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1、第 五 章转录及转录后加工生化教研室肖建英第一节 转录的基本原理第二节 DNA指导下的RNA聚合酶第三节 与转录起始和终止有关的DNA结构第四节 转录后加工过程及其机制主要内容： 转录 (transcription) 生物体以DNA为模板合成RNA的过程。 转录RNADNA 第一节 转录的基本原理一、基本概念 u 参与转录的物质原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 模板: DNA酶: RNA聚合酶(RNA polymerase, RNA-pol)其他蛋白质因子u 转录与复制的相似之处： 都是酶促的核苷酸聚合过程； 都以DNA为模板； 都需依赖DNA的聚合酶； 聚合过程都是核
2、苷酸之间生成磷酸二酯键； 都从5至3 方向延伸成新链多聚核苷酸； 都遵从碱基配对规律但转录忠实性要低于DNA复制。 转录与复制都受到严格的调控 二、转录与复制的异同 u 转录和复制的区别 引物 有 无 高度进行性 中途不停止 可一段一段复制一、原核生物的RNA聚合酶大肠杆菌(E.coli)的RNA聚合酶是由4种亚基、 、和 (sigma)组成的五聚体蛋白质， 分子量为480kD。 2合称为核心酶(core enzyme)；在试管内能催化NTP聚合生成RNA。 亚基加上核心酶(2)称为全酶（holoenzyme) 。第二节 DNA指导下的RNA聚合酶 大肠杆菌RNA聚合酶组分RNA聚合酶核心酶
3、(core enzyme)全酶 (holoenzyme) RNA聚合酶RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合 RNA聚合酶真核生物的RNA聚合酶种类 定 位 核 仁 核 质 核 质 转录产物 45s-rRNA hnRNA 5s-rRNA,tRNA,U1-13snRNA U6snRNA，（U6除外） 非UsnRNA 对鹅膏蕈碱反应 耐受 极敏感 中度敏感二、真核生物的RNA聚合酶 RNA聚合酶u 转录模板 DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因(structural gene)。 DNA双链按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链，称为模板链(template strand)，也称作反意义
4、链或Watson链。相对的另一股单链是编码链(coding strand)，也称为有意义链或Crick链。 5G C A G T A C A T G T C3 3 c g t c a t g t a c a g55G C A G U A C A U G U C3N Ala Val His Val C DNA转录mRNA翻译肽DNA模板、转录产物mRNA和氨基酸序列之间的关系编码链模板链5335模板链编码链编码链模板链结构基因转录方向转录方向不对称转录(asymmetric transcription) 在DNA分子双链上某一区段，一股链用 作模板指引转录，另一股链不转录 ； 模板链并非永远在同
5、一条单链上。第三节 与转录起始和终止有关的DNA结构一、原核生物的启动子和终止子（一）启动子结构 原核生物一个转录区段可视为一个转 录单位，称为操纵子(operon)，包括若干 个结构基因及其上游(upstream)的调控序 列。 5 33 5结构基因调控序列RNA-polRNA聚合酶结合模板DNA的部位， 称为启动子(promoter)。RNA聚合 酶保护法开始转录T T G A C A A A C T G T-35 区(Pribnow box)T A T A A T Pu A T A T T A Py-10 区1-30-5010-10-40-205 3 3 5 原核生物启动子保守序列RNA
6、-pol辨认位点 (recognition site) 5 5RNA聚合酶保护区结构基因33-35区 -10区 +1trp T T G A C AN17T T A A C T N7 AtRNAtrp T T T A C AN16 T A T G A T N7 ALac T T T A C AN17T A T G T T N6 ArecA T T G A T AN16T A T A A T N7 Aara C T G A C GN18T A C T G T N6 A最大一致性 T T G A C A T A T A A T38 36 29 40 25 3037 37 28 41 29 44X/4
7、5被RNA聚合酶保护的DNA区段碱基序列分析1、Pribnow 框： 10区，保守序列为 TATAAT。 Pribnow 框是RNA聚合酶的牢固结合位点， 简称结合位点。u 细菌中常见两种启动子突变：启动子上升突变，提高转录活性； 启动子下降突变，降低转录水平。 的存在保证证原核生物RNA聚合酶只能与启动动子区而不是其它区域形成稳稳定的二元复合物。2、Sextama 框： 35区，保守序列为TTGACA。 Sextama 框是RNA聚合酶中 的识别位点，也是RNA聚合酶的初始结合位点。l Pribnow 框与Sextama 框之间的碱基序列并不重要，但两个序列之间的距离十分重要； l 天然启动
8、子这段距离多为1520bp，距离的大小可能是决定启动子强度的因素之一。 l 实验表明：两个序列之间的距离为17bp时，转录效率最高。3、CAP位点：（乳糖操纵子的启动子序列）v CAP即分解代谢物基因激活蛋白 (catabolite gene activation Protein)也称环腺苷酸受体蛋白（CRP）。u CAP分子内有两个结构域： 羧基末端结构域是DNA结合区； 氨基末端结构域是cAMP结合位点。 u CAP与cAMP的结合能提高CAP对双链DNA的亲和力； u CAP与启动子（CAP位点）的结合是激活乳糖操纵子转录的必要条件。l 乳糖启动子中有两个CAP结合位点：一个在 70 5
9、0位点，称位点；一个在 50 40位点，称位点。l 位点包含一个反向重复序列，是强结合位点；位点是弱结合位点。AATGTGAGTT AGCTCACTCA TTACACTCAA TCGAGTGAGT位点的反向重复序列（二）终止子结构 提供转录终止信号的序列称为终止子（terminator）。 终止信号存在于RNA聚合酶已经转录过的序列之中。u 原核生物终止子分为两类：一类是不依赖于因子的转录终止；一类是依赖因子的转录终止；u 两类终止子有共同的序列特征：在转录终止点之前有一段间断的回文结构。u 两类终止子碱基组成的不同点：不依赖因子 回文结构富含G-C 下游富含A-T依赖因子 G-C含量较少 下
10、游无特征转录方向33 5TCGGGCG AGCCCGCCGCCCGA GCGGGCTAAAAAA TTT TTT33 55 DNA模板链编码链AAAAAA UUUUUU5CGCCCGA GCGGGCU5TTTTTTDNA模板链编码链转录产物3u 不依赖因子 的终止子 转录方向33 5TAAGTAG ATTCATCCTACTTA GATGAATAGCTAC TCGATG33 55 DNA模板链编码链AGCTAC UCGAUG5CUACUUA GAUGAAU5TCGATGDNA模板链编码链转录产物3u 依赖因子 的终止子 二、真核生物的启动子 u 类启动子分两部分：40 5 称为近启动子，决定转录
11、起始的位点；16540 称为远启动子，影响转录的频率。真核生物的三种RNA聚合酶，每一种都有自己 的启动子类型。（一）RNA聚合酶的启动子 即 rRNA 基因的启动子，称类启动子。 （二）RNA聚合酶的启动子 1、帽子位点（cap site）： 即转录起始位点，其碱基大多为 A 。 2、TATA 框：又称Hogness 框，由含有TATA 的67个核苷酸 组成，保守序列为 TATA（A/T）A（A/T） 。但TATA框的两侧富含G-C碱基对。l TATA 框位于25 附近，精确决定转录起始位点。其序列的完整与准确对维持启动子的功能是必需的。即 mRNA基因的启动子，称类启动子 3、CAAT 框
12、： 位于 75 附近，保守序列为 GGNCAATCT。 头两个 G 非常重要，一但突变，转录效率大大 下降。 l CAAT 框控制着转录起始的频率。4、GC 框： 位于110附近，以5 CCGCC 3序列为特征。5、增强子（enhancer）： l 能结合反式作用因子，决定基因的时间和空间 特异性表达，增强启动子转录活性的DNA序列。l 增强子作用特点： 增强效应十分明显：使转录频率增加百倍或千倍。 增强效应与其所处的位置和取向无关：增强子以53或 35排列对启动子都有作用。 大多为重复序列：长约50bp，适合与反式因子结合， 内部常有一个核心序列，为增强效应所必需。 增强效应具有严密的组织和细胞特异性。 没有基因专一性。 许多增强子受外部信号的调控。GCGC-CAAT-TATA-ATGAATAAA切离加尾真正终止点修饰点外显子内含子 翻译起始转录起始TATA盒CAAT盒GC盒增强子真核生物RNApol的启动子 （三）RNA聚合酶 的启动子 即 tRNA基因的启动子，称类启动子。l 类启动子位于转录起始点下游，称下游启动子或内部启动子。l 类启动子包括：A盒、B盒 A盒靠近5方向； B盒 靠近3 方向 。 l 类启动子需要的转录因子包括： TF C、TF B、TF
