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1、RNA的生物合成（转录）RNABiosynthesis,Transcription第一节转录的定义及与复制的比较复制与转录的比较 相同或相似点： 1.都需要解开DNA双链； 2.都以DNA为模板； 3.聚合过程都为核苷酸之间形成磷酸二酯键； 4. 链的延伸方向都为5 3； 5. 都遵守碱基配对规律复制和转录的区别加工修饰不需要需要选择性全程合成是转录、翻译和DNA复制的区别转录翻译DNA复制场所模板原料碱基配对原则信息传递时间产物细胞核细胞质的核糖体细胞核DNA的一条链mRNADNA的两条链核糖核苷酸氨基酸脱氧核苷酸tRNA与mRNADNA与RNADNA与DNADNAmRNA RNA蛋白质DN
2、ADNA生长发育过程中细胞分裂间期mRNA有一定氨基酸顺序的蛋白质2个相同DNA二、参与转录的物质原料: NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板: DNA酶: RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子转录模板 DNA上为一种或几种蛋白质的全部氨基酸编码的核苷酸顺序称为基因。DNA分子上编码蛋白质的基因片段，称为结构基因(structuralgene)。DNA上有重复基因、重叠基因和不连续基因。DNA上插入而不编码的序列称为内含子被间隔的编码蛋白质的基因部分称为外显子。5GCAGTACATGTC33cgtgatgtacag55GCAGUACAUGUC3NAl
3、aValHisValC编码链模板链mRNA蛋白质转录翻译DNA双链中按碱基配对规律能指导转录生成RNA的一股单链，称为模板链(templatestrand)，也称作有意义链或Watson链。相对的另一股单链是编码链(codingstrand)，也称为反义链或Crick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(asymmetrictranscription)概念与含义 a.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；b.模板链并非永远在同一条单链上。转录的特点：特点：1.都以四种三磷酸核苷的底物作为原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP
4、)2.都遵循碱基配对原则:A-U，T-A，C-G，3.RNA链的延长方向都是53的连续合成。3.都不需要引物。4.都缺乏35外切酶活性，所以没有校正功能。(二)RNA聚合酶1.原核生物的RNA聚合酶的基本组成及其功能 以E.coli为例： 只有一种RNA聚合酶，但有5个亚基,其中2四个亚基合称为核心酶，（singma）因子也可称为启动因子。这5个亚基结合后称全酶。 核心酶本身就能催化苷酸间磷酸二酸键形成。核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)RNA聚合酶原核细胞(RNA polymerase) 亚基 功能 2 决定哪些基因被转录 与转录全过程有关 结合DNA模板 辨认起始点
5、全酶：核心酶（2 ） + 起始因子（）RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合2.真核生物的RNA聚合酶 真核生物中已发现有四种RNA聚合酶，分别称为RNA聚合酶、和线粒体RNA聚合酶，它们专一性地转录不同的基因，因此由它们催化的转录产物也各不相同。类型细胞内定位催化转录产物对鹅膏蕈碱的反应 核仁 rRNA前体 耐受 核质 mRNA前体 极敏感 核质 5SrRNA tRNA 中度敏感（二）RNA聚合酶真核细胞第二节转录过程 为研究和叙述方便，与复制一样，可将RNA合成(转录)分为起始、延长和终止三个阶段。一、转录的起始 转录起始需解决两个问题：1.RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。2.
6、DNA双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。(一)原核生物的转录起始过程1.原核生物的启动子启动子： DNA(模板)链上负责转录启动的；具有特定的核苷酸顺序并形成某种特殊的二级结构的；能被RNA聚合酶识别结合的区域。(1)启动子的结构 启动子的结构至少由三部分组成： -35序列提供了RNA聚合酶识别的信号； -10序列是RNA聚合酶的紧密结合位点； RNA合成的起始点。启动子E.coliE.coli起动子的代表性序列起动子的代表性序列 为了方便，人们将在DNA上开始转录的第一个碱基定为+1，沿转录方向顺流而下的核苷酸序列均用正值表示；逆流而上的核苷酸序列均用负值表示。转录起始点TTGACAA
7、ACTGT-35区(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10区1-30-5010-10-40-205335原核生物启动子序列识别位点55结构基因33RNA-pol紧密结合位点2)DNA双链解开1)RNA聚合酶全酶(2)与模板结合3)在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物2.转录起始过程 首先因子辨认识别-35区位点， RNA-pol的核心酶与之结合并以全酶形式向下移动，到达-10区，在这形成一个紧密的、相对稳定的酶-DNA复合物，同时双螺旋DNA解开约17个bp，形成转录泡，模板链暴露，第一个NTP进入 +1位点。 此时因子从全酶解离下来，核心酶继续在D
8、NA链上向下游滑动，而脱落的因子与另一个核心酶结合成全酶反复利用。-35-10pppG或pppA5533模板链E转录泡(transcriptionbubble)：RNA-pol-DNA-RNA目录(二)真核生物的转录起始真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样化，转录起始时，RNA-pol一般不直接结合模板，其起始过程比原核生物复杂。转录起始点TATA盒CAAT盒GC盒 增强子1. 与RNA聚合酶辨认结合的上游区段 AATAAA切离加尾 转录终止点 修饰点 外显子 翻译起始点内含子 OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚体真核基因转录调控的DNA序列-顺式作用元件顺式作用元件(cis ac
9、ting elements) 概念：真核基因中与结构基因串联(较紧密的或跳跃式的)并能调控转录水平的DNA序列，包括启动子、增强子（沉默子）、加尾及终止信号等。 与原核基因相比，在顺式作用元件中有较多、较复杂的共有序列，如TATA盒、CCAAT盒等。 但与原核基因不同是，顺式作用元件一般不含结构基因，也不一定与被调控基因串联，有时相距很远，甚至不一定处于上游。增强子 概念：是一种可远距离对各种基因作用，能够促进基因转录，提高转录效率的顺式调控元件。 最早是在SV40病毒中发现的长约200bp的一段DNA，可使旁侧的基因转录提高100倍，其后在多种真核生物，甚至在原核生物中都发现了增强子。增强子
10、通常占100200bp长度，也和启动子一样由若干组件构成，基本核心组件常为812bp，可以单拷贝或多拷贝串连形式存在。沉默子 概念：与增强子的作用方式类似，也是一种可远距离对各种基因作用，但作用目相反，即抑制转录的顺式作用元件。2. 转录因子和转录起始复合物的形成 能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，现已发现数百种。 在真核细胞中在真核细胞中RNARNA聚合酶通常不能单独发挥转录作聚合酶通常不能单独发挥转录作 用，而需要与其他用，而需要与其他转录因子转录因子共同协作共同协作( (蛋白质蛋白质蛋蛋 白质相互作用白质相互作用) )。重点：真核生物转录起始一般首先是转录因子之间相互结合
11、激活，然后转录因子与RNARNA聚合酶聚合酶结合并激活，最后它们再与DNA 分子结合。反式作用因子 概念：主要存在于真核生物的细胞核内的一类蛋白质，通过它们之间以及与顺式作用元件和RNA聚合酶的相互作用而调节转录活性。 反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子(transcriptional factors, TF)。 反式作用因子少数也是DNA结合蛋白。 有些基因可以合成调控自身的蛋白质分子。参与RNA-pol转录的TF 转录起始复合物:一个真核生物基因的转录需要3至5个转录因子。转录因子之间互相结合，生成有活性，有专一性的聚合物，再与RNA聚合酶搭配而有针对性地结合相应
12、基因形成转录起始复合物。 二、转录的延长1.亚基脱落，RNApol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；2.在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。(NMP)n +NTP(NMP)n+1 + PPi 转录速度大约是每秒钟30-50个核苷酸，但并不是以恒定速度进行的。 由于DNA链与合成的RNA链具有反平行关系，所以RNA聚合酶也是沿着DNA链35方向移动。 转录的延长阶段，原核生物与真核生物之间没有太大差别。 依赖Rho()因子的转录终止 非依赖Rho因子的转录终止三、转录终止指RNA聚合酶在DNA模板某一位置（终止子）上停止不再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱
13、落下来。分类1.依赖(Rho)因子的转录终止因子为蛋白质因子，能与RNA聚合酶结合并使合成的RNA链解离释放。依赖因子的转录终止l1969年，Roberts发现了能控制转录终止的蛋白质，即因子。它由相同的6个亚基组成六聚体，分子量200kD。l因子具有NTP酶活性和解螺旋酶活性，是促使转录三元复合物解离的根本原因。因子的NTP酶活性依赖于单链RNA的结构。l因子依赖性终止子含有一个反向重复序列，使RNA末端形成一个发夹结构，导致转录延宕，因子得以发挥作用，终止转录。2.非依赖Rho因子的转录终止DNA模板上靠近终止处（终止子） ，有些特殊的碱基序列，转录出RNA后，RNA产物形成特殊的结构来终
14、止转录。回文结构(palindrome) GGGGA AT TCCCCCCCCT TA AGGGG共同的特点共同的特点: :1. 1.有一段富含有一段富含GCGC的反向重复序列的反向重复序列( (回文回文序列序列); );2. 2. 其后还跟随一段富含其后还跟随一段富含T T的序列的序列; ; 转录方向335TCGGGCGAGCCCGCCGCCCGAGCGGGCTAAAAAATTTTTT3355DNA模板链编码链AAAAAAUUUUUU5CGCCCGAGCGGGCU5TTTTTTDNA模板链编码链转录产物3u不依赖因子的终止子5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUG
15、ACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.35UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT.3DNAUUUU.UUUU.5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3茎环(stem-loop)/发夹(hairpin)结构 因而转录生成的mRNA的序列中能形成茎环或发夹式结构，再后继又转录出一连串U。 茎环或发夹式结构可以阻止RN
16、A聚合酶再继续沿DNA移动，并使聚合酶从DNA链上脱落下来，终止转录茎环结构使转录终止的机理使RNA聚合酶变构，转录停顿；使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。5pppG5335RNA-polu原核生物与真核生物转录的区别原核生物真核生物RNApol一种高度分工起始转录因子没有需要（各不同）延长核小体影响没有有启动子以外序列没有有且复杂转录产物多顺反子单顺反子场所转录与翻译偶联不偶联转录终止两种终止子不明确RNA生物合成抑制剂l概念：能阻断、抑制或者干扰核酸的代谢过程，最终抑制转录的一类化合物，称RNA生物合成抑制剂。l分三类：1、嘌呤和嘧啶类似物，抑制核酸前体的合成；2、通过与DNA结合而改变模板的功能；3、与RNA聚合酶结合而影响其活力。（一）利福霉素及利福平作用：抗结核药物，特异地抑制细菌RNA聚合酶的活性，因而抑制细菌RNA的合成。机制：利福霉素可与RNA聚合酶的亚亚基结结合，并阻止起始位点的填充，抑制二核苷酸RNA的形成；利福平则则阻止RNA聚合酶的移动动，抑制头头三个核苷酸的形成。因此，利福霉素和利福平都是RNA链链合成起始过过程的抑制剂剂。（二）利迪链菌素作用：与细菌的R
