课次：10教学目的：使学生了解原核生物和真核生物的RNA聚合酶、启动子和终止子,掌握原核生物和真核生物的RNA聚合酶、启动子的结构特点及原核生物终止子重点：原核和真核生物RNA聚合酶的组成和转录特点，启动子的结构特点及原核生物终止子难点：复习旧课：提问3人，了解教学效果导入新课：第五章 转录基因表达时以DNA的一条链为模板合成RNA，这一过程就是转录（transcription）所需的酶叫做依赖DNA的RNA聚合酶（DNA-dependent RNA polynerase ,DDRP）转录产生初级转录物为RNA前体（RNA precursor），它们必须经过加工过程变为成熟的RNA，才能表现其生物活性细胞中的RNA分成三种：mRNA（信使RNA），tRNA（转运RNA）和rRNA（核糖体RNA）在DNA的两条多苷酸链中只有其中一条链作为模板，这条链叫做模板链（template strand），又叫做无意义链DNA双链中另一条不做为模板的链叫做编码链，又叫做有意义链，编码链的序列与转录的RNA序列相同第一节 转录酶和转录因子RNA合成的基本特征：5’→3’ 方向；底物三磷酸核苷酸（NTP）不对称转录，以单链DNA为模板。
不需要引物，合成是连续的一 原核生物的RNA聚合酶大肠杆菌RNA聚合酶（RNA polynerase）需要DNA模板，Mg离子，和4种3-磷酸核苷（ATP，UTP，CTP和GTP）RNA pol和DNA pol也有2点不同：（1）RNA pol没有任何校对功能；（2）能起始新的RNA链细菌RNA pol由5种多肽亚基组成为α2β'βσω；分子量达50多万，可以合成3类不同的RNA（tRNA，mRNA和rRNA）其大小和功能如表所示：表E.coli RNA Pol的结构和功能亚基基因分子量（KDa）数目组分可能的功能αrpoA402核心酶酶的连接，装配，决定哪些基因被转录βrpoB1551核心酶与转录全过程有关,和底物（核苷酸）结合β’rpoC1601核心酶结合DNA模板ω 101核心酶 σrpoD701σ因子辨认起始点, 二 真核生物的RNA聚合酶真核生物RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和线粒体RNA聚合酶，分子量大致都在500KD左右，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表2 真核生物的R NA聚合酶种类分布合成的RNA类型Ⅰ核仁28s,18s,5.8s rRNAsⅡ核质hnRNA，SnRNAⅢ核质tRNA，5sRNA，SnRNAMt线粒体线粒体RNAs不同的真核聚合酶对各种抑制剂的敏感性也不同（表）某些常用的转录抑制剂抑制剂靶酶抑制作用利福霉素细菌的全酶与β亚基结合，阻止起始链霉溶菌素细菌的核心酶与β亚基结合，阻止延长放线菌素D真核RNA聚合酶Ⅰ与DNA结合，并阻止延长α-鹅膏蕈碱真核RNA聚合酶Ⅱ、III与RNA聚合酶Ⅱ结合2.1 真核RNA聚合酶的结构特点：所有真核RNA聚合酶都是大分子蛋白质，分子量可达500KDa或更多。
它们典型的有8-14个亚基RNA pol Ⅱ的大亚基有一个羧基末端功能区（carboxy-terminal domain CTD），它含有一个多次重复的一致序列Tyr-Ser-Pro-Ser-Pro-Ser，这个序列是RNA pol独有的此CTD在Ser丝氨酸或Thr苏氨酸残基上可高度磷酸化，这个酶带有非磷酸化亚基叫做RNApolⅡa，而带磷酸化亚基叫做RNA polⅡo，CTD参与转录的起始2.2 线粒体和叶绿体的RNA pol线粒体和叶绿体转录的RNA pol较小，更类似于细菌的RNA pol第二节 启动子一 原核生物的启动子启动子（promoter）是DNA分子可以与RNA聚合酶特异结合的部位，也就是使转录开始的部位1 启动子（promoter）的结构不同启动子对RNA聚合酶的亲和力各不同，根据其合成蛋白质的多少区别为强弱启动子1.1 转录起始点：多为嘌呤，CAT，A为起始点1.2 -10区又称为Pribnow盒(原核生物)其保守序列为TATAAT（T80A95T45A60A50T96），其中3′端的“T”十分保守A.T较丰富，易于解链和转录起始位点I一般相距5-bp只有少数几个核苷酸的差别。
其功能是: (1) RNA pol紧密结合部位;(2) 形成开放启动复合体；(3) 使RNA pol定向转录1.3 -35序列又称为Sextama盒（Sextama box），其保守序列为TTGACA（T82T84G78A65C54A45），与-10序列，相隔16-19bp其功能是: 为RNA pol的识别位点σ亚基才能识别并结合-35序列，为转录选择模板链1.4 -10和-35之间距离：1 ） -35和-10序列相距约16-19bp， 其距离稳定，过大或过小都会降低转录活性2）该距离大致是双螺旋绕两圈的长度这两个结合区是在DNA分子的同一侧面，此酶是结合在双螺旋的一面 3）原核生物亦有少数启动子缺乏这两个序列之一RNA聚合酶往往不能单独识别这种启动子，而需要有辅助蛋白质的帮助1.5启动子附近其他DNA序列：n 起始位点上游50到150bp之间的序列是启动子的完全活性所必需的n 上游序列可以吸引拓扑异构酶，后者可导致结合的局部产生有利于转录起始的超螺旋状态n 远离部位序列富有AT，能增进转录起始的频率2 原核生物不同基因的启动子的共同特点：（1）结构典型，都含有识别（R），结合（B）和起始（I）三个位点；（2）序列保守，如-35序列、-10序列结构都十分保守；（3）位置和距离都比较恒定；（4）对RNA聚合酶的亲和力高低影响转录频率和效率；（5）常和操纵子相邻；（6）都在其控制基因的5’端；（7）决定转录的启动和方向。
二．真核生物的启动子与原核的启动子的区别：（1）多种元件：TATA框，GC框，CATT框，OCT等；（2）不同元件的组合情况：位置、序列、距离和方向都不完全相同；（3）需转录因子参与转录的全过程转录因子先和启动子结合，再与RNA聚合酶形成转录起始复合物，开始转录的过程2.1 RNApolⅡ的启动子 通用型启动子（无组织特异性）、结构最复杂、位于转录起始点的上游、有多个短序列元件组成（1） 帽子位点（cap site）：转录起始位点（2） TATA框（Hogness 框或 Goldberg-Hogness 框）结构特点： Ø 位于－30处 Ø 一致序列为T82A97T93A85A63（T37）A83A50（T37）功能：Ø 定位转录起始点 （类似原核的Pribnow框）Ø TATA是绝大多数真核基因的正确表达所必需的Ø 故也称为选择子（selector） 3） CAAT框（CAAT box） 结构特点： 位于－75bp处，一致序列为GGC/TCAATCT功能： 前两个 G 的作用十分重要(转录效率)，增强启动子的效率、频率，不影响启动子的特异性 ☻ 以上三个保守序列在绝大多数启动子中都存在（4） GC框 （GC box） 位于－90附近，较常见的成分，核心序列为GGGCGG，可有多个拷贝，也可以正反两方向排列（5）其他元件，八聚核苷酸元件（octamer element OCT元件）：一致序列为 ATTTGCAT KB元件： 一致序列为 GGGACTTTCC ATF元件： 一致序列为 GTGACGT 还有一些位于起始点下游的相关元件(6) 起始子（initiator，Inr）：位于起始点 -3～+5 Py2CAPy5构成，可能提供RNA pol Ⅱ识别。
当有的基因缺少TATA框时，可能由Inr来替代它的作用，无论TATA是否存在，Inr对于启动子的强度和起始位点的选择都是十分重要的 2 RNA polⅠ启动子RNA polⅠ的启动子由两部分序列构成：核心启动子（core promoter）或核心元件（core element），位于起始位点的前后，从-45到+20，负责转录的起始上游控制元件（upstream control element，UCE），从-180延伸到-107，此区可增加核心元件的转录起始的效率这两个区域都有一个特殊的成份，就是G.C丰富区（G.C含量达85%）3 Pol Ⅲ 启动子的结构及起始RNA pol Ⅲ启动子负责tRNA,5SrRNA，某些SnRNAs的转录，这三类基因的启动子结构不同基因内启动子：如5S RNA和tRNA，位于起始位点的下游的转录区内，因此也称为下游启动子（downwtream promoter）或基因内启动子（intragenenic promoter）或称为内部控制区（internal contron regin ,ICR）又分为两类：Ⅰ型内部启动子含有两个分开的boxA和boxC序列。
而Ⅱ型内部启动子含有两个分开的boxA和boxBRNA pol Ⅲ 的三种类型启动子的结构如图5-2所示167页基因外启动子：如snRNA基因的启动子，包含有3个上游元件，为TATA框、次近端序列元件（proximal sequence element, PSE）和八聚体OCT元件第三节 终止子一 原核生物的终止子(terminator)终止子的作用是在DNA模板的特异位点处终止RNA的合成两种不同的终止子：1强终止子/内部终止子/不依赖ρ因子的结构特征：(1) 具有一个反向重复序列，由它转录出mRNA可形成茎环结构，可阻止RNA pol的前进；（2）茎的区域富内含G-C，使茎环不易解开；(3)强终止子3′端上有6个U，由于它和模板形成的连续U-A配对较易打开，从而便于释放出RNA2 依赖ρ因子的终止序列中，也没有固定的特征，不都能形成稳定的发夹；在茎中的G、C含量少，茎环易打开在其3′端也没有寡聚Uρ因子46Kda的蛋白，6聚体（275KDa）存在ρ因子具有依赖RNA的ATPase活性和解旋酶活性其功能是作为RNA pol的一种辅助因子，当其浓度为RNA pol浓度的10%时在体外可发挥最高的活性。
ρ因子作用机制的可能性： [1] ρ因子与新生RNA链结合，延着RNA移动，并可能用ATP放出的能量将RNA链从酶和模板中释出比RNA pol沿DNA移动要快[2] ρ因子可能与RNA聚合酶结合，接触RNA-DNA杂合链、并导致其解链，而将聚合酶和RNA解离下来二 真核生物的终止子真核生物由于RNA转录后很快就进行了加工，因此很难确定原初转录物的3’末端爪蟾5sRNA的3’末端有4个U，它们前后的序列为富含G·C的序列，这是所有真核生物RNA聚合酶Ⅲ转录的终止信号这种序列特征高度保守，从酵母到人都很相似RNA聚合酶I的转录终止信号是18bp, RNA聚合酶II还不清楚是否有明确的终止元件归纳小结：原核和真核生物RNA聚合酶，启动子、终止子布置作业：问答题1. σ亚基。