第十三章基因的转录、转录后 加工及逆转录 转录( transcription)是以DNA单链为模板,NIP为原料,在DNA依赖的RNA聚合酶催 化下合成RNA链的过程。与DNA的复制相比,有很多相同或相似之处,亦有其特点,它们 之间的异同可简要示于表13-1 表13-1转录与复制的异同 相同 转录 复制 或相似 基因的模板链转录 2股链均全复制 DNA dNTP 核苷三磷酸 碱基配对 A T-A: G-C A-T: G-C 遵从碱基配对原则 聚合酶 RNA聚合酶 DNA聚合酶 依赖DNA的聚合酶 产物 mRNA,tRNA,rRNA等DNA 多核苷酸链 转录的模板是单链DNA,与复制的模板有较多的不同特点,引出了下列相关概念。转录过程 只以基因组DNA中编码RNA(mRNA、tRNA、rRNA及小RNA)的区段为模板。把DNA 分子中能转录出RNA的区段,称为结构基因( structure gene)。结构基因的双链中,仅有一股 链作为模板转录成RNA,称为模板链( template strand),也称作 Watson(W)链( (Watson strand) 负(-)链( minus strand)或反意义链( antisense strand)。与模板链相对应的互补链,其编码区的 碱基序列与mRNA的密码序列相同(仅T、U互换),称为编码链( coding strand,也称作 Crick (C)链( Crick strand)、正(+)链( plus strand),或有意义链( sense strand)。不同基因的模板 链与编码链,在DNA分子上并不是固定在某一股链,这种现象称为不对称转录( asymmetrIc transcription)。模板链在相同双链的不同单股时,由于转录方向都从5’→3,表观上转录方向 相反,如图13-1。 与DNA复制类似,转录过程在原核生物和真核生物中所需的酶和相关因子有所不同,转 录过程及转录后的加工修饰亦有差异。下面的讨论中将分别叙述 参与转录的藤 转录酶( transcriptase)是依赖DNA的RNA聚合酶( DNA dependent RNA polymerase
1 第十三章 基 因 的 转 录、转 录 后 加 工 及 逆 转 录 转录 (transcription) 是以 DNA 单链为模板，NTP 为原料，在 DNA 依赖的 RNA 聚合酶催 化下合成 RNA 链的过程。与 DNA 的复制相比，有很多相同或相似之处，亦有其特点，它们 之间的异同可简要示于表 13-1 表 13-1 转录与复制的异同 差 异 相 同 转录 复制 或相似 模板 基因的模板链转录 2 股链均全复制 DNA 原料 NTP dNTP 核苷三磷酸 碱基配对 A-U，T-A；G-C A-T；G-C 遵从碱基配对原则 聚合酶 RNA 聚合酶 DNA 聚合酶 依赖 DNA 的聚合酶 产物 mRNA，tRNA，rRNA 等 DNA 多核苷酸链 转录的模板是单链 DNA，与复制的模板有较多的不同特点，引出了下列相关概念。转录过程 只以基因组 DNA 中编码 RNA（mRNA、tRNA、rRNA 及小 RNA）的区段为模板。把 DNA 分子中能转录出 RNA 的区段，称为结构基因（structure gene）。结构基因的双链中，仅有一股 链作为模板转录成 RNA，称为模板链(template strand)，也称作 Watson（W）链(Watson strand)、 负（-）链(minus strand)或反意义链(antisense strand)。与模板链相对应的互补链，其编码区的 碱基序列与 mRNA 的密码序列相同（仅 T、U 互换），称为编码链(coding strand)，也称作 Crick （C）链（Crick strand）、正（+）链(plus strand)，或有意义链(sense strand)。不同基因的模板 链与编码链，在 DNA 分子上并不是固定在某一股链，这种现象称为不对称转录(asymmetric transcription)。模板链在相同双链的不同单股时，由于转录方向都从 5’→3’，表观上转录方向 相反，如图 13-1。 与 DNA 复制类似，转录过程在原核生物和真核生物中所需的酶和相关因子有所不同，转 录过程及转录后的加工修饰亦有差异。下面的讨论中将分别叙述。 第一节 参 与 转 录 的 酶 转录酶（transcriptase）是依赖 DNA 的 RNA 聚合酶（DNA dependent RNA polymerase
DDRP),亦称为DNA指导的RNA聚合酶( DNA directed RNa polymerase),简称为RNA聚 合酶( RNA pol)。它以DNA为模板催化RNA的合成 原核生物和真核生物的转录酶,均能在模板链的转录起始部位,催化2个游离的NIP形 成磷酸二酯键而引发转录的起始,如图13-2所示。因此,转录的起始不需引物,这也是转录 与复制在起始阶段的一大区别。 原核生物的RNA聚合酶 细菌中只发现一种RNA聚合酶,能催化mRNA,tRNA和rRNA等的合成,研究得比较 清楚的是大肠杆菌(Ecol)的RNA聚合酶。 (一)大肠杆菌RNA聚合酶的组成 大肠杆菌RNA聚合酶的分子量约450kDa,由四种5个亚基(a2BB′0)组成全酶 ( holoenzyme),σ亚基与全酶疏松结合,在胞内、外均容易从全酶中解离,解离后的部分(a ββ′)称为核心酶( core enzyme)。通过利福霉素等抑制转录的实验研究,对转录酶各亚基 的功能已有一定的认识:α亚基可能参与全酶的组装及全酶识别启动子,从而决定哪些基因 可转录;β亚基与底物(NTP)及新生RNA链结合:B′亚基与模板DNA结合:β和β′ 亚基组成酶的活性中心,通过DNA的磷酸基团与核心酶的碱性基团间的非特异性吸附作用, 核心酶能与模板DNA非特异性松驰结合:σ亚基的功能是识别启动子,辩认转录起始点,但 不能单独与DNA模板结合,当它与核心酶结合时,可引起酶构象的改变,从而改变核心酶与 DNA结合的性质,使全酶对转录起始点的亲和力比其他部位高4个数量级,在转录延长阶段 o亚基与核心酶分离,仅由核心酶参与延长过程。因此,o亚基实际上被认为是一种转录辅 助因子,因而称为o因子( o factor) (二)a因子 生物体在生命周期的不同阶段或在内、外环境有所变化时,其基因表达有一定的时、空 顺序,以适应生长、发育及环境变化的需要。RNA聚合酶的活性是决定基因表达的重要一环 而因子是RNA聚合酶识别及结合启动子的亚基,原核生物中所有RNA的转录都由同一种RNA 聚合酶催化,在生命周期的不同阶段或不同环境下,这个酶如何识别所有转录单位的启动子, 是由识别启动子的o因子来完成的。 基因启动子-35和-10区的共有序列(图13-3)是因子识别的位点,如表13-2所示
2 DDRP），亦称为 DNA 指导的 RNA 聚合酶（DNA directed RNA polymerase），简称为 RNA 聚 合酶（RNA pol）。它以 DNA 为模板催化 RNA 的合成。 原核生物和真核生物的转录酶，均能在模板链的转录起始部位，催化 2 个游离的 NTP 形 成磷酸二酯键而引发转录的起始，如图 13-2 所示。因此，转录的起始不需引物，这也是转录 与复制在起始阶段的一大区别。 一、 原核生物的 RNA 聚合酶 细菌中只发现一种 RNA 聚合酶，能催化 mRNA，tRNA 和 rRNA 等的合成，研究得比较 清楚的是大肠杆菌（E coli）的 RNA 聚合酶。 （一） 大肠杆菌 RNA 聚合酶的组成 大肠杆菌 RNA 聚合酶的分子量约 450kDa，由四种 5 个亚基（α2ββ′σ）组成全酶 （holoenzyne），σ亚基与全酶疏松结合，在胞内、外均容易从全酶中解离，解离后的部分（α 2ββ′）称为核心酶（core enzyme）。通过利福霉素等抑制转录的实验研究，对转录酶各亚基 的功能已有一定的认识：α亚基可能参与全酶的组装及全酶识别启动子，从而决定哪些基因 可转录；β亚基与底物（NTP）及新生 RNA 链结合；β′亚基与模板 DNA 结合；β和β′ 亚基组成酶的活性中心，通过 DNA 的磷酸基团与核心酶的碱性基团间的非特异性吸附作用， 核心酶能与模板 DNA 非特异性松驰结合；σ亚基的功能是识别启动子，辩认转录起始点，但 不能单独与 DNA 模板结合，当它与核心酶结合时，可引起酶构象的改变，从而改变核心酶与 DNA 结合的性质，使全酶对转录起始点的亲和力比其他部位高 4 个数量级，在转录延长阶段， σ亚基与核心酶分离，仅由核心酶参与延长过程。因此，σ亚基实际上被认为是一种转录辅 助因子，因而称为σ因子(σfactor)。 （二）σ因子 生物体在生命周期的不同阶段或在内、外环境有所变化时，其基因表达有一定的时、空 顺序，以适应生长、发育及环境变化的需要。RNA 聚合酶的活性是决定基因表达的重要一环。 而σ因子是 RNA 聚合酶识别及结合启动子的亚基，原核生物中所有 RNA 的转录都由同一种 RNA 聚合酶催化，在生命周期的不同阶段或不同环境下，这个酶如何识别所有转录单位的启动子， 是由识别启动子的σ因子来完成的。 基因启动子 -35 和-10 区的共有序列（图 13-3）是σ因子识别的位点，如表 13-2 所示
不同的o因子能识别的共有序列可以完全不同。 二、真核生物的RNA聚合醇 真核生物的RNA聚合酶已发现有三种,称为RNA聚合酶Ⅰ、II和III,分别负责转录不同 的RNA,它们对特异性抑制剂鹅膏蕈碱的敏感性亦有差异,如表13-3所示。 第二节转录过程 转录是生物合成RNA的过程,与复制相似,有起始、核苷酸链延长和链合成终止三个阶 转录的起始 转录的起始,就是形成转录起始复合物的过程。这一阶段反应所需的辅助因子,在原核生 物与真核生物之间有较大的差异。 ()原核生物转录的起始 转录的起始由RNA聚合酶与DNA模板的启动子( promoter)结合 经过对百种以上原核生物不同基因的启动子进行分析,发现启动子具有下列的共同点 在-10bp处有一段共有序列( consensus sequence),富含AT,即- TATAAT-,系 Pribnow等 首先发现,因而称为 Pribnow盒(box),再往上游-35bp的中心处又有一组保守的共有序列, 即- TTGACT。启动子邻近的结构示如图13-3。 结合过程可分为二个步骤,首先由σ因子辨认启动子的-35区,全酶与该区结合,形成 疏松的复合物,此时DNA双链未解开,因而称为封闭型转录起始复合物,继而RNA聚合酶移 向-10区及转录起始点,在-20区处DNA发生局部解链,形成12~17bp的单链区,RNA聚合 酶与DNA结合更紧密,形成开放型转录起始复合物。以单链的模板链为模板,RM聚合酶上的 起始位点和延伸位点被相应的NTP占据,聚合酶的β亚基催化第一个磷酸二酯键的生成,σ 亚基从全酶解离,形成DNA-RNA聚合酶(核心酶)结合在一起的起始延伸复合物。 白真核生物转录的起始 真核生物有三种RNA聚合酶,分别催化不同RNA的合成,每种酶都需要一些蛋白质辅助 因子,称为转录因子( transcription factor,TF)。为方便讨论,转录因子的命名冠以聚合酶 的名称。如RNA聚合酶Ⅱ所需的转录因子称为转录因子Ⅱ( transcription factorⅢ,TFⅡ)。 1.RNA聚合I催化的转录起始RNA聚合酶I催化前rRNA(40SRNA)的合成。前
3 不同的σ因子能识别的共有序列可以完全不同。 二、 真核生物的 RNA 聚合酶 真核生物的 RNA 聚合酶已发现有三种，称为 RNA 聚合酶 I、II和III，分别负责转录不同 的 RNA，它们对特异性抑制剂鹅膏蕈碱的敏感性亦有差异，如表 13-3 所示。 第二节 转录过程 转录是生物合成 RNA 的过程，与复制相似，有起始、核苷酸链延长和链合成终止三个阶 段。 一、 转录的起始 转录的起始，就是形成转录起始复合物的过程。这一阶段反应所需的辅助因子，在原核生 物与真核生物之间有较大的差异。 ㈠ 原核生物转录的起始 转录的起始由 RNA 聚合酶与 DNA 模板的启动子(promoter)结合。 经过对百种以上原核生物不同基因的启动子进行分析，发现启动子具有下列的共同点： 在-10bp 处有一段共有序列（consensus sequence），富含 AT，即 –TATAAT-，系 Pribnow 等 首先发现，因而称为 Pribnow 盒（box），再往上游-35bp 的中心处又有一组保守的共有序列， 即-TTGACT-。启动子邻近的结构示如图 13-3。 结合过程可分为二个步骤，首先由σ因子辨认启动子的–35 区，全酶与该区结合，形成 疏松的复合物，此时 DNA 双链未解开，因而称为封闭型转录起始复合物，继而 RNA 聚合酶移 向–10 区及转录起始点，在–20 区处 DNA 发生局部解链，形成 12～17bp 的单链区，RNA 聚合 酶与 DNA 结合更紧密，形成开放型转录起始复合物。以单链的模板链为模板，RNA 聚合酶上的 起始位点和延伸位点被相应的 NTP 占据，聚合酶的β亚基催化第一个磷酸二酯键的生成，σ 亚基从全酶解离，形成 DNA-RNA 聚合酶（核心酶）结合在一起的起始延伸复合物。 ㈡ 真核生物转录的起始 真核生物有三种 RNA 聚合酶，分别催化不同 RNA 的合成，每种酶都需要一些蛋白质辅助 因子，称为转录因子(transcription factor,TF)。为方便讨论，转录因子的命名冠以聚合酶 的名称。如 RNA 聚合酶Ⅱ所需的转录因子称为转录因子Ⅱ（transcription factorⅡ, TFⅡ）。 1. RNA 聚合酶 I 催化的转录起始 RNA 聚合酶 I 催化前 rRNA（40S RNA）的合成。前
rRNA基因转录起始点上游有两个顺式作用元件( cis acting element),一个是跨越起始点的 核心元件( core element),另一个在-100bp处有上游调控元件( upstream control lement,UCE)。RNA聚合酶I催化的转录需要2种转录因子,分别称为上游结合因子( upstream binding factor,UBF)和选择性因子1( selective factor1,SL1)。SL1含有4个亚基,一个 是TATA盒结合蛋白(TATA- binding protein,TBP),另3个是TBP相关因子(TBP- associated factors,TAF)。UBF与DNA结合令模板DNA发生弯曲,使相距上百bp的UCE和核心元件靠拢, 接着SL1和polI相继结合到UBF-DNA复合物上,完成起始复合物的组建,开始转录,如图13-4 所示 2.RNA聚合酶I催化的转录起始 RNA聚合酶II催化各种前体mRNA的合成。研究表明,RMNA聚合酶I催化的转录起始需要 较多的转录因子参与。为了便于讨论,它们的命名是在转录因子Ⅱ(TFⅡ)后加上大写字母, 分别称为TFⅡA~J。 RNA聚合酶Ⅱ结合的启动子的特点是,转录起始点上游有三处参与转录调控的保守序列 或称为顺式作用元件。在-90bp处有核心序列为 GGGCGG的GC盒,-70bp处有共有 ( consensus)序列为GGC(T) CAATCT的CAAT盒,-30bp处有共有序列为TATA(T)AAT 的TATA盒,又称 Hogness盒( Hogness box)。转录起始点与原核生物相似,大多数为A或G 转录起始复合物的组装:如图13-5 3.RM聚合酶Ⅲ催化的转录起始RN聚合酶Ⅲ催化tRNA,5 S rRNA和7 S rRNA的转录 (1)tRNA基因转录的起始:tRNA基因的转录初产物是tRNA的前体,经加工后产生多 个成熟tRNA。在DNA上的调控序列位于起始转录位点的下游,称为内部启动子。有二个调控 区,分别位于编码 tRNA D环和Tψ环的序列,分别称为A盒和B盒 如图3-6所示。 (2)5SRNA基因转录的起始:5SRNA基因的转录除了需要TFIB和TFⅢC外,还需要 TFIA,首先由TFⅢA结合到起始位点下游81~99b处(C盒),然后 TFIlIC结合到A盒和B 盒,继而是类似tRNA的转录,TFⅢB与TFIC作用,和聚合酶Ⅲ的结合,即可起始转录 、转录的延长 转录延长阶段发生的反应,在原核生物和真核生物比较相近。总的来说,一是聚合酶如
4 rRNA 基因转录起始点上游有两个顺式作用元件（cis acting element），一个是跨越起始点的 核心元件（core element），另一个在–100bp 处有上游调控元件（upstream control element,UCE）。RNA 聚合酶 I 催化的转录需要 2 种转录因子，分别称为上游结合因子（upstream binding factor,UBF）和选择性因子 1（selective factor1,SL1）。SL1 含有 4 个亚基，一个 是 TATA 盒结合蛋白（TATA-binding protein,TBP），另 3 个是 TBP 相关因子（TBP-associated factors,TAF）。UBF 与 DNA 结合令模板 DNA 发生弯曲，使相距上百 bp 的 UCE 和核心元件靠拢， 接着 SL1 和 pol I 相继结合到 UBF-DNA 复合物上，完成起始复合物的组建,开始转录,如图 13-4 所示。 2．RNA 聚合酶II催化的转录起始 RNA 聚合酶II催化各种前体 mRNA 的合成。研究表明，RNA 聚合酶II催化的转录起始需要 较多的转录因子参与。为了便于讨论，它们的命名是在转录因子Ⅱ（TFⅡ）后加上大写字母， 分别称为 TFⅡA~J。 RNA 聚合酶Ⅱ结合的启动子的特点是，转录起始点上游有三处参与转录调控的保守序列 或称为顺式作用元件。在–90bp 处有核心序列为 GGGCGG 的 GC 盒，–70bp 处有共有 (consensus)序列为 GGC（T）CAATCT 的 CAAT 盒，–30bp 处有共有序列为 TATAA（T）AAT 的 TATA 盒，又称 Hogness 盒(Hogness box)。转录起始点与原核生物相似，大多数为 A 或 G。 转录起始复合物的组装：如图 13-5。 3．RNA 聚合酶Ⅲ催化的转录起始 RNA 聚合酶Ⅲ催化 tRNA，5S rRNA 和 7S rRNA 的转录。 （1） tRNA 基因转录的起始： tRNA 基因的转录初产物是 tRNA 的前体，经加工后产生多 个成熟 tRNA。在 DNA 上的调控序列位于起始转录位点的下游，称为内部启动子。有二个调控 区，分别位于编码 tRNA D-环和 Tψ环的序列，分别称为 A 盒和 B 盒。 如图 3-6 所示。 （2）5S RNA 基因转录的起始： 5S RNA 基因的转录除了需要 TFⅢB 和 TFⅢC 外，还需要 TFⅢA，首先由 TFⅢA 结合到起始位点下游 81～99 bp 处（C 盒），然后 TFⅢC 结合到 A 盒和 B 盒，继而是类似 tRNA 的转录，TFⅢB 与 TFⅢC 作用，和聚合酶Ⅲ的结合，即可起始转录。 二、 转录的延长 转录延长阶段发生的反应，在原核生物和真核生物比较相近。总的来说，一是聚合酶如
何向转录起始点下游移动,继续指导核苷酸之间磷酸二酯键的形成,二是转录区的模板如何 形成局部单链区,便于转录 原核生物RNA聚合酶催化转录起始,即核苷酸链中的第一个磷酸二酯键形成后,σ因子 从全酶中解离出来,核心酶就能沿DNA分子移动,真核生物RNA聚合酶不仅需要较多的转录 因子来催化起始,而且转录起始后,酶的移动也靠多种转录因子的共同作用使酶的构象发生 改变来实现,如在TFⅢH等作用下,聚合酶IC端丝氨酸残基的磷酸化是聚合酶向下游移动的 重要因素。 在转录延长过程中,DNA双链需解开10~20bp,形成的局部单链区象一个小泡,故形象 地称为转录泡( transcription bubble)。转录泡是指RNA聚合酶-DNA模板-转录产物RNA结 合在一起形成的转录复合物。为了保持局部的转录泡状态,在RNA聚合酶下游的DNA需不断 解链,可使其下游的DNA(未解开双链部分)越缠越紧,形成正超螺旋,而其上游DNA变得松 驰,产生负超螺旋,需要解旋酶( gyrase)和拓扑异构酶来消除这些现象,如图13-7 转录起始复合物中,核苷酸之间第一个磷酸二酯键的形成是由第一个核苷酸的3’-OH与 第二个核苷酸的5’-磷酸之间脱水而成。第一个核苷酸常为G,来自GTP的5’一三磷酸仍保 留,第二个核苷酸的3’-OH仍然游离形成5’ pppgpP-OH3’。在聚合酶沿模板链的3’→5 移动时,可按模板链碱基序列的指引,相应NTP上的α-磷酸可与延长新链的3’-OH相继形 成磷酸二酯键,其β、γ磷酸基脱落生成焦磷酸后迅速水解,释放的能量进一步推动转录 使新合成的RNA链沿着5’→3’方向逐步延长。在转录局部形成的RNA:DNA杂化双链之间 的引力比DNA双链的弱(因为杂化双链间存在dA:rU配对,dA:rU的稳定性比dA:dT的小), 延长中的RNA链的5’-端会被重新形成的DNA双链挤出,使合成中的RNA的5’-端游离于转 录复合物。 三、转录的终止 ()原核生物转录的终止 原核生物转录的终止有两种主要机制。一种机制是需要蛋白质因子p(Rho)的参与,称 为依赖ρ因子( p factor)的转录终止机制,另一种机制是在离体系统中观察到,纯化的RNA 聚合酶不需要其他蛋白质因子参与,可使转录终止,称为不依赖ρ因子的转录终止机制 1依赖p因子的转录终止:p因子是一种分子量为46kDa的蛋白质,以六聚体为活性形
5 何向转录起始点下游移动，继续指导核苷酸之间磷酸二酯键的形成，二是转录区的模板如何 形成局部单链区，便于转录。 原核生物 RNA 聚合酶催化转录起始，即核苷酸链中的第一个磷酸二酯键形成后，σ因子 从全酶中解离出来，核心酶就能沿 DNA 分子移动，真核生物 RNA 聚合酶不仅需要较多的转录 因子来催化起始，而且转录起始后，酶的移动也靠多种转录因子的共同作用使酶的构象发生 改变来实现，如在 TFⅡH 等作用下，聚合酶ⅡC 端丝氨酸残基的磷酸化是聚合酶向下游移动的 重要因素。 在转录延长过程中，DNA 双链需解开 10～20 bp，形成的局部单链区象一个小泡，故形象 地称为转录泡（transcription bubble）。转录泡是指 RNA 聚合酶-DNA 模板-转录产物 RNA 结 合在一起形成的转录复合物。为了保持局部的转录泡状态，在 RNA 聚合酶下游的 DNA 需不断 解链，可使其下游的 DNA（未解开双链部分）越缠越紧，形成正超螺旋，而其上游 DNA 变得松 驰，产生负超螺旋，需要解旋酶（gyrase） 和拓扑异构酶来消除这些现象，如图 13-7。 转录起始复合物中，核苷酸之间第一个磷酸二酯键的形成是由第一个核苷酸的 3’-OH 与 第二个核苷酸的 5’-磷酸之间脱水而成。第一个核苷酸常为 G，来自 GTP 的 5’-三磷酸仍保 留，第二个核苷酸的 3’-OH 仍然游离形成 5’pppGpN-OH3’。在聚合酶沿模板链的 3’→5’ 移动时，可按模板链碱基序列的指引，相应 NTP 上的α-磷酸可与延长新链的 3’-OH 相继形 成磷酸二酯键，其β、γ磷酸基脱落生成焦磷酸后迅速水解，释放的能量进一步推动转录， 使新合成的 RNA 链沿着 5’→ 3’方向逐步延长。在转录局部形成的 RNA∶DNA 杂化双链之间 的引力比 DNA 双链的弱（因为杂化双链间存在 dA∶rU 配对，dA∶rU 的稳定性比 dA∶dT 的小）， 延长中的 RNA 链的 5’-端会被重新形成的 DNA 双链挤出，使合成中的 RNA 的 5’-端游离于转 录复合物。 三、 转录的终止 ㈠ 原核生物转录的终止 原核生物转录的终止有两种主要机制。一种机制是需要蛋白质因子ρ（Rho）的参与，称 为依赖ρ因子(ρfactor)的转录终止机制，另一种机制是在离体系统中观察到，纯化的 RNA 聚合酶不需要其他蛋白质因子参与，可使转录终止，称为不依赖ρ因子的转录终止机制。 1 依赖ρ因子的转录终止： ρ因子是一种分子量为 46kDa 的蛋白质，以六聚体为活性形
式。依赖ρ因子的终止位点,未发现有特殊的DNA序列,但p因子能与转录中的RNA结合。 p因子的六聚体被约70~80nt的RNA包绕,激活p因子的ATP酶( ATPase)活性,并向RNA 的3’端滑动,滑至RNA聚合酶附近时,RNA聚合酶暂停聚合活性,使RNA:DN杂化链解链 转录的RMA释放出来而终止转录。如图13-8所示。 2.不依赖ρ因子的转录终止:在这种转录终止系统中,模板DN在终止位点附近有特殊 的连续T序列,在连续T之前有富含GC互补区及几个插入碱基,如图13-9。这种互补区的转 录物可形成茎-环结构,影响RNA聚合酶的构象使转录暂停:同时,由于转录产物的(rU)n 与模板的(dA)n之间的dA:rU杂交区的双链是最不稳定的双链,使杂化链的稳定性下降, 而转录泡模板区的两股DNA容易恢复双链,释出转录产物RNA,使转录终止 白真核生物转录的终止 真核生物转录终止的机制,目前了解尚不多,而且3种RNA聚合酶的转录终止不完全相 同。RNA聚合酶Ⅰ催化的转录有18bp的终止子序列,可被辅助因子识别。RN聚合酶II和IIl 催化转录的终止子,可能有与原核生物不依赖ρ因子的终止子相似的结构和终止机制,即有 富含GC的茎-环结构(stem- loop structure)和连续的U。由于成熟的mRNA3’端已被切除了 段并加入了 poly a尾,具体的转录终止点目前尚未认识。 四、转录的抑制作用 (一)作用于模板DNA的转录抑制剂 如放线菌素D( actinomycin D),能插入至DNA双链中两对dG·dC之间,低浓度时, 阻止RNA链的延长,高浓度时可抑制RNA的起始,也抑制DNA复制。 (二)作用于RNA聚合酶的转录抑制剂 如利福平或利福霉素,能与原核细胞RNA聚合酶的β亚基非共价结合,阻止RMA转录 的起始,对真核生物RNA聚合酶无作用。该药临床用于治疗结核杆菌引起的疾病 α鹅膏蕈碱则是真核生物RNA聚合酶Ⅱ的抑制剂 第三节RNA转录后的加工 原核生物RNA转录后的加工 原核生物mRNA的转录产物,一般无需加工已具有活性,即可作为翻译的模板,近年也发 现需要添加3’ poly a的现象。而对rRNA和tRNA转录产物的加工、修饰了解比较多,分别 6
6 式。依赖ρ因子的终止位点，未发现有特殊的 DNA 序列，但ρ因子能与转录中的 RNA 结合。 ρ因子的六聚体被约 70～80 nt 的 RNA 包绕，激活ρ因子的 ATP 酶（ATPase）活性，并向 RNA 的 3’端滑动，滑至 RNA 聚合酶附近时，RNA 聚合酶暂停聚合活性，使 RNA∶DNA 杂化链解链， 转录的 RNA 释放出来而终止转录。如图 13-8 所示。 2．不依赖ρ因子的转录终止： 在这种转录终止系统中，模板 DNA 在终止位点附近有特殊 的连续 T 序列，在连续 T 之前有富含 GC 互补区及几个插入碱基，如图 13-9。这种互补区的转 录物可形成茎-环结构，影响 RNA 聚合酶的构象使转录暂停；同时，由于转录产物的（rU）n 与模板的（dA）n 之间的 dA∶rU 杂交区的双链是最不稳定的双链，使杂化链的稳定性下降， 而转录泡模板区的两股 DNA 容易恢复双链，释出转录产物 RNA，使转录终止。 ㈡ 真核生物转录的终止 真核生物转录终止的机制，目前了解尚不多，而且 3 种 RNA 聚合酶的转录终止不完全相 同。RNA 聚合酶Ⅰ催化的转录有 18 bp 的终止子序列，可被辅助因子识别。RNA 聚合酶II和III 催化转录的终止子，可能有与原核生物不依赖ρ因子的终止子相似的结构和终止机制，即有 富含 GC 的茎-环结构(stem-loop structure)和连续的 U。由于成熟的 mRNA 3’端已被切除了 一段并加入了 poly A 尾,具体的转录终止点目前尚未认识。 四、 转录的抑制作用 （一）作用于模板 DNA 的转录抑制剂 如放线菌素 D（actinomycin D），能插入至 DNA 双链中两对 dG• dC 之间，低浓度时， 阻止 RNA 链的延长，高浓度时可抑制 RNA 的起始，也抑制 DNA 复制。 （二）作用于 RNA 聚合酶的转录抑制剂 如利福平或利福霉素，能与原核细胞 RNA 聚合酶的β亚基非共价结合，阻止 RNA 转录 的起始，对真核生物 RNA 聚合酶无作用。该药临床用于治疗结核杆菌引起的疾病。 α鹅膏蕈碱则是真核生物 RNA 聚合酶Ⅱ的抑制剂。 第三节 RNA 转录后的加工 一、原核生物 RNA 转录后的加工 原核生物 mRNA 的转录产物，一般无需加工已具有活性，即可作为翻译的模板，近年也发 现需要添加 3’poly A 的现象。而对 rRNA 和 tRNA 转录产物的加工、修饰了解比较多，分别
叙述如下 ()rRNA的加工 白tRNA的加工 酵III 2.RNA蘖D: 3.RMA藤P: 4.tRNA核苷酸转移:Ⅱ型tRNA没有3’端的CCA,I型tRNA的3’端CCA亦有被核 酸酶降解的可能性。此酶以ATP和CTP为原料催化tRNA3’端CCA的形成。 二、真核生物RNA转录后的加工 ()rRNA转录后的加工 真核生物的rRMA有5S、5.8S、18和28四种,其中5.8S、18和28S是由RNA聚合酶 I催化一个转录单位,产生45 S rrNA前体,rRNA转录后加工包括前体rRNA与蛋白质结合, 然后再切割和甲基化 在研究rRNA转录加工的过程中,发现某些真核生物如四膜虫( Tetrahymena)的26S rRNA的前体为6.4kb,含有414核苷酸的内含子,可以在完全没有蛋白质的条件下,自身剪 接,能很准确地将414核苷酸内含子剪除,而使两个外显子相连接为成熟的26SRNA。这种具 有催化功能的RNA称为核酶( ribozyme),意为可切割特异性RNA序列的RM分子。核酶的二 级结构有多种,其中一种呈槌头状( hammerhead)结构,含有若干茎( stems)和环( loops) 例如烟草环斑( rinsport)病毒的卫星RNA的自身剪接序列具有槌头状结构,如图13-11所 根据核酶的槌头状结构,通过人工设计合成,可使原来没有核酶活性的RNA,成为具有核 酶活性的RNA,用于阻断病源生物或肿瘤基因的表达,为对感染性疾病及肿瘤的治疗提供了新 的思路。如图13-12所示,下半部的24核苷酸链,是没有核酶活性的病原体或肿瘤的RNA,, 根据槌头状结构原理,人工设计合成上半部的19核苷酸链,与其配成槌头状结构,使下半部 分成为人工核酶的特异切割部位,阻断其表达,达到防治某些疾病的目的。例如,现已在探 索用核酶来破坏人免疫缺陷病毒(HIV)的临床治疗方案。 白tRNA转录后的加工
7 叙述如下： ㈠ rRNA 的加工 ㈡ tRNA 的加工 1．RNA 酶III： 2．RNA 酶 D： 3．RNA 酶 P： 4．tRNA 核苷酸转移酶：Ⅱ型 tRNA 没有 3’端的 CCA，I 型 tRNA 的 3’端 CCA 亦有被核 酸酶降解的可能性。此酶以 ATP 和 CTP 为原料催化 tRNA 3’端 CCA 的形成。 二、 真核生物 RNA 转录后的加工 ㈠ rRNA 转录后的加工 真核生物的 rRNA 有 5S、5.8S、18S 和 28S 四种，其中 5.8S、18S 和 28S 是由 RNA 聚合酶 I 催化一个转录单位，产生 45S rRNA 前体，rRNA 转录后加工包括前体 rRNA 与蛋白质结合， 然后再切割和甲基化。 在研究 rRNA 转录加工的过程中，发现某些真核生物如四膜虫（Trtrahymena）的 26S rRNA 的 前体为 6.4kb，含有 414 核苷酸的内含子，可以在完全没有蛋白质的条件下，自身剪 接，能很准确地将 414 核苷酸内含子剪除，而使两个外显子相连接为成熟的 26S RNA。这种具 有催化功能的 RNA 称为核酶（ribozyme），意为可切割特异性 RNA 序列的 RNA 分子。核酶的二 级结构有多种，其中一种呈槌头状（hammerhead）结构，含有若干茎（stems）和环（loops）。 例如烟草环斑（rinsport）病毒的卫星 RNA 的自身剪接序列具有槌头状结构，如图 13-11 所 示。 根据核酶的槌头状结构，通过人工设计合成，可使原来没有核酶活性的 RNA，成为具有核 酶活性的 RNA，用于阻断病源生物或肿瘤基因的表达，为对感染性疾病及肿瘤的治疗提供了新 的思路。如图 13-12 所示，下半部的 24 核苷酸链，是没有核酶活性的病原体或肿瘤的 RNA，， 根据槌头状结构原理，人工设计合成上半部的 19 核苷酸链，与其配成槌头状结构，使下半部 分成为人工核酶的特异切割部位，阻断其表达，达到防治某些疾病的目的。例如，现已在探 索用核酶来破坏人免疫缺陷病毒（HIV）的临床治疗方案。 ㈡ tRNA 转录后的加工
前tRNA的加工包括切除和碱基修饰,有些则需剪接 前tRNA的碱基约有10%需要酶促修饰,修饰有如下类型:①前tRNA3’端的U由CCA取 代:②嘌呤碱或核糖C2’的甲基化:③尿苷被还原成双氢尿苷(DH)或核苷内的转位反应 成为假尿嘧啶核苷(Tψ);④某些腺苷酸脱氨成为次黄嘌呤核苷酸(AMP→IMP)。 白mRNA转录后的加工 真核生物mRNA由RNA聚合酶II催化转录,初始产物为核不均一RNA( heterogene nuclear rna, hnrNA),新生的 hnrNA从开始形成到转录终止,就逐步与蛋白质结合形成不均 核糖核蛋白( hnRNP)颗粒,前mRNA加工的顺序是形成5’帽子结构:内切酶去除3’端的 一段序列: poly a聚合酶催化形成3’ poly A尾;最后是剪接去除内含子转变为成熟的mRNA 1.5′帽的形成: hnRNA5'端的第一个核苷酸通常为三磷酸鸟苷(5- pppGpP-),在磷酸酶 催化下去除γ-磷酸基团形成5pGpN…,经鸟苷酰转移酶催化与另一个GTP(ppG)作用生 成 Gpppgpn·,在鸟嘌呤-7-甲基转移酶作用下,以S-腺苷蛋氨酸为甲基来源,生成 m GpppgpN…再经2’甲基转移酶催化,使5’端原来的第一位,甚至第二位核苷酸的2’-0 位甲基化,形成 m gpppG n…,或 m gpppgpn 可见5’帽结构有三种形式; m Pppgpp…为帽0, m GpppG"pN…为帽1,m7Gpp"pN…为 帽2。不同真核生物的mRNA或同一生物的不同mRNA有不同的5’帽结构 2.前mRN3’端切除及加 poly A尾:除组蛋白的mNA外,真核生物的 所有mRNA都有3’ poly a尾。研究表明,由于结构基因中编码链的3’端没有 poly a序列 mRNA的 poly a尾是转录后加工形成的,其过程是:加 poly a位点上游10~35核苷酸处有 AAUAAA序列,下游约50核苷酸处有富含CU序列,这两处序列是剪切和加 poly a所需的信号。 首先由剪切和聚腺苷化特异因子( cleavage and pol yadeny lation specific factor,CPSF) 结合到上游富 AAUAAA序列,剪除刺激因子( cleavage stimulation factor,CSF)与下游富 含ωU序列作用,剪除因子Ⅰ、Ⅱ( cleavage factor,CF)相继与之结合,使其更趋稳定。 在剪除之前, poly a聚合酶结合到复合物上,使剪切后游离的3’端能迅速腺苷酸化。 poly a 的生成分二个阶段,如图13-14 3. mRNA的剪接:真核生物编码mRNA的基因是断裂基因,有外显子和内含子并共同转录 于初始转录产物中,须将转录产物中的内含子去除,并把外显子连接为成熟的mRNA分子,这
8 前 tRNA 的加工包括切除和碱基修饰，有些则需剪接。 前 tRNA 的碱基约有 10%需要酶促修饰，修饰有如下类型：①前 tRNA3’端的 U 由 CCA 取 代；②嘌呤碱或核糖 C2’的甲基化；③尿苷被还原成双氢尿苷（DH）或核苷内的转位反应， 成为假尿嘧啶核苷（Tψ）；④某些腺苷酸脱氨成为次黄嘌呤核苷酸（AMP→IMP）。 ㈢ mRNA 转录后的加工 真核生物 mRNA 由 RNA 聚合酶II催化转录，初始产物为核不均一 RNA（heterogeneous nuclear RNA，hnRNA），新生的 hnRNA 从开始形成到转录终止，就逐步与蛋白质结合形成不均 一核糖核蛋白（hnRNP）颗粒，前 mRNA 加工的顺序是形成 5’帽子结构；内切酶去除 3’端的 一段序列；poly A 聚合酶催化形成 3’poly A 尾；最后是剪接去除内含子转变为成熟的 mRNA。 1．5’帽的形成：hnRNA 5’端的第一个核苷酸通常为三磷酸鸟苷（5’-pppGpN-），在磷酸酶 催化下去除γ-磷酸基团形成 5’-ppGpN···，经鸟苷酰转移酶催化与另一个 GTP（pppG）作用生 成 GpppGpN···，在鸟嘌呤-7-甲基转移酶作用下，以 S-腺苷蛋氨酸为甲基来源，生成 m 7 GpppGpN···，再经 2’甲基转移酶催化，使 5’端原来的第一位，甚至第二位核苷酸的 2’-O 位甲基化，形成 m 7 GpppGm N···，或 m 7 GpppGpm N m···。 可见 5’帽结构有三种形式；m 7 GpppGpN···为帽 0，m 7 GpppGm pN···为帽 1，m7GpppGm pNm···为 帽 2。不同真核生物的 mRNA 或同一生物的不同 mRNA 有不同的 5’帽结构。 2．前 mRNA 3’端切除及加 poly A 尾： 除组蛋白的 mRNA 外，真核生物的 所有 mRNA 都有 3’poly A 尾。研究表明，由于结构基因中编码链的 3’端没有 poly A 序列， mRNA 的 poly A 尾是转录后加工形成的，其过程是：加 poly A 位点上游 10～35 核苷酸处有 AAUAAA 序列，下游约 50 核苷酸处有富含 GU 序列，这两处序列是剪切和加 poly A 所需的信号。 首先由剪切和聚腺苷化特异因子（cleavage and polyadenylation specific factor，CPSF） 结合到上游富 AAUAAA 序列，剪除刺激因子（cleavage stimulation factor，CSF）与下游富 含 GU 序列作用，剪除因子Ⅰ、Ⅱ（cleavage factor，CF）相继与之结合，使其更趋稳定。 在剪除之前，poly A 聚合酶结合到复合物上，使剪切后游离的 3’端能迅速腺苷酸化。poly A 的生成分二个阶段，如图 13-14。 3．mRNA 的剪接： 真核生物编码 mRNA 的基因是断裂基因，有外显子和内含子并共同转录 于初始转录产物中，须将转录产物中的内含子去除，并把外显子连接为成熟的 mRNA 分子，这
个过程称为剪接( splicing),剪接位点在外显子的3’端与内含子的5’端连接点及内含子3 端与下一个外显子5’端连接点。为便于叙述,把位于内含子5’端的剪切点称为5’端剪接 点,位于内含子3’端的剪切点称为3’端剪接点 从图13-15中可见,几乎所有真核生物的核前mRNA都有特征的GU、AG序列,称为GU-AG 规则。内含子离3’剪切点20~50bp范围有一个A也是不变的,称为分支点。分支点附近有 保守序列,如 UACUAAC,其中3’端倒数第二个碱基A为分支点 剪接过程: (四)RNA编辑 RNA编辑( RNA editing)是指RNA前体除上述加帽、添尾、剪接、修饰等程序外,需对其 序列进行改编,改编过程包括在RNA前体分子中插入、剔除、或置换一些核苷酸残基。例如 人的载脂蛋白B(ApoB)有两种形式,一种是肝细胞合成的分子量为5l2kDa的ApoB-100 参与细胞内合成的脂类的运输:;另一种在小肠细胞合成的分子量为240kDa的ApoB-48,参 与以乳糜微粒形式携带食物中的脂类。这是由mRNA合成后在其第2153位密码子CAA(谷 氨酰胺)的C变成U而成UAA(终止子),所以蛋白质合成到此密码子即终止,产生含2152 氨基酸残基的ApoB-48,未被编辑的mRNA则翻译成含4536氨基酸残基的ApoB-100(图 13-18)。由于催化胞嘧啶变成尿嘧啶的脱氨酶只存在于小肠,故ApoB-48只在小肠合成,所 以RNA编辑可以看作是对生物学中心法则的一个重要补充。RNA编辑的多种形式极大地增加 了mRNA的遗传信息容量 第四节逆转录、逆转录病毒及癌基因 逆转录病毒及逆转录酶 (一)发现 前节讨论的转录是以DNA为模板,在RNA聚合酶的作用下转录成RNA,即信息是从 DNA流向RNA。某些病毒的基因组是RNA,而不是DNA,这类病毒称为RNA病毒。1964 年 Temin观察到有些致肿瘤的RNA病毒(如鸡肉瘤病毒 avian sarcoma virus,ASV)感染细胞 的作用能被DNA复制抑制剂(如甲氨喋呤,MIX)、5 FdUMP等所阻断,说明ASV的繁殖需 要DNA的合成。另一发现为放线菌素D能抑制子代病毒颗粒的产生。放线菌素D是抑制以 DNA为模板的RNA合成,这说明RNA肿瘤病毒在宿主细胞的繁殖,需要通过细胞RNA的
9 个过程称为剪接（splicing），剪接位点在外显子的3’端与内含子的5’端连接点及内含子3’ 端与下一个外显子 5’端连接点。为便于叙述，把位于内含子 5’端的剪切点称为 5’端剪接 点，位于内含子 3’端的剪切点称为 3’端剪接点。 从图 13-15 中可见，几乎所有真核生物的核前 mRNA 都有特征的 GU、AG 序列，称为 GU-AG 规则。内含子离 3’剪切点 20～50bp 范围有一个 A 也是不变的，称为分支点。分支点附近有 保守序列，如 UACUAAC，其中 3’端倒数第二个碱基 A 为分支点。 剪接过程： （四）RNA 编辑 RNA 编辑（RNA editing）是指 RNA 前体除上述加帽、添尾、剪接、修饰等程序外，需对其 序列进行改编，改编过程包括在 RNA 前体分子中插入、剔除、或置换一些核苷酸残基。例如 人的载脂蛋白 B（Apo B）有两种形式，一种是肝细胞合成的分子量为 512 kDa 的 Apo B-100， 参与细胞内合成的脂类的运输；另一种在小肠细胞合成的分子量为 240 kDa 的 Apo B-48，参 与以乳糜微粒形式携带食物中的脂类。这是由 mRNA 合成后在其第 2 153 位密码子 CAA（谷 氨酰胺）的 C 变成 U 而成 UAA（终止子），所以蛋白质合成到此密码子即终止，产生含 2 152 氨基酸残基的 Apo B-48，未被编辑的 mRNA 则翻译成含 4 536 氨基酸残基的 Apo B-100（图 13-18）。由于催化胞嘧啶变成尿嘧啶的脱氨酶只存在于小肠，故 Apo B-48 只在小肠合成，所 以 RNA 编辑可以看作是对生物学中心法则的一个重要补充。RNA 编辑的多种形式极大地增加 了 mRNA 的遗传信息容量。 第四节 逆转录、逆转录病毒及癌基因 一、 逆转录病毒及逆转录酶 （一） 发现 前节讨论的转录是以 DNA 为模板，在 RNA 聚合酶的作用下转录成 RNA，即信息是从 DNA 流向 RNA。某些病毒的基因组是 RNA，而不是 DNA，这类病毒称为 RNA 病毒。1964 年 Temin 观察到有些致肿瘤的 RNA 病毒（如鸡肉瘤病毒 avian sarcoma virus，ASV）感染细胞 的作用能被 DNA 复制抑制剂（如甲氨喋呤，MTX）、5FdUMP 等所阻断，说明 ASV 的繁殖需 要 DNA 的合成。另一发现为放线菌素 D 能抑制子代病毒颗粒的产生。放线菌素 D 是抑制以 DNA 为模板的 RNA 合成，这说明 RNA 肿瘤病毒在宿主细胞的繁殖，需要通过细胞 RNA 的
合成。因此, Temin大胆提出一种设想,即RNA肿瘤病毒先变成DNA原病毒( provirus),再 产生RNA肿瘤病毒。这意味着遗传信息也可以从RNA流向DNA 1970年 Temin和 Baltimore各自发现RNA肿瘤病毒含有一种酶,称为逆转录酶(ro everse anscriptase)。这种酶以RNA为模板,在有4种dNTP存在及合适条件下,能按碱基互补配对 的原则,合成互补DNA( complementary dNA,cDNA)。这种酶也称RNA依赖的DNA聚合酶 (RNA- dependent DNA polymerase)。由于RNA肿瘤病毒含有这种逆转录酶,所以也称为逆转 录病毒( retrovirus)。这一发现使生物中心法则内容更充实和完善。 Temin和 Baltimore也因此而 获得诺贝尔奖金 逆转录病毒颗粒的直径约为1000A,基因组由两个完全相同的单链RNA分子组成,每分 子约35~10kb,不同毒株差异较大,还含有若干分子的逆转录酶及来自宿主的tRNA。 (二)ASV的基因组 图13-19显示ASⅤ原病毒基因组的结构,两侧端为长末端重复序列 (long terminal repeat, LTR),R为两侧完全相同的序列,U5及U3,则序列不同,两侧LTR含整合信号,启动子, 增强子及加 poly a等信号序列,紧接5'端的下游有病毒包装的序列(ψ),是包装成病毒颗粒 的必需信号。 三)逆转录病毒的生活周期 当病毒与宿主细胞受体结合后,病毒颗粒进入细胞内,开始病毒的生活周期,有两个 阶 第一阶段病毒RNA基因组逆转录成DNA前病毒,再整合至宿主基因组中。 逆转录酶具有催化三种反应的活性:①RNA指导的DNA合成:②RNA的水解:③DNA 指导的DNA合成,如图1320所示。合成的起始可能是利用tRNA作为引物。合成的双链DNA 原病毒可整合到宿主细胞的基因组中。 2.第二阶段包括已整合至宿主基因组的原病毒DNA,通过宿主细胞的RNA聚合酶Ⅱ转录 成相应的mRNA,此mRNA可作为病毒的RNA基因组,或作为合成相应蛋白质的模板。结 果,病毒RNA基因组与病毒蛋白质可包装成新的病毒颗粒进行繁殖,后者以芽植式离开宿主, 这种逆转录病毒一般不会杀死宿主细胞。 癌基因与抑癌基因
10 合成。因此，Temin 大胆提出一种设想，即 RNA 肿瘤病毒先变成 DNA 原病毒(provirus)，再 产生 RNA 肿瘤病毒。这意味着遗传信息也可以从 RNA 流向 DNA。 1970 年 Temin 和 Baltimore 各自发现 RNA 肿瘤病毒含有一种酶，称为逆转录酶(reverse transcriptase)。这种酶以 RNA 为模板，在有 4 种 dNTP 存在及合适条件下，能按碱基互补配对 的原则，合成互补 DNA(complementary DNA，cDNA)。这种酶也称 RNA 依赖的 DNA 聚合酶 (RNA-dependent DNA polymerase)。由于 RNA 肿瘤病毒含有这种逆转录酶，所以也称为逆转 录病毒(retrovirus)。这一发现使生物中心法则内容更充实和完善。Temin 和 Baltimore 也因此而 获得诺贝尔奖金。 逆转录病毒颗粒的直径约为 1 000Å，基因组由两个完全相同的单链 RNA 分子组成，每分 子约 3.5～10 kb，不同毒株差异较大, 还含有若干分子的逆转录酶及来自宿主的 tRNA。 (二)ASV 的基因组 图 13-19 显示 ASV 原病毒基因组的结构，两侧端为长末端重复序列(1ong terminal repeat， LTR)，R 为两侧完全相同的序列，U5 及 U3，则序列不同，两侧 LTR 含整合信号，启动子， 增强子及加 poly A 等信号序列，紧接 5’端的下游有病毒包装的序列(Ψ)，是包装成病毒颗粒 的必需信号。 （三） 逆转录病毒的生活周期 当病毒与宿主细胞受体结合后，病毒颗粒进入细胞内，开始病毒的生活周期，有两个 阶。 1．第一阶段 病毒 RNA 基因组逆转录成 DNA 前病毒，再整合至宿主基因组中。 逆转录酶具有催化三种反应的活性：①RNA 指导的 DNA 合成；②RNA 的水解；③DNA 指导的 DNA 合成，如图 13-20 所示。合成的起始可能是利用 tRNA 作为引物。合成的双链 DNA 原病毒可整合到宿主细胞的基因组中。 2．第二阶段 包括已整合至宿主基因组的原病毒 DNA，通过宿主细胞的 RNA 聚合酶 II 转录 成相应的 mRNA，此 mRNA 可作为病毒的 RNA 基因组，或作为合成相应蛋白质的模板。结 果，病毒 RNA 基因组与病毒蛋白质可包装成新的病毒颗粒进行繁殖，后者以芽植式离开宿主， 这种逆转录病毒一般不会杀死宿主细胞。 二、癌基因与抑癌基因