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1、第十一章 原核细胞基因的转录,第一节 转录的基本原理,转录(transcription)是以DNA为模板进行的RNA合成过程，是基因表达的第一步，最终导致编码蛋白的合成 转录由RNA聚合酶催化，以核苷酸前体（ATP、GTP、CTP和UTP）为原料 转录以固定方向（53）进行，通常情况下双链DNA仅一条链发生转录，该链称为有义链（sense chain），另一链称为反义链（antisense chain）或模板链,一、概述,转录单元：从启动子开始到终止子结束的一段DNA序列 启动子：RNA聚合酶与双链DNA结合的部位，位于基因编码区上游。转录启动从RNA聚合酶与启动子结合开始 解链：在转录开始之
2、前，双螺旋DNA必须在启动子的RNA聚合酶结合部位解链 转录起始部位：又称为+1位 转录复合物：装配在DNA模板上的RNA聚合酶及共因子,二、转录的启动,三、转录的延伸,延伸（elongation）：RNA聚合酶以53 方向和共价键结合方式，将核苷酸加在RNA链3-端的过程，在此过程中，RNA聚合酶本身以35方向沿着模板链移动 随着聚合酶的移动，局部双链DNA随之解链以便进行碱基配对，而在聚合酶之后双螺旋结构又重新形成 在37时，大肠杆菌RNA聚合酶的转录效率约为40个核苷酸/秒。,四、转录终止,定义：指转录复合物的解离和RNA合成的结束 终止子（terminator）：通常含自身互补序列，导
3、致合成的RNA链形成发夹结构，使RNA聚合酶移动和转录停止 终止反应：RNA-DNA杂合分子发生分离，以便DNA重新形成双链及RNA聚合酶和RNA链的释放,具有典型发夹结构的终止子不需其他因子参与即能终止转录，否则需蛋白等辅助因子才能终止转录,五、反转录,以RNA链为模板，由逆转录酶（依赖于RNA的DNA聚合酶）催化合成DNA链的过程，叫做反（逆）转录 反转录机制首先在RNA肿瘤病毒中发现，哺乳动物的胚胎细胞和正在分裂的淋巴细胞中也有反转录酶 反转录合成一条与RNA模板互补的DNA单链，叫做互补DNA (complementary DNA, cDNA ）,第二节 大肠杆菌的RNA聚合酶,全酶（
4、holoenzyme）：包括2个亚单位和1个、 、亚单位，为转录启动所必需 核心酶（core enzyme）：不包括因子的聚合酶，负责转录延伸和转录复合物的释放 T3和T7噬菌体RNA聚合酶：单一多肽链，能识别其自身特定DNA的结合序列和快速合成RNA,一、RNA聚合酶,二、结构亚单位, 亚单位: rpoA 基因编码，核心酶装配所需，可能参与启动子的识别 亚单位： rpoB基因编码，是该酶的催化中心 亚单位: rpoC 基因编码，可能与模板链结合有关 因子:最常见的是 70，对启动子识别起关键作用,第三节 大肠杆菌s70启动子,长度：40-60bp，-55到+20区域为聚合酶结合区，其中-10
5、和-35保守序列最关键 -10序列：由Pribnow发现（故称Pribnow 框），共有序列为TATAAT，与转录起始部位间距离为5-8个碱基 -35序列：共有序列为TTGACA，高效启动子中高度保守，与-10序列之间间隔为16-18个核苷酸 启动效率：不同基因转录效率差异很大，主要由启动子控制，其-35和-10序列越典型转录效率越高 转录起始部位：约90%基因的转录起始部位为G或A，两侧分别是C和T,-5-8 bp-,G C T A,TTGACA,TATAAT,-16-18 bp-,+1,-35 sequence,-10 sequence,一、启动子序列,第四节 转录过程,一、起始阶段,启动
6、子结合: 核心酶先与启动子DNA序列非特异结合，然后全酶沿着DNA搜索-10和-35序列，增加与启动子的特异性结合，形成闭合的聚合酶-启动子DNA复合物 双链DNA解链: 聚合酶将启动子处的DNA双链解开，DNA双链的负超螺旋有利于解链，解链的DNA与聚合酶形成开放复合物 RNA合成启动: RNA合成不需引物， 合成从 GTP or ATP开始, 在聚合酶不移动情况下将前9个核糖核苷酸添加在RNA链上,二、延伸阶段,随着RNA合成的启动，RNA聚合酶全酶释放 因子，形成聚合酶-DNA-RNA复合物，使得聚合酶沿着DNA链移动，此步骤称为启动子清除，以便转录再次启动 解链的DNA区域形成转录泡，随聚合酶沿着DNA移动 RNA的 5-端与模板链的12碱基区域形成杂合区域,三、终止阶段,RNA聚合酶继续转录，直到转录单元末端的终止序列 一旦聚合酶遇到终止信号即合成发夹，导致聚合酶移动立即停止 发夹末端连续的U 碱基有助于合成的RNA链从DNA模板链上解离,当终止部位不能形成典型发夹结构时，转录终止需rho（）因子参与 因子是1个六聚体蛋白质，在单链RNA存在时，通过水解ATP和识别RNA的特定结构与72个碱基结合，使RNA聚合酶在依赖转录终止子处停止移动 依赖的终止信号有时确有发夹样结构，但缺少一串U碱基,依赖Rho因子的转录终止,
