第14章 RNA的转录.ppt

第14章 生物信息的传递——RNA的转录 RNA合成的途径 ①DNA转录是以DNA的一股为模板合成一条互补RNA的过程，转录后的RNA序列中的U与DNA的T配对。 ②RNA复制：以RNA为模板合成RNA。 第一节 转录 转录是以DNA的一条链为模板合成互补RNA的过程 。 转录产生的产物为RNA前体，即原始转录体，必须经加工才能有生物活性 。 ◆信使RNA (messenger RNA, mRNA) ◆转移RNA (transfer RNA, tRNA) ◆核糖体RNA (ribosomal RNA, rRNA) ◆其他一些小RNA（small RNA, sRNA) 一、 RNA合成的方式——不对称转录 在转录区，只有一小段DNA的一条DNA链作为模板链，称为不对称转录。 模板链又称为负链 （-） 、反意义链，它与转录出来的RNA反义（序列相反）； 不做为模板的DNA链为编码链，又称为正链（+）、有意义链 ，它与转录出来的RNA同义（序列相同）。 编码链的的序列与转录RNA的序列相同，只是在编码链上的T在转录本RNA为U。 二、 转录的方向、起始及终止位点 转录时不需引物，由RNA聚合酶催化以4种核苷三磷酸（NTP）为底物，连续合成RNA链。 用代谢抑制剂3’-脱氧腺苷证明RNA链合成的方向为5’ →3’。 转录是从DNA分子的特定部位开始的，这个部位也是RNA聚合酶全酶结合的部位。 在DNA上开始转录的第一个碱基规定为+1，与转录相反的方向称上游；转录方向为下游。在上游方向与转录起点相邻的位置定为-1。 转录时RNA聚合酶识别并结合在DNA分子上的特定部位开始转录，这个部位就是启动子； 模板DNA上都有终止转录的特殊信号——终止子。 每个基因或操纵单元都有一个启动子，一个终止子。 三、 原核生物RNA聚合酶 原核生物的RNA聚合酶结构复杂。大肠杆菌的RNA聚合酶全酶由5个亚基构成ββ’α2σ 。 大肠杆菌RNA聚合酶的结构示意图 α亚基的功能可能是识别其相应的启动子； β亚基可能是酶和核苷酸底物结合的部位； β’亚基是酶与DNA模板结合的主要成分； σ亚基的功能是辨认转录起始点的,启动转录。 有关RNA聚合酶的几个知识点： 只有全酶才能在正确位置起始转录。核心酶能在DNA模板上合成RNA，但不能在正确位置起始转录。 σ因子仅能保证细菌RNA聚合酶稳定地结合到启动子上，它通常在RNA链合成8~9个碱基后释放。 转录从DNA模板的特定位点开始，并在一定的位点终止。即有启动子和终止子。 DNA链上从启动子直到终止子为止的长度称为一个转录单位。 对于真核生物一个转录单位就是一个基因，而原核生物可以是多个基因。 RNA聚合酶首先与-35区疏松结合，这主要靠σ因子。然后酶迅速滑向-10 区，并同DNA牢固结合，同时使DNA解链，形成开放复合物。 在原核生物中，当RNA聚合酶的σ 亚基发现其识别位点时，全酶就与启动子的-35区序列结合形成一个封闭的启动子复合物。 由于全酶分子较大，其另一端可达到-10区的序列，整个酶分子向-10序列转移并与之牢固结合，在此处发生局部DNA的解链（17bp）形成全酶和启动子的开放性复合物，形成转录泡。暴露出模板链。 RNA链的起始通常是在解开的双链部分，离-10开始处大约12或13个碱基处。第一个核苷酸通常是pppA或pppG。 RNA链的延伸图解 原核生物的转录终止子有两种： （1）内源性终止子 在体外无其他因子参与，核心酶也能在某些位点终止转录，这些位点称内源性终止子。 （2）ρ-依赖型终止子 依赖蛋白质辅因子（称为释放因子，即ρ因子）才能实现终止作用。 两类终止子有共同的序列特征，在转录终止之前都有一段回文结构，在这段互补序列之间由几个碱基隔开。 ρ因子是大肠杆菌的一种基本蛋白质，只在终止阶段发挥作用，由6个相同亚基组成。作为RNA聚合酶的辅助因子行使功能。大肠杆菌中的ρ-依赖型终止子占所有终止子的一半左右。 依赖ρ因子的终止子（弱终止子）中G-C碱基对含量较少，转录生成的RNA也可形成二级结构为发夹结构，这样的结构可能阻碍了RNA聚合酶进一步发挥作用。 ρ因子即附着在新生的RNA链上，靠ATP水解产生的能量，沿着5→3方向朝RNA聚合酶移动，到达RNA的3-OH端后取代了暂停在终止位点上的RNA聚合酶，并从模板和酶上释放RNA，完成转录过程。 RNA合成过程 五、 RNA转录后加工 1、mRNA 原核生物的结构基因是连续编码序列，绝大数原核生物的mRNA不需加工修饰，仍为初级转录物的形式。 原核生物没有核膜，转录和翻译是相偶合的，往往转录还未完成，翻译已经开始了。 原核或真核生物的rRNAs和tRNAs都是以复杂的初级转录物形式被合成