第五章生物信息的传递上——转录.ppt

第三章 生物信息的传递（上） Transcription——从DNA到RNA RNA 充当信使的证据 生物体内有三种RNA mRNA（message RNA）：编码特定蛋白序列； tRNA（transfer RNA）：特异性地解读mRNA中的遗传信息，将其转化为相应的氨基酸； rRNA (ribosomal RNA）：直接参与核糖体中蛋白质的合成。 ● 基本概念 ● 转录起始：RNA聚合酶、启动子 ● 转录的基本过程 ● 转录后加工 ● 原核生物与真核生物mRNA的特征比较 ● RNA合成与DNA合成异同点 一、基本概念与基本特征 基因转录是在细胞核内进行的。它是指以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。 参与转录的物质 原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 模板:DNA 酶: RNA聚合酶 转录的场所：细胞核（真核生物） 转录的条件：需要酶和ATP(解旋酶和RNA聚合酶），以及其他蛋白质因子 转录的结果：mRNA 转录的不对称性： 在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。 转录单元（transcription unit） 二、参与转录起始的关键酶与元件 （一） RNA聚合酶 （二） 启动子(promoter) （一） RNA聚合酶 σ亚基：识别启动子，起始转录。σ亚基和其他肽链的结合不很牢固，易脱离全酶。 核心酶：全酶脱离σ亚基剩下的β‘βα2ω称为核心酶。核心酶本身就能催化核苷酸间磷酸二酯键的形成。 β亚基：是酶和底物结合的部位和催化位点。利福平(rifampicin)和利福霉素(rifamycin)通过结合β亚基，对全酶有强烈的抑制作用，抑制RNA合成的起始，但不抑制其延长。β亚基基因rpoB突变可使细菌对利福平有抗性。链霉溶菌素(streptolydigin)能抑制RNA链的延长，rpoB突变却可使细胞对链霉溶菌素亦发生抗性。 β’亚基：其作用是与模板DNA相结合。β’亚基的碱性较强，适于与模板DNA相结合。肝素是一种多价阴子，能和β’亚基结合，从而抑制DNA与RNA聚合酶相结合，进一步抑制转录作用。 α亚基：功能现尚未知。然而，当噬菌体T4感染E.coli时，其α亚基即在精氨酸上被ADP-核糖化。这种修饰作用使该RNA聚合酶全酶对其原先识别的启动子的亲和力减弱。所以有人认为，α亚基的功能可能是识别其相应的启动子。 大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析 原核生物RNA聚合酶的作用 识别启动子。主要依赖于?亚基， ?亚基只参与转录的起始，并决定转录的方向。 与DNA结合并使之解链，另外还具有解旋、重新使DNA螺旋化作用。 催化RNA聚合反应。负责三种RNA合成。 RNA聚合酶核心酶通过与不同的?亚基结合，识别不同的启动子。 2. 真核生物RNA聚合酶 RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别 某些常用的转录抑制剂 （二） 启动子(promoter) 原核生物启动子特性 在基因表达调控中，转录起始是关键，基因是否能表达决定于在特定的启动子起始过程。 只有RNA聚合酶能够特异性地与启动子相结合。σ亚基起识别作用，没有σ时，核心酶偶而亦能起始RNA的合成，但有许多起始错误，而且核心酶所合成的RNA链的起始在某个基因的两条链上是随机的。但当σ存在时，则起始在正确的位点上。 RNA聚合酶能否与启动子相互作用是起始转录的关键问题。 不同启动子对RNA聚合酶的亲和力各不同。可能对调控转录起始的频率，即对基因表达的程度有重要不同。 1） 两类不同的启动子 2） 启动子的共同顺序 启动子的共同顺序 启动子的共同顺序 TTGACA区（又称-35序列）提供了RNA聚合酶全酶识别的信号 -35序列是RNA聚合酶全酶的识别位点，对全酶有很高的亲和性。 如果-35序列发生突变或缺失，将大大降低对全酶的亲和性，即降低RNA聚合酶与启动子的结合速度，但不影响转录起始位点附近DNA 双链的解开。 典型启动子的结构 -35 -10 转录起点 TTGACA 16-19bp TATAAT 5-9bp 原核生物亦有少数启动子缺乏这两个序列（-35和-10)之一。在这种情况下，RNA聚合酶往往不能单独识别这种启动子，而需要有辅助蛋白质的帮助。 RNA聚合酶与启动子的结合 RNA聚合酶与启动子的结合模式图 ● 真核生物启动子 真核有三种不同的启动子和有关的元件 启动子Ⅱ最为复杂，它和原核的启动子有很多不同 1） RNA聚合酶Ⅰ启动子 2） RNA聚合酶Ⅱ启动子 3） RNA聚合酶Ⅲ启动子 不