单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*1第五章 转录转录 ( transcription ) 生物体以DNA为模板合成RNA的过程转录RNADNA 单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*3第一节 转录概述 转录是基因表达的第一步，也是最关键的步转录调控蛋白(Regulatory protein)决定了一个基因能否被RNA聚合酶转录生物体基因表达调控的第一步也就是决定是否要让该基因转录对于大多数基因来说，这是最重要的调控机制，在有些情况下甚至是唯一的调控机制nRNA分为3种:（1）信使RNA分子(mRNA)，含有一条或多条多肽链的氨基酸顺序的信息2）转运RNA(tRNA),可以阅读mRNA中的信息,并在蛋白质合成中携带和转移特定的氨基酸到生长中的多肽链上3）核糖体RNA(rRNA),它与蛋白质结合,形成蛋白质合成的场所核糖体二、转录单位(Transcription unit)nDNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因(structural gene)nDNA双链中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)，也称作反义链（antisense strand）或负链。
相对的另一股单链是编码链(coding strand)，也称为有义链(sense strand）或正链 5GCAGTACATGTC 33 c g t c a t g t a c a g 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C编码链模板链蛋白质转录翻译nRNA合成由RNA聚合酶(RNA polymerase)催化当RNA聚合酶结合到称为启动子(Promoter)的DNA特异转录起始区时，转录就开始了启动子通常在转录起点附近，即位于RNA转录产生的第一个碱基对附近nRNA聚合酶从转录起始位点(Start point)开始沿模板边移动边合成RNA，直至终止序列从启动子延伸到终止子(Terminator)所跨越的部分称为一个转录单位 n位于起始位点之前的序列称为转录单位的上游(Upstream)，起始位点之后(在转录序列之内)的序列被称为下游(Downstream)按照书写规范，转录是从左(上游)向右(下游)进行的，与mRNA 的通常书写形式：5-3方向一致n碱基的位置以起始位点为准，转录起始位点被定为+1，位于其下游的碱基序数按顺序值递增起始位点前的一个碱基的位置被定义为-1，越靠近转录起始位点上游，碱基负值也越大。
n转录的直接产物被称为初始转录本(primary transcript) 它包含一条从启动子延伸到终止子含有5端及3端的RNA 初始转录本通常不稳定:n在原核生物中，它或被迅速降解(对于mRNA)，或被剪接成为成熟产物(对于rRNA和tRNA)n在真核生物中，它或被末端修饰(主要对于mRNA)，或被剪接成为成熟产物(对于所有RNA) 三、不对称转录(asymmetric transcription) nDNA分子的双链均有转录功能,但对于一个特定的DNA区域或对一个特定的mRNA,只能有一条链为模板进行转录，这种现象叫转录的不对称性,即在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 nRNA合成过程，天然双链DNA为不对称转录，但体外条件下，一般DNA的2条链都可以作为模板链转录RNA，称为对称转录 5335模板链编码链（coding strand）结构基因（ structural gene ）编码链模板链（template strand） DNA分子双链上某一区段，一条链可转录，另一条链不转录，但模板链并非永远在同一单链上四、转录的一般特点1、底物:4种核糖核苷三磷酸,ATP,GTP, CTP, UTP2、转录方向:与DNA复制方向相同,即从53末端3、模板:以一条DNA链为模板,按碱基互补规律,在转录区转录4、不需要引物:RNA聚合酶能起始一条新链的合成,起始的核苷酸一般是嘌呤核苷三磷酸,而且将在RNA链的5末端保持这一三磷酸基团。
5、转录具有阶段特异性(时间特异性)和组织特异性(空间特异性) 单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*16第二节RNA合成的酶学RNA合成主要包括四个步骤n（1）RNA聚合酶结合于DNA上的特定位点n（2）起始n（3）链的延长n（4）链的终止和释放 一、E.coli RNA聚合酶nE.coli RNA聚合酶由5个亚基组成（5个多肽链），即2n四个亚基的分子量分别为36.5KDa、150 KDa、160KDa和82 KDa，整个酶分子的分子量为465KDa n分别是基因rpoA、rpoB、rpoC和rpoD的产物n与RNA聚合酶相结合的一个很小的蛋白质(MW10KDa)，叫做亚基，其功能尚不清楚，有人认为亚基对于RNA聚合酶的结构和功能没有太大的影响 36512 决定哪些基因被转录 150618 催化功能 155613 结合DNA模板 70263 辨认起始点亚 基 分 子 量 功 能 原核生物的 RNA聚合酶n这样的酶称为全酶，RNA聚合酶是指全酶从全酶中去除亚基后的其余部分（2）称为核心酶 n亚基的最主要功能是识别启动子，细胞内DNA双链的哪条链被转录，即转录的方向、转录起点的选择都与亚基有关 n不同的亚基识别不同类型的启动子，可借以调节基因转录，而核心酶相同，即哪条链被转录，起始点在什么地方靠亚基识别，与核心酶无关 核心酶 core enzyme全酶 holoenzymen亚基参与底物的结合（包括前体核苷三磷酸以及已经形成的RNA链），催化磷酸二酯的形成 n在E.coli 细胞里，某些药物如利福霉素类药物（抑制RNA合成的起始）和链霉溶菌素（抑制RNA链的延伸）能有效抑制RNA合成，试验证明，这2种药物均作用于亚基；同时，发现亚基与前体核苷三磷酸有很强的亲和力 n亚基参与反义链结合。
n在离体转录试验中，肝素(heparin)能抑制转录作用，人们发现肝素是与亚基紧密结合的亚基是碱性最强的亚基，而肝素是一种酸性的粘多糖，正好与核酸竞争亚基，从而妨碍亚基与反义链的结合n亚基可能参与全酶和启动子的牢固结合.这一牢固结合需要DNA双螺旋的局部解链;当RNA聚合酶核心酶沿着模板移动、进行RNA链的延伸时,需要不断地在前面解开双螺旋,在后面恢复双螺旋,这些作用可能与两个亚基的功能有关 n RNA聚合酶仅仅是复杂的转录机构的核心部分除了RNA聚合酶之外，还需要其他一些辅助的蛋白质因子如在转录终止时发生作用的释放因子(因子)和抗终止因子等参与起始作用的因子习惯上算作RNA聚合酶的成分，其实也是一种辅助因子 二、真核生物的 RNA聚合酶n真核细胞中有三种RNA聚合酶，即RNA聚合酶、RNA聚合酶、RNA聚合酶 n这些名称最早是依据它们从DEAE纤维素柱上洗脱的先后顺序而定出来的后来发现不同生物的三种RNA聚合酶的洗脱顺序并不相同，因而改用三种不同的RNA聚合酶对于-鹅膏蕈碱(-amanitine)的敏感性不同来进行区别RNA聚合酶I基本不受-鹅膏蕈碱的抑制，在大于103 mol/L时才表现出轻微的抑制作用；RNA聚合酶对于-鹅膏蕈碱最为敏感，在10-910-8mol/L浓度下就会被抑制；RNA聚合酶的敏感性介于RNA聚合酶和之间，在10-510-4 mol/L时表现抑制作用。
真核生物的RNA聚合酶 种类 对鹅膏蕈碱 的反应 rRNAsnRNAmRNA 5S-rRNA tRNA耐受极敏感中度敏感转录产物nRNA聚合酶主要存在于核仁中,其功能是合成5.8 S rRNA、18S rRNA和28S rRNAnRNA聚合酶存在于核质中,其功能是合成mRNA以及snRNAnRNA聚合酶也存在于核质中,其功能是合成tRNA和5S rRNA以及转录Alu序列 n在细胞质中也能发现一些RNA聚合酶，它是从细胞核中渗漏出来的 n三种主要的RNA聚合酶的分子量都在500 KDa左右(14S15S)，每种酶分子含有两个大亚基和48个小亚基，每个小亚基的分子量为10 KDa90KDa n像原核生物一样，不同种类的基因需要不同的蛋白质辅助因子协助RNA聚合酶进行工作 n细菌RNA聚合酶的核心酶可以独立合成RNA，它由亚基的两个拷贝和、各一个拷贝组成；该酶与真核生物的聚合酶有密切联系： 大亚基和与Pol 的大亚基RPB1及RPB2同源；亚基与RPB11及RPB13同源；亚基与RPB6同源n原则上，细菌的核心酶能够在DNA分子的任何一点开始转录，但在细胞内，聚合酶只在启动子处起始转录由于起始因子的加入。
此为全酶n大肠杆菌最常见的因子为7070 识别的启动子有以下共同特征：两段6个核苷酸长的保守序列，其中心分别位于起始位点上游约10bp和35bp处，被1719个核苷酸的非特异序列隔开第三节启动子和终止子一、原核生物的启动子结构n启动子是基因转录起始所必需的一段DNA序列，一般位于结构基因的上游，是DNA分子与RNA聚合酶特异结合而起始转录的部位n启动子本身不被转录n原核生物启动子有4 个保守特征：起始位点、-10 区、-35 区以及-10 和-35 区之间的间隔距离 保守序列 （一致性序列）开始转录T T G A C AA A C T G T-35 区(Pribnow box)T A T A A T A T A T T A -10 区1-30-5 010-10-40-205 3 3 5 1、起始位点通常都是嘌呤碱基 (90%)原核典型的启动子转录启始位点、-10 区、-35 区 2、Pribnow框nPribnow框 在原核生物启动子-10区域的一段核苷酸序列中，大多包含TATAAT序列或是稍有不同的变化形式，是RNA聚合酶牢固结合的位点，此段序列称为Pribnow框由于其中心在-10位点附近，所以又称为-10序列。
不同的启动子，其位置略有不同，一般都在-4到-13的范围之内n一致序列 ：T80A95T45A60A50T96n其中带有底线的T称为保守T,它存在于目前已知的几乎所有启动子中,一般位于-6到-9位点头两个核苷酸是TA的也占3/4以上 nPribnow框是RNA聚合酶的牢固结合位点（简称结合位点 ）n由于RNA聚合酶的诱导作用，在富含AT的Pribnow框内的DNA双螺旋首先“熔解” DNA双螺旋在起始点周围大约14 bp的距离内分开以形成转录泡，即与RNA聚合酶形成开放式启动子复合体，使RNA聚合酶定向移动而行使其转录功能3、Sextama框 n对于大多数启动子，在RNA聚合酶覆盖的部分还有一个重要的区域，叫做Sextama框,其位置在-35附近,因此又叫 -35序列n-35序列是RNA聚合酶初始结合位点，RNA聚合酶依靠其亚基(因子)识别该位点,因此又称为RNA聚合酶识别位点 n一致序列为： T82T84G78A65C54A45 nRNA聚合酶先结合于-35序列，然后才结合于-10序列 n有实验表明，亚基识别-35序列并与之结合由于RNA聚合酶分子很长，大约能覆盖70bp的DNA序列。
因此酶分子上的一个适合部位就能达到-10 序列区域酶分子一旦与-10序列结合以后， 亚基就立即从识别位点上解离下来 n -35序列的重要性还在于，这一序列的核苷酸结构在很大程度上决定了启动子的强度RNA聚合酶很容易识别强启动子,而对弱启动子的识别较差nPribnow框和Sextama的碱基序列通过影响开放性启动子复合物的形成速度而控制转录n这两个序列是决定启动子强度的重要因素，细胞可以由此来调节单位时间内所转录的mRNA分子数，从而控制蛋白质的合成速度n启动子的强度指一个启动子在一定的时间内可以起始转录物的多少；具有与共有序列近似序列的启动子“更强”n启动子的强度受以下因素影响：启动子最初与聚合酶的结合程度、对异构化作用的支持效率，以及此后聚合酶逃离的难易程度4、-10 和-35 区之间间隔距离 n在90%启动子中，。