1、RNA生物合成 （RNA Biosynthesis）,转录的特点 真核生物RNA聚合酶及转录因子 转录的转录过程：起始：（启动子），延长，终止 转录后的加工：剪切，填加及修饰 原核生物的转录,http:/瘦腿精油有用吗,第一节 参加RNA合成的酶类与蛋白因子,一DNA指导的RNA聚合酶 （DNA directed RNA polymerase，DDRP）是RNA合成中最主要的酶类, RNA聚合酶催化如下反应： 1. 双链DNA中的一条链作为RNA合成的模板。 2四种核糖核苷三磷酸（即ATP、GTP、CTP和UTP）是该酶的底物。 3 需要二价金属离子，如Mg2+和Mn2+。n(NTP) ppp
2、N(pN)n + (n-1)PPi,DNA,RNA聚合酶,表13-1 真核生物RNA聚合酶的种类和性质,种类 I型（或A） II型（或B） III型（或C） 线粒体（Mt型）分子量 5.5105 6105 6105 6.46.8104分布 核仁 核质 核质 线粒体转录产物 5.8S、18S、 mRNA前体 tRNA前体 线粒体RNA28S rRNA前体 5S rRNA 对利福平 不敏感 不敏感 不敏感 敏感敏感性 对鹅膏蕈碱 不敏感 非常敏感 敏感 不敏感 的敏感性,二转录因子,分类 I 型转录因子（transcription factors I，TF l）能够促进RNA聚合酶 l 转录。 I
3、l 型转录因子（TF ll）促进RNA聚合酶 ll转录. 包括TFIIA，B，D，E，F，H等。 III 型转录因子（TFIII）促进RNA聚合酶III 转录 。,真核生物转录过程还需要一些蛋白质因子参与，这些因子能结合到DNA的特殊序列并且与RNA聚合酶结合,促进转录,这些蛋白因子称转录因子（transcription factors),三终止蛋白,终止蛋白能与RNA聚合酶结合，阻止RNA聚合酶越过终止信号而使转录终止。,第二节 真核生物的转录过程,一 转录的特点RNA的合成与DNA的合成有相似之处，其合成的方向均为53,聚合反应均是通过核苷酸之间形成的3,5-磷酸二酯键，使核苷酸链延长，同
4、时释放出焦磷酸。,图13-1 RNA链中3,5-磷酸二酯键的形成,RNA合成不同于DNA合成之处主要有：,1. RNA聚合酶不需要引物。2. RNA聚合酶没有核酸酶的活性，在RNA合成过程 不起较对作用。3转录是不对称的，即仅用DNA双链中某一条链作 为模板进行转录。有时是这条链的某区段，有时是 另一条链的某区域具有模板作用。通常将模板链称为有意义链，将其互补链称为反意义链或编码链。4转录后DNA模板成分无改变。5. 对于一个基因组来讲，转录只发生在一部分基因， 而且每一个基因的转录都受到相对独立的控制。,二、真核生物的转录过程,（一）转录的基本过程转录过程可分为三个阶段：起始、延长和终止。1
5、起始阶段（initiation） 启动子（promoter）是DNA上的特殊的序列，它包括一些保守顺序，其中最重要的顺序称TATA (box)盒子。,图13-2 某些真核启动子区TATA保守序列 真核生物一些启动子顺序，同源顺序用阴影表示 .,图13-3 真核启动子区示意图转录起始点以“+1”表示，在其上游的核苷酸序列以“”表示。启动子区框内表示与转录有关的保守顺序。,2. RNA链的延长（elongation）,（A) RNA聚合酶复合物识别DNA模板上的启动子序列，并与其结合。 （B） RNA聚合酶在转录因子的辅助下，将双链DNA解开一段，形成转录泡。在聚合酶的作用下以NTP为底物，与模板
6、链的碱基互补开始合成RNA。 （C） RNA聚合酶继续合成RNA，以U替代T，A-U、C-G配对。（D） 随着RNA链的延长，RNA聚合酶沿着模板链不断滑动，直到遇到终止信号合成则停止。DNA双螺旋重新形成。,图13-4 RNA链的延长,a,3. RNA合成的终止（termination ）,RNA生成后，暂时与DNA模板链形成DNA-RNA杂交体（长度约12个碱基对），此杂交体结合不紧密，RNA很容易从模板DNA上脱落。于是，DNA模板链与编码链又重新形成双链。DNA模板上的终止信号是由于DNA特殊的结构而起作用，此处DNA多存在着反向重复顺序。此区域容易形成发夹形结构，有助于转录的终止。5
7、-GCCGCCAG-CTGGCGGC-33-CGGCGGTC-GACCGCCG-5DNA 反向重复顺序,（二）几种RNA的合成特点 1mRNA的合成,2. rRNA的合成,rRNA基因位于染色体的特殊区域称核仁组织者（nucleolar organizer）。每一个转录单位包括28S，5.8S及18S rRNA。 RNA 聚合酶I识别位于非转录间隔区上的启动子，其序列大约位于-40到+10和-150到-110。首先TFI结合到启动子上，为此，导致RNA 聚合酶I识别启动子。当RNA聚合酶I达到下一个转录单位的启动子时，转录便在非转录间隔区终止。,3. 5S RNA 和tRNA的合成,第三节 转
8、录后核糖核酸的加工过程,几乎所有真核生物RNA转录的初级产物都需经过一系列变化后才能生成具有生物活性的RNA分子。这一系列变化过程称为转录后的RNA加工(RNA processing)。加工过程包括核苷酸部分水解、连接反应、末端核苷酸“戴帽”、“接尾”，以及核苷的修饰。,一、信使RNA的加工,真核生物mRNA的前体是核不均一RNA（heterogenous nuclear RNA, hnRNA），其核苷酸顺序中约有5075%不出现在成熟的mRNA中。此部分在转录产物的加工过程中被切除。被切除的部分称为内含子（intron）。内含子是不编码蛋白质的核苷酸序列。末被切除的部分称外显子(exon)，
9、是编码蛋白质的部分。,图13-7 mRNA的拼接机制 一些小核核蛋白（snRNP）与RNA前体形成拼接体（spliceosome）。U1 RNA和U2 RNA 分别为snRNP的组份。U1 RNA的核苷酸序列与 mRNA前体内含子中的GU顺序（称连接供体位点）相配对。U2 RNA识别内含子3端连接受体位点。拼接体利用ATP做能量，除去内含子。,图13- 8 mRNA 5帽端的结构 5端第一个核苷酸是7-甲基鸟嘌呤核苷三磷酸, 第二个和第三个核苷酸的核糖2羟基甲基化。,mRNA加工:5端帽子结构,图13-9 mRNA的加工过程示意图,二. 核糖体RNA的加工,45S,41S,转录,图13-12
10、tRNA的加工示意图 tRNA的初级转录物被RNase P 和3外切核酸酶切除部分核苷酸。CCA末端是由tRNA核苷酸转移酶催化加入的。内含子被内切酶除去后，经连接酶连接为成熟的tRNA。,三. 转移RNA的加工,一.原核生物RNA聚合酶 原核生物RNA聚合酶是多亚基的酶。从大肠杆菌提取的RNA聚合酶有五个亚基组成，分子量为500KD。两个亚基，一个亚基，和一个亚基组成核心酶（core enzyme），核心酶（2）能进行转录，但是没有RNA合成的特异性。第五个蛋白质亚基称因子，这五种亚基构成全酶（holoenzyme）,在体内及体外只有全酶（2 ）才能特异的合成RNA。因子参与识别特异的启动子
11、。原核生物RNA聚合酶能被利福平（rifampicin）所抑制。利福平与亚基相结合，从而抑制酶的活性。,第四节 原核生物的转录,图13-13 细菌转录的启动子,二.原核生物的转录过程,图13-13 原核生物启动子区同源序列,图13-14 原核RNA的转录过程 圆圈表示RNA聚合酶的核心酶部分（2）。因子参与识别特异的启动子，它与核心酶一起结合到DNA模板的起始位置上。以NTP为原料，全酶催化合成RNA合成。当RNA链延长到大约10核苷酸时，因子从全酶上脱离，参与另外一次循环。核心酶沿着DNA模板移动，继续延长RNA链。当RNA聚合酶遇到了终止信号不能再继续前进，便在因子作用下与模板链脱离，RN
12、A合成终止。核心酶参与另外一次循环。,图 13- 15 RNA转录的终止( 因子不依赖性的) A：DNA模板有特殊的序列，富含GC和AT区，反转重复顺序（阴影所示）。 B：RNA转录物可形成茎、环结构。,A,B,图13-16 转录终止因子的作用 因子是由6个亚基组成的蛋白质，它具有ATP酶的活性，能将RNA-DNA杂交双链解开，使RNA脱离模板，从而终止RNA转录。,图13- 17 原核生物 rRNA的加工示意图,（四）转录后的加工 原核生物转录与翻译过程是偶联的。即mRNA在转录过程中即进行翻译。原核生物mRNA初级转录物没有内含子，故没有剪接过程。核糖体RNA转录时即刻被剪切成23S及16S rRNA（图13-17）。tRNA也进行一些剪接及修饰。,三、RNA的复制有些病毒或噬菌体的基因组是由RNA而不是由DNA组成的。病毒进入宿主细胞后，还可以进行复制生成RNA。催化此种RNA复制的酶为RNA复制酶，是一种RNA指导的RNA聚合酶(RNA directed RNA polymerase)。 RNA复制酶催化的合成反应是以RNA为模板，由53方向进行RNA链的合成。反应机理与DNA作模板合成RNA反应相似。RNA复制酶仅对特异的病毒RNA起作用，对宿主细胞的RNA一般不进行复制。为此当病毒侵入宿主细胞后，病毒的RNA能大量复制。,
