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第36章 RNA的生物合成和加工 本章提要 1、DNA指导下的RNA的生物合成 即转录：以DNA为模板合成RNA 2、RNA的转录后加工 通过一系列加工和修饰过程成为成熟的，具有功能的RNA分子的过程。 3、RNA指导下的RNA和DNA合成 即RNA复制和逆转录 一、DNA指导下的RNA合成（转录） 1、DNA指导下的RNA聚合酶 2、启动子和转录因子 3、终止子和终止因子 4、转录的调节控制 5、RNA生物合成的抑制剂 转录单位 1、RNA转录起始于DNA模板一个特定起点，并在另一个终点终止，此转录区域为转录单位。 2、一个转录单位可是多基因，也可是单基因。 3、转录起始由启动子控制，终止由终止子控制，转录通过DNA指导由RNA聚合酶实现。 （一）DNA指导的RNA聚合酶 1、由RNA聚合酶催化的反应 NTP＋(NMP)n RNA聚合酶 (NMP)n+1 + PPi RNA 延伸的RNA 2、DNA是RNA合成的模板 （1）用于转录的那条DNA链为模板链，或称负链；对应的链为编码链，即正链；转录方向为5’?3’。 （2）转录过程中形成局部DNA-RNA杂交分子，转录后DNA重新形成双螺旋。 3、RNA聚合酶有多种亚基，每种亚基具有特定功能 原核生物RNA聚合酶 举例：原核生物RNA聚合酶各亚基性质与功能 （1） 原核生物中由一种RNA聚合酶催化所有RNA的合成 （2）RNA聚合酶全酶由核心酶(?2、?、?’ 亚基)和??亚基组成，还有?与两个Zn原子 （3）核心酶(?2、?、?’ 亚基)只能延长RNA链，不具起始合成能力；不同细菌?亚基不同；?亚基在决定RNA聚合酶起始转录中起关键作用； Zn原子与?’ 亚基联结； ?亚基目前功能未知 大肠杆菌RNA聚合酶 RNA转录延伸期转录泡模型 转录过程 1、识别： ?因子，转录泡 2、起始：第一个形成的核苷酸为pppG或pppA 3、延伸：核心酶(?2、?、?’ 亚基) 4、终止：RNA聚合酶在NusA因子帮助下识别转录终止信号，离开模板 真核RNA聚合酶 根据酶对?-鹅膏蕈碱的敏感性分为三种： 1、RNA聚合酶I：转录形成5.8S rRNA，18 S rRNA，28S rRNA ——对?-鹅膏蕈碱不敏感 2、RNA聚合酶II：转录形成蛋白质基因mRNA和大多核内小RNA ——对?-鹅膏蕈碱敏感 3、RNA聚合酶III：转录形成小RNA： 5S rRNA，tRNA等——对?-鹅膏蕈碱中等敏感 * ?-鹅膏蕈碱是一种毒蕈产生的八肽化合物，对真核生物有较大毒性，但对细菌RNA聚合酶只有微弱抑制作用。 （二）启动子和转录因子 1、启动子(Promoter) ：DNA上与转录起始相关，RNA聚合酶与之专一结合并起始转录的核苷酸顺序。 2、转录因子：RNA酶转录需一系列蛋白因子帮助，其作用或是识别DNA上的作用位点，或是识别其它因子，或是识别RNA聚合酶。 3、转录单位起始点为+1，起始点左侧为上游，用负值表示；向后为下游，用正值表示。 原核生物启动子结构 真核生物的启动子 1、有三类：分别由RNA聚合酶I、II、III转录。 2、真核生物启动子由转录因子而不是由RNA聚合酶识别，多种转录因子和RNA聚合酶在起点上形成前起始复合物而促进转录。启动子通常由一些短的保守序列构成，被适当种类的辅助因子识别。 1、I类启动子：控制rRNA前体基因的转录；由两部分保守序列构成：核心启动子（-45?+20和上游控制元件（- 108?-107）；RNA聚合酶I对其转录需UBF1和SL1两种因子。 2、III类启动子：为RNA聚合酶III识别；控制5S和tRNA及胞核、胞质小RNA基因的的转录；启动子位于转录起点下游，即在基因内部——基因内启动子。 3、II类启动子：涉及众多编码蛋白质的基因表达控制；包含四类控制元件：基本启动子，起始子，上游元件和应答元件。 （1）基本启动子：TATA框或Goldberg-Hogness框（-25至-30），是RNA聚合酶和通用因子形成起始复合物的主要装配点。功能与RNA聚合酶定位有关，DNA在此解链并决定转录的起始位置。 （2）起始子：转录起点处的保守序列。A：+1 上述基本启动子和转录因子对RNA聚合酶II转录是必要的，但只能给出微弱的转录水平。 （3）上游元件：普遍存在的有：CAAT框，GC框和八聚体框等。其与转录因子相结合可增强转录水平。 （三）终止子和终止因子 1、终止子：提供转录终止信号的序列。 原核生物的终止子前有一回文结构，产物的RNA形成由茎环构成的发夹结构； 2、终止因子：协助RNA聚合酶识