rna的生物合成——转录.pptVIP

清华版教材《医学生物化学与分子生物学》课件 ～14～ RNA的生物合成—转录 引 言 转录的概念 在RNA聚合酶的催化下，按照碱基互补原则合成RNA的过程称为转录。细胞内各类RNA都是通过转录生成的。 14.1 转录的基本特性 1.转录的不对称性 与DNA复制不同，转录是不对称的，它有两方面的含义： 一是在一个DNA转录区段中，只有模板链被转录，而编码链不被转录（DNA复制时两条亲代链同时作为模板链进行复制）；二是在不同的DNA转录区段中，模板链并非总在同一股DNA链上。 2.转录的连续性和单向性 DNA中的转录区段有着特定的转录起始位点和终止位点。一旦转录自起始位点启动后，RNA聚合酶就不间断地沿着DNA模板链的3′→5′方向移动，随之新生的RNA链不断延长，其延长的方向是5′→3′，直至RNA聚合酶移动到转录的终止位点。 转录的单向性是由启动子序列的方向来决定的。 14.2 RNA聚合酶 RNA聚合酶（RNA-pol）是一种DNA依赖的RNA 聚合酶。在模板链DNA碱基序列指导下，RNA聚合酶把四种核糖核苷三磷酸聚合成RNA链。RNA聚合酶催化反应时需二价金属离子，如Mn2+、Zn2+。虽然RNA聚合酶和DNA聚合酶都具有5′→3′的聚合功能，但RNA聚合酶催化RNA合成时不需要引物，即能直接催化两个核糖核苷三磷酸生成3′，5′-磷酸二酯键。RNA聚合酶还缺乏3′→5′外切核酸酶活性，故没有校读功能。 1.原核生物RNA聚合酶 原核生物只有一种RNA聚合酶。大肠杆菌 （E．coli）RNA 聚合酶全酶为α２ββ′ωσ，相对 分子质量为450000。核心酶为α２ββ′ω。 σ因子具有辨认转录起始位点的作用。现已发现大肠杆菌有多种σ因子，与不同σ因子结合的RNA聚合酶可识别不同基因的启动子，启动不同基因的转录。 活细胞转录的起始需全酶，使得转录在特异的起始位点上进行。转录启动后，σ因子便与核心酶相脱离，转录延长阶段仅需核心酶来催化。 2.真核生物RNA聚合酶 目前已发现真核生物中有5种RNA聚合酶，分别负责不同基因的转录，产生不同的转录产物。 RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ都由多个亚基组成。它们都含有两个大亚基作为催化亚基。 三种RNA聚合酶还分别含有10、7和11个相对分子质量较小的亚基，其中有些为两种或三种酶所共有。RNA聚合酶Ⅱ的最大亚基肽链的C末端氨基酸残基序列为（YSPTSPS）n。不同生物种属的n值不同，一般在20～60。该序列主要是由含羟基氨基酸组成的重复序列，称为羧基末端结构域 。 14.3 与转录起始有关的DNA结构 启动子是控制转录的关键结构，它是转录启动时供RNA聚合酶识别与结合，并启动转录的一段特殊的DNA序列。启动子具有方向性，它决定着转录的方向。 利用RNA-pol保护法确定启动子序列。 1975年，Pribnow首先发现-10区的共有序列为T80A95T45A60A50T96，被称为TATA盒或Pribnow 盒（Pribnow box）。TATA盒序列易于解链，有利于转录。-35区的共有序列为T82T84G78A65C54A45。转录的第一个核苷酸常为A或G。-35和-10区一般间隔16～19bp，-10区与转录起点一般间隔5～8bp。 RNA聚合酶的σ因子辨认结合-35区，-10区主要是供核心酶结合及解链的位点。 启动子的序列与共有序列一致程度越高，启动转录的能力越强。 2.真核生物启动子 根据真核生物RNA聚合酶的类别，启动子分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类启动子。RNA聚合酶Ⅱ识别的启动子属于Ⅱ类启动子，通常位于转录起始点上游，本身并不被转录，它包括启动子和启动子上游元件等近端调控序列。真核生物的TATA盒位于-30区域，又称为Hogness盒，通常认为这是启动子的核心序列。 启动子上游元件多在-40～-110处，比较常见的是CAAT盒和GC盒。典型的启动子由TATA盒、CAAT盒和GC盒组成。 14.4 转录过程 1. 原核生物的转录过程 原核生物RNA聚合酶能直接与模板DNA结合。RNA聚合酶与启动子结合后，即可启动转录。转录过程可分为起始、延长和终止三个阶段。 （1）转录起始：原核生物RNA聚合酶全酶结合到DNA的启动子上而启动转录。转录的起始先由σ因子辨认启动子的-35区序列，并与其他亚基相互配合，促进RNA聚合酶结合到启动子上，并向下游移动，到达TATA盒，并跨入转录起始点，形成闭合启动子复合物，此时的DNA双链仍保持着完整的双螺旋结构。接着在启动子的–10区局部解链，闭合启动子复合物转变成开放启动子复合物，启动RNA链5′端的头两个核苷酸聚合，产生第一个3′，5′-磷酸二酯键，形成RNA聚合酶-DNA-pppG-pN-OH转录起始复合物。 转录起始复合物 （