15-转录与基因表达调控-6th.pptVIP

RNA生物合成（转录） 康英姿 天津医科大学生物化学与分子生物学研究室 教学目标及基本要求 掌握转录的概念及特点 掌握原核生物RNA聚合酶的组成及功能 掌握原核生物转录过程 熟悉真核生物转录特点 掌握mRNA转录后加工修饰的过程， 了解tRNA和rRNA转录后加工修饰的类型 基本概念 转录（Transcription）是在DNA指导下由RNA聚合酶催化进行的合成RNA的过程。 DNA分子上的遗传信息是决定蛋白质氨基酸序列的原始模板，mRNA把遗传信息从染色体内贮存的状态转送至胞质，作为蛋白质合成的直接模板。 转录还包括tRNA和rRNA的生物合成，这两种RNA不用做翻译模板，但参与蛋白质生物合成。 转录与翻译都是酶促的核苷酸聚合过程，由许多相似之处：都以DNA为模板；都从5’至3’方向延伸新链；都遵从碱基配对规律。 复制与转录反应体系的区别 复制 转录 模板 两股链均复制 模板链转录（不对称转录） 原料 dNTP NTP 酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶（RNA-pol） 产物 子代双链DNA mRNA, tRNA, rRNA 配对 A-T, G-C A-U, T-A, G-C 转录模板的特征---不对称性 转录是有选择性的，称为不对称转录（asymmetric transcription）；包括两层含义：一是在DNA双链分子上，一股链可转录，另一股链不转录；二是模板链并非永远在同一单链上。 DNA双链中按碱基配对能指引转录生成RNA的单股链，就是模板链，相对的另一股成为编码链（coding strand）。 在DNA双链某一区段，以其中一单链为模板链；在另一区段，又反过来以其对应的单链作为模板链。处在不同单链的模板链转录方向相反。 转录控制序列 DNA模板上一个基因（转录单位），由调控序列和转录序列组成。特殊核苷酸顺序组成的①启动序列，是RNA聚合酶识别并与之结合的部位；转录序列末端还有特异结构作为②终止部位，把转录限制在起始部位与终止部位之间进行。 DNA在进行转录时，DNA-RNA的双链结构是不稳定的，在许多因素的作用下，很容易发生局部解开，当RNA合成完成后即离开DNA，解开的DNA链又重新形成双链结构。 原核生物启动子（1） 启动序列又称启动子（promoter）是指在转录开始进行时，RNA聚合酶识别并与模板DNA分子结合的特定部位。 原核生物的启动子大约含55个碱基，其中包含转录的起始点和两个区域（RNA聚合酶的结合部位及识别部位）。 起始点（start site）是DNA模板链上开始进行转录的位点，通常在其互补的编码链对应位点标以+1；并以此来分下游（down stream）和上游（upstream）。 结合部位是指在DNA分子上与RNA聚合酶核心酶紧密结合的序列；结合部位的长度大约是7个碱基对，其中心位于起始点上游的-10处。多种启动子的-10区具有高度的保守性和一致性；他们有一个共有序列（consensus sequence），为5’-TATAAT-3’ 。 原核生物启动子（2） 识别部位是RNA聚合酶的σ因子识别转录起始点上游部位的DNA特异序列；约含有6个碱基对，其中心位于上游-35处； 多种启动子的-35区也具有高度的保守性和一致性，其共有序列为5’-TTGACA-3’。 真核生物启动子（1） 真核基因按功能可分为两部分：调节区和结构区。 调节区有两种元件组成，一类元件决定基因的基础表达，称启动子；二类元件决定组织特异性表达或环境变化及刺激应答；两者共同调节表达。 真核生物启动子（2） RNA聚合酶II识别的启动子与原核生物的启动子相似，也有两个高度保守的共同序列。 其一是在-25附近的一段AT富集序列，其共有序列是TATAA，称为TATA盒（TATA box），又称Hogness盒。是转录因子与DNA分子的结合部位。 其二是在多数启动子中，-70附近共有序列CAAT区，称为CAT盒；在不同的启动子中，CAAT区的位置也不完全相同。有些启动子上游含有GC盒，此GC盒与CAT盒多位于-40到-110之间，它们可影响转录起始的频率。 启动子决定了被转录基因的启动频率与精确性，同时启动子在DNA序列中的位置和方向是严格固定的。 真核生物的转录调控区 二类元件中一部分DNA序列能增强或减弱真核基因转录起始的频率，这一区域称为增强子（enhancer）或静息子（silencer）。 增强子是长约100到200碱基对的序列，它们与启动子不同，可以为与转录起始点的上游，也可以为与下游。有些增强子和静息子在DNA序列中的方向是严格由5’到3’方向排列，而另一些则是有3’至5’方向排列。 还有一部分DNA序列能调节对各种信号的反应，其中包括对激素、各种金属离子