信息传递到RNA分子的过程为转录作用。 1、反应体系:DNA模板,NTP,酶,Mg2+,Mn2+, 合成
, 2、转录特点： 不对称转录（asymmetric transcription）
DNA片段转录时,双链DNA中只有一条链作为转 录 的模板,这种转录方式称作不对称转录。(图12- ●模板链及反意义链:( template strand) 指导RNA合成的DNA模板链。 ●编码链及有意义链:( coding strand) 不作为转录的另一条DNA链。(图122) 由于基因分布于不同的DNA单链中,即某条DNA 单 链对某个基因是模板链,而对另一个基因则是编 码链 原料:四种磷酸核苷 NTPDNA中的A在RNA中 变为U
合成过程是连续的，方向： 5’3’ 合成部位：细胞核内 二、原核RNA聚合酶
组成]:5个亚基,2βσ为全酶,a2BB’为核 心酶 [作用]:*识别DNA分子中转录的起始部位。 *促进与模板链结合,并使DNA双链打开17bp.。 秦催化NTP的聚合,完成一条RNA链的聚合反应。 识别转录终止信号,停止聚合反应,参与转录 水平的调控。(图12-3) 特点:*聚合速率慢,30~-85NTP秒 缺乏外切酶活性,无校对功能,错误率106 秦不同的σ识别不同的启动子。例:σ32识别热休 克启动子。 ※可被药物抑制(利福平)。人的RNA聚合酶对 利
三、真核RNA聚合酶
真核较原核的酶复杂,已清楚的有Ⅰ,Ⅱ,及Mt 型。(表12-1) [组成:均由多亚基构成,聚合酶Ⅱ中的某个亚 基与原核聚合酶的β亚基高度同源。 四、启动子及终止子( promoter; terminator,stop signal) )启动子 1、原核启动子:[结构约55b分为起始点 (start site)、结合部位、识别部位。 [功能]*起始点转录起始部位以+1表示,转录的 第1个核苷酸常为嘌呤-G,A。 法部位,Rh组成是喜亩但区土有序万
, , 为5’-TATAAT-3’ ,位于起始点上游-10。因Tm 低,DNA
易解开双链,为RNA聚合酶提供场所。 识别部位:约6bp组成在-35处,为高度保守区, 序 列5’ TTGACA-3,G因子识别此部位。(图124) 2、真核启动子结构(以 RNA po为例) *于-25处含AT富集区,共有序列 TATAA(TATA box) 70处含共有序列CAAT,还含许多其它box,例如 GC box,E-box等。(图12-5) 馨含增强子[ enhancer]和静息子[ silencer] ● RNA pol I和 RNA pol与聚合酶所识别的启 动 子差异较大
（二）终止信号：（图12-6） 特点：终止部位含GC富集区与AT富集区,它们分 别 形成发卡结构和连续的U区，以终止转录
●蛋白p因子辅助识别终止信号,参与终止。 五、转录过程(以原核为例) )起始 RNA聚合酶-0识别起始位点 核心酶与DNA结合 E σ以核心酶 DNA构象改变→局部双链打开17bp→NTP形成3’,5’二酯键→形式 沿 DNA滑动 ●σ因子可再次与核心酶结合,循环使用。 (二)延长 形成转录泡--由DNA双链RNA聚合酶与新合成的 转录本RNA局部形成的结构它贯穿于延长过程的 始终。一
RNA聚合酶-σ识别起始位点 ↓ 核心酶与DNA结合 ↓ E 以核心酶 DNA构象改变→局部双链打开17bp→NTP形成3’ ,5’二酯键 形式 沿 DNA滑动 l 因子可再次与核心酶结合，循环使用。 (二）延长 形成转录泡----由DNA双链,RNA聚合酶与新合成的 转录本RNA局部形成的结构,它贯穿于延长过程的 始终。 E 与DNA模板互补的NTP 3’ ,5’磷酸二酯键相连 合成方向5’ 3’
●合成出的RNA与DNA形成杂交分子约12bp,因 结 合不紧很易脱离。(图12-7) (三)终止 合成移到终止信号时,酶不滑动,聚合停止,转录完成。 [特点*p参与的终止:p与RNA产物中富含C的部 结合并诱使RNA聚合酶构象改变停止滑动;p因子 的 解螺旋酶活性,利于RNA产物的释放。(图12-8) 其它终止方式:GC区形成发卡结构,聚U区使 配 对不稳定,RNA产物的释放。(图12-9) (四)真核生物转录特点
启动子复杂,某些基因不含TATA box。 l 顺式作用元件[cis-acting-element]:指影响自身基 因表达活性的DNA序列
形成转录起始复合物,需多种蛋白因子参与。 ●转录因子[transcription facto与反式作用因子 trans-acting factor]:(12-2) 调节基因表达的蛋白为转录因子;它们与特异的 顺式作用元件相互作用,并激活另一基因的转录。 起始前复合物的形成[ pre-initiation complex, PIC TATATF IID TF I A TF I B RNAPOl II TF IFTF E PIC (312- 10) 豢转录终止序列,在3’端之后有共同序列 AATAAA及 多个GT序列,mRNA在转录终止序列处被切断。 第二节真核生物转录后的加工 ●意义:转录生成的前体RNA,无生物学活性,需加
工变为成熟、有活性的RNA。 [加工种类]： 剪切与剪接（cleavage,splicing）
*末端添加核苷酸( terminal additing) 豢修饰( modification):在碱基和核糖上进行化 学修饰。 ※RNA编辑( RNA editing mRNA前体的加工 (一)生成特点:[原核]:mRNA是多顺反子 ( polycistronic]每分子RNA中含几种蛋白质信息, RNA寿命短,转录没完时翻译即开始 例}:乳糖操纵子,含乙,Y,A三个基因,分别编码半乳 糖 苷酶、透过酶及乙酰基转移酶。 [真核]:单顺反子[ monocistronic],一个mRNA仅 编 码一种蛋白质
l 外显子[exon]---在真核生物基因中编码蛋白质 的序列