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1、第第36章章RNA的生物合成和加工的生物合成和加工（转录转录）RNA Biosynthesis, Transcription转录转录 (transcription)生物体以生物体以DNA为模板合成为模板合成RNA的过程的过程 。 转转录录RNADNA 经转录生成的经转录生成的RNA有多种，主要的是有多种，主要的是rRNA，tRNA，mRNA，snRNA和和hnRNA参与转录的物质参与转录的物质原料原料: : NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板模板: : DNA酶酶: : RNA聚合酶聚合酶(RNA-pol)其他蛋白质因子其他蛋白质因子主要内容主要内容第一节 模板和酶第二节 转录过程第
2、三节 转录后加工第四节 RNA复制和逆转录模板和酶模板和酶第一节第一节一、转录模板一、转录模板 DNA分子上转录出分子上转录出RNA的区段，称为结构基因。的区段，称为结构基因。DNA双双链链中中按按碱碱基基配配对对规规律律能能指指引引转转录录生生成成RNA的的一一股股单单链链，称称为为模模板板链链(templatestrand)，也也称称作作负负链链。相相对对的的另另一一股股单单链链是是编编码码链链(codingstrand)，也称为正链。，也称为正链。5GCAGTACATGTC33cgtgatgtacag55GCAGUACAUGUC3NAlaValHisValC编码链编码链模板链模板链mRN
3、A蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译5 5 3 3 3 3 5 5 模板链模板链编码链编码链编码链编码链模板链模板链结构基因结构基因转录方向转录方向转录方向转录方向不对称转录不对称转录 在在DNA分子双链上某一区段，一股链用作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指引转录，另一股链不转录；模板链并非永远在同一条单链上。模板链并非永远在同一条单链上。5335模板模板链（含（含结构基因）构基因）编码链二、二、RNA聚合酶聚合酶（一）原核生物的一）原核生物的RNA聚合酶聚合酶亚基亚基亚基亚基亚基数目亚基数目亚基数目亚基数目 功能功能 2 2全酶组装，全酶识别启动子全酶组装，全酶识别
4、启动子全酶组装，全酶识别启动子全酶组装，全酶识别启动子 1 1识别起点和催化识别起点和催化识别起点和催化识别起点和催化 1 1与模板与模板与模板与模板DNADNA结合结合结合结合被被被被利福平利福平利福平利福平 1 1 未知未知 1 1 识别转录起始点识别转录起始点识别转录起始点识别转录起始点被被被被利福霉素利福霉素利福霉素利福霉素核心酶核心酶全酶全酶 此外，每个此外，每个RNARNA聚合酶还含有聚合酶还含有2 2个个ZnZn离子。离子。f亚亚基基由由基基因因rpoZrpoZ编编码码，MrMr为为1.101.1010104 4，曾曾长长期期被被忽忽略略，甚甚至至许许多多人人不不把把它它作作为为
5、聚聚合合酶酶的的组组分分。然然而而，现现在在已已经经肯肯定定，亚亚基基是是嗜嗜热热水水生生菌菌RNA RNA polpol必必不不可可少少的的组组分分，也也是是体体外外变变性性的的RNA RNA polpol成成功功复复性性所所必必需需的的，它它与与亚亚基基一一起起构构成成催催化化中中心心，稳稳定定其其与与 亚基的结合。亚基的结合。E.coliE.coli不同不同因子的性质与功能比较因子的性质与功能比较因因因因子子子子基因基因基因基因用途用途用途用途-35-35-35-35区区区区间隔长度间隔长度间隔长度间隔长度-10-10-10-10区区区区70707070RopRopRopRopD D D
6、 D 绝大多数基绝大多数基绝大多数基绝大多数基因因因因TTGACATTGACATTGACATTGACA16bp16bp16bp16bp19bp19bp19bp19bpTATAATTATAATTATAATTATAAT32323232RopRopRopRopH H H H 热激反应热激反应热激反应热激反应CCCTTGAACCCTTGAACCCTTGAACCCTTGAA13bp13bp13bp13bp15bp15bp15bp15bpCCCGATNTCCCGATNTCCCGATNTCCCGATNT28282828flifliflifliA A A A鞭毛鞭毛鞭毛鞭毛CTAAACTAAACTAAACTA
7、AA15bp15bp15bp15bpGCCGATAAGCCGATAAGCCGATAAGCCGATAA54545454RopRopRopRopN N N N N N N N饥饿饥饿饥饿饥饿CTGGNACTGGNACTGGNACTGGNA6bp6bp6bp6bpTTGCATTGCATTGCATTGCA（二）真核生物的二）真核生物的RNA聚合酶聚合酶(458)(458) 三、启动子和转录因子三、启动子和转录因子原原核核生生物物一一个个转转录录区区段段可可视视为为一一个个转转录录单单位位，称称为为操操纵纵子子(operon)，包包括括若若干干个个结结构构基基因因及其上游的调控序列。及其上游的调控序列。
8、5 3 3 5 结构基因结构基因调控序列调控序列RNA-polRNA聚合酶识别聚合酶识别、结合和开始转录的一段结合和开始转录的一段DNA序列，称为启动子序列，称为启动子(promoter)。RNA聚合聚合酶保护法酶保护法开始转录开始转录TTGACAAACTGT-35区区(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10区区1-30-5010-10-40-205 3 3 5 原核生物启动子保守序列原核生物启动子保守序列RNA-pol辨认位点辨认位点(recognitionsite)5 5 RNA聚合酶保护区聚合酶保护区结构基因结构基因3 3 RNARNA聚合酶全酶结合位点聚合酶全酶结
9、合位点转录过程转录过程 第二节第二节 大肠杆菌RNA聚合酶的作用起始阶段起始阶段：在在DNA分子上搜索启动子，并将分子上搜索启动子，并将DNA双螺旋解开一小段。双螺旋解开一小段。延伸阶段延伸阶段：选择正确的核苷三磷酸（选择正确的核苷三磷酸（NTP），催），催化磷酸二酯键的形成。化磷酸二酯键的形成。终止阶段终止阶段：检测检测RNA合成的终止信号，停止合成的终止信号，停止RNA的合成。的合成。特点：不需引物；无核酸外切酶活性。特点：不需引物；无核酸外切酶活性。错误率高：错误率高：1/104105核苷酸核苷酸,是是DNA复制的复制的105倍。倍。（一）转录起始一）转录起始转录起始需解决两个问题：转录
10、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聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。起始区域。2.DNA双链解开，使其中的一条链作为转录双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。的模板。一、原核生物的转录过程一、原核生物的转录过程RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合聚合酶全酶在转录起始区的结合2.DNA双链解开，约解开双链解开，约解开17个碱基对。（酶与个碱基对。（酶与启动子结合的部位是启动子结合的部位是AT富集区，有利于解链）富集区，有利于解链）1.RNA聚合酶全酶聚合酶全酶( 2)与模板结合与模板结合5 -pppG-OH+NTP5 -pppGpN-OH3 +ppi转录起始过
11、程转录起始过程 3.3.第第一一个个核核苷苷三三磷磷酸酸( (常常常常是是GTPGTP或或ATP)ATP)结结合合到到全全酶酶上上，形形成成“启启动动子子- -全全酶酶- -核核苷苷三三磷磷酸酸”三三元元起始复合物。起始复合物。 4.4.第二个核苷酸参入，连结到第一个核苷酸的第二个核苷酸参入，连结到第一个核苷酸的33羟基上，形成了第一个磷酸二酯键。羟基上，形成了第一个磷酸二酯键。因子从全酶上掉下，又去结合其它的核心酶。因子从全酶上掉下，又去结合其它的核心酶。 RNApol( 2)-DNA-pppGpN-OH3 转录起始复合物转录起始复合物:（二）转录延长（二）转录延长1. 亚基脱落，亚基脱落，
12、RNApol聚合酶核心酶变构，聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；模板前移；2.在在核心酶核心酶作用下，作用下，NTP不断聚合，不断聚合，RNA链链不断沿不断沿53方向方向延长。延长。(NMP)n +NTP(NMP)n+1 + PPi DNADNA上上的的解解螺螺旋旋区区：在在RNARNA链链延延伸伸的的同同时时，RNARNA聚聚合合酶酶继继续续解解开开它它前前方方的的DNADNA双双螺螺旋旋，暴暴露露出出新新的的模模板板链链，而而后后面面被被解解开开的的两两条条DNADNA单单链链又又重重新新形形成成双双螺螺旋旋，DNADNA上上的的解解螺螺旋旋区区保保
13、持持约约1717个个碱基对的长度。碱基对的长度。转录空泡转录空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol（核心酶）（核心酶）DNARNARNA链的延伸图解35RNA-DNA杂交螺旋杂交螺旋聚合酶的移动方向聚合酶的移动方向新生新生RNA复链复链解链解链编码链编码链模板链模板链延长部位延长部位5 3 DNA原核生物转录过程中的羽毛状现象原核生物转录过程中的羽毛状现象核糖体核糖体RNARNA聚合酶聚合酶f依赖依赖Rho()因子的转录终止因子的转录终止f不依赖不依赖Rho因子的转录终止因子的转录终止（三）转录终止三）转录终止指指RNA聚聚合合酶酶在在DNA模模板板上上停停顿顿下下来来
14、不不再再前前进进，转转录录产产物物RNA链链从从转转录录复复合合物物上上脱脱落下来。落下来。分类分类A T P1.依赖依赖Rho因子的转录终止因子的转录终止因子是因子是基因编码的蛋白质，是一种酶，基因编码的蛋白质，是一种酶，在在水解水解ATP的情况下，它沿着的情况下，它沿着53方向转录物方向转录物的的3端前进，直到遇到暂停在终止点位置的端前进，直到遇到暂停在终止点位置的RNA聚合酶。随后聚合酶。随后因子通过解链酶的活性因子通过解链酶的活性解开转录泡（解开转录泡（transcription bubble）上的）上的RNA/DNA形成的杂交双螺旋，使形成的杂交双螺旋，使RNA转录转录物得到释放，从
15、而终止转录。物得到释放，从而终止转录。 依赖因子（rho factor）的终止子2.不依赖不依赖Rho因子的转录终止因子的转录终止DNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列，转录出基序列，转录出RNA后，后，RNA产物形成特殊产物形成特殊的结构来终止转录。的结构来终止转录。这类终止子结构上有这类终止子结构上有2个特征个特征 （2）发夹结构末端紧跟）发夹结构末端紧跟6个连续的个连续的U，这，这发发夹结构阻碍了聚合酶的进一步延伸，夹结构阻碍了聚合酶的进一步延伸，RNA链链的合成就终止，酶和的合成就终止，酶和mRNA就从模板就从模板DNA上释放。上释放。 （1）DNA链
16、的链的3端附近有回文结构，端附近有回文结构，富富含含G-C碱基，随后紧跟的是碱基，随后紧跟的是A-T碱基，碱基，转转录而形成的录而形成的RNA具有茎环的发夹具有茎环的发夹形结构形结构。 不依赖于因子的终止回文结构回文结构AT富集区富集区GC富集区富集区不依赖不依赖因子的因子的终止子结构终止子结构茎环结构使转录终止的机理茎环结构使转录终止的机理使使RNA聚合酶变构，转录停顿；聚合酶变构，转录停顿；使转录复合物趋于解离，使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。产物释放。5pppG5 3 3 5 RNA-polRNARNA合成过程合成过程起始起始双链双链DNA局部解开局部解开磷酸二酯磷酸二酯键形成键形
17、成终止阶段终止阶段解链区到达解链区到达基因终点基因终点延长阶段延长阶段5 3 RNA启动子启动子（promoter)终止子终止子(terminator)5 RNA聚合酶聚合酶 5 3 5 3 5 5 3 离开离开二、真核生物的转录过程二、真核生物的转录过程（一）转录起始一）转录起始真真核核生生物物的的转转录录起起始始上上游游区区段段比比原原核核生生物物多多样样化化，转转录录起起始始时时，RNA-pol不不直直接接结结合合模模板，其起始过程比原核生物复杂。板，其起始过程比原核生物复杂。TATA盒盒CAAT盒盒GC盒盒增强子增强子顺式作用元件顺式作用元件结构基因结构基因-GCGC-CAAT-TAT
18、A转录起始转录起始真核生物启动子保守序列真核生物启动子保守序列1. 转录起始前的上游区段转录起始前的上游区段 转录起始点转录起始点TATA盒盒CAAT盒盒GC盒盒 增强子增强子顺式作用元件顺式作用元件(cis-actingelement)AATAAA切离加尾切离加尾 转录终止点转录终止点 修饰点修饰点 外显子外显子 翻译起始点翻译起始点内内含含子子 OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚体八聚体2. 转录因子转录因子 能直接、间接辨认和结合转录上游区段能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，或具有识别的蛋白质，或具有识别RNA聚合酶的作聚合酶的作用，现已发现数百种，统称为反式作用
19、因子用，现已发现数百种，统称为反式作用因子(trans-actingfactors)。又称为转录因子。又称为转录因子(transcriptionalfactors,TF)。3.转录起始前复合物转录起始前复合物(PIC)真核生物真核生物RNA-pol不与不与DNA分子直接结分子直接结合，而需依靠众多的转录因子帮助间接结合合，而需依靠众多的转录因子帮助间接结合到到DNA分子上。分子上。（二）转录延长（二）转录延长真核生物转录延长过程与原核生物大致相真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。现象。 5 -AAUAAA-5
20、 -AAUAAA-核酸酶核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG转录终止的修饰点转录终止的修饰点5 5 3 3 3 3 加尾加尾AAAAAAA3 mRNA（三）转录终止三）转录终止 和转录后修饰密切相关。和转录后修饰密切相关。DNA复制与复制与转录的比的比较性性质复复制制转录相相同同点点模模板板两股两股DNA单链均作均作为模板模板为模板模板链原原料料dNTPNTP合成方式合成方式半保留复制半保留复制不不对称称转录聚合聚合酶种种类DNA聚合聚合酶RNA聚合聚合酶RNA引物引物需要需要不需要不需要产物物半保留的双半保留的双链DNA单链RNA不不同同点点需要需要DNA为模板模板
21、需要核苷三磷酸需要核苷三磷酸为原料原料遵循碱基配遵循碱基配对原原则新新链合成方向均合成方向均为531.1.嘌呤和嘧啶类似物嘌呤和嘧啶类似物 核酸代谢的拮抗物： 抑制核酸合成有关的酶酶 掺入核酸分子形成异常核酸异常核酸如：6-巯基嘌呤、硫鸟嘌呤、2.6二氨基嘌呤、 8-氮鸟嘌呤、5-氟尿嘧啶 、6-氮尿嘧啶 进入体内变成相应的核苷酸表现抑制作用 三、三、RNARNA生物合成的抑制剂生物合成的抑制剂 P469P4692.DNA2.DNA模板功能的抑制物模板功能的抑制物（1 1）烷化剂）烷化剂（2 2）放线菌素）放线菌素D（actinomycin D） 与与DNADNA形成非共价复合物形成非共价复合
22、物 其作用如同阻遏蛋白抑制其作用如同阻遏蛋白抑制DNADNA转录和复制。转录和复制。 色霉素色霉素A A3 3、橄榄霉素、光神霉素、橄榄霉素、光神霉素（3 3）嵌入染料）嵌入染料 使使DNADNA在复制时缺失或增添一个核苷酸，在复制时缺失或增添一个核苷酸， 导致移码突变，并能抑制导致移码突变，并能抑制RNARNA链的起始。链的起始。利福平利福平利福平利福平抑制细菌抑制细菌RNA聚合酶活性聚合酶活性某些常用的转录抑制剂某些常用的转录抑制剂抑制剂抑制剂靶酶靶酶抑制作用抑制作用利福霉素利福霉素细菌的全酶细菌的全酶与与亚基结合阻止起始亚基结合阻止起始利链霉素利链霉素细菌的核心酶细菌的核心酶与与亚基结合
23、阻止延长亚基结合阻止延长放线菌素放线菌素D真核真核DNA与与DNA结合并阻止延长结合并阻止延长-鹅膏蕈碱鹅膏蕈碱真核真核RNAPol与与RNA聚合酶聚合酶结合结合转录后加工转录后加工第三节第三节几种主要的修饰方式几种主要的修饰方式1.拼接拼接(splicing)2.剪切剪切(cleavage)3. 修饰修饰(modification)4. 添加添加(addition)tRNA和和rRNA被加工的证据被加工的证据 rRNA和tRNA有以下三点特性：1） 所有RNA初级转录产物的5末端均是5-三磷酸，而成熟rRNA和tRNA分子的5末端是5单磷酸；2）rRNA和tRNA分子比初级转录产物小很多；3
24、）所有tRNA含有稀有碱基。 （一）rRNA的加工原核生物原核生物rRNArRNA转录初始物转录初始物: :rRNArRNA基因和基因和tRNAtRNA基因组成混合操纵子：基因组成混合操纵子： 16SrDNA 23SrDNA 5SrDNA 16SrDNA 23SrDNA 5SrDNA tDNAtDNA加工加工RNARNA酶酶对转录初始物切割对转录初始物切割再加工成熟再加工成熟原核生物的转录后加工原核生物的转录后加工原核生物有原核生物有7个个rRNArRNA转录单位转录单位RNaseRNaseRNaseE甲基化碱基甲基化碱基甲基化核糖甲基化核糖(二)tRNA的加工大肠杆菌染色体有大肠杆菌染色体有
25、tRNAtRNA基因约基因约6060个个f原核生物原核生物tRNAtRNA转录初始物转录初始物: :tRNAtRNA基因基因: :型型- tRNA- tRNA 有有 3 3-CCA-OH-CCA-OH型型- tRNA- tRNA 无无 3 3-CCA-OH-CCA-OHtRNAtRNA转录初始物转录初始物: :与与rRNArRNA相连相连几个相同几个相同( (不同不同)tRNA)tRNA连在一起连在一起多顺反子转录单位多顺反子转录单位加工RNARNA酶酶RNARNA酶酶F FRNARNA酶酶D DRNARNA酶酶P PtRNAtRNA核苷转移酶核苷转移酶切开切开rDNArDNA、tDNAtDN
26、A转录产物转录产物 间隔序列间隔序列从从3 3端切断前体分子端切断前体分子核核 酸酸 外外 切切 酶酶 , ,切切 除除 型型 tRNAtRNA 3 3-CCA-OH-CCA-OH下游序列下游序列（核酸（核酸+ +蛋白）蛋白） （M1RNAM1RNA）内切酶，内切酶，tRNA5tRNA5端成熟酶端成熟酶 催催化化型型tRNAtRNA形形成成稳稳定定的的3 3- -CCA-OHCCA-OH“斩头斩头”，去尾，剪接，去尾，剪接，3-末端添加，化学修饰末端添加，化学修饰原核生物原核生物tRNA前体分子的加工前体分子的加工b、末端添加：、末端添加：3-端添加端添加CCA序列。序列。c、修饰：形成稀、修
27、饰：形成稀有有碱基如碱基如DH2。RNAasePRNAaseFRNAasePRNAaseFRNAaseDRNAaseDACC表示核酸内切酶的作用表示核酸内切酶的作用 表示核苷酸转移酶的作用表示核苷酸转移酶的作用 表示核酸外切酶的作用表示核酸外切酶的作用 表示异构化酶的作用表示异构化酶的作用 （三）三） mRNA的加工的加工 原核细胞的原核细胞的mRNA通常没有转录后的加工过程。通常没有转录后的加工过程。真核生物的转录后加工真核生物的转录后加工f4种种rRNA，是两个转录单位。，是两个转录单位。f18S、5.8S和和28SrRNA的的前前体体是是45S（一一个个转转录录单单位位）。f5SrRNA
28、是单独的一个转录单位。是单独的一个转录单位。f核仁是其转录、加工和装配成核糖体的场所。核仁是其转录、加工和装配成核糖体的场所。一、一、rRNA的转录后加工的转录后加工40S亚基亚基60S亚基亚基大多数真核大多数真核细胞胞为成熟的成熟的28S18S5.8SrRNA的共同前体的共同前体rRNA由核由核酶催化催化进行自身剪接行自身剪接转录转录45S-rRNA剪接剪接18S-rRNA5.8S和和28S-rRNArDNA内含子内含子内含子内含子28S5.8S18S32S多数真核生物的多数真核生物的rRNA基因不存在内含子，基因不存在内含子，有些含有内含子但并不转录，如果蝇。有些含有内含子但并不转录，如果
29、蝇。四膜虫可以自动切去内含子四膜虫可以自动切去内含子tRNA前体前体RNA pol TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA二、二、tRNA的转录后加工的转录后加工RNA聚合聚合酶催化合成催化合成RNAaseP、内切酶内切酶tRNA核苷酸转移核苷酸转移酶、连接酶酶、连接酶ATPADP碱基修饰碱基修饰（2）还原反应）还原反应如：如：UDHU（3）核苷内的转位反应）核苷内的转位反应如：如：U（4）脱氨反应）脱氨反应如：如：AI如：如：AAm（1）甲基化）甲基化（1 1）（1 1）（3 3）（2 2）（4 4）约有约有10%需要酶促修饰需要酶促修饰三、真核生物三、真核生物mRNA的转录后加
30、工的转录后加工核内的初级核内的初级mRNA称为称为核不均一核不均一RNA(hnRNA)定义：定义：mRNA的原初转录物是相对分子量极大的前提，的原初转录物是相对分子量极大的前提，在核内加工过程中形成大小不等的中间体，即在核内加工过程中形成大小不等的中间体，即hnRNA特点：特点：平均分子长度为平均分子长度为8-10Kb左右。比左右。比mRNA的平均的平均长度长度(1.8-2Kb）要大）要大4-5倍。倍。hnRNA仅有总量的仅有总量的1/2转移到细胞质内，其余的都在核转移到细胞质内，其余的都在核内被降解掉。内被降解掉。LOREM IPSUM DOLORhnRNA是mRNA的前体，证据是： (1)
31、 hnRNA和mRNA有相同的序列； (2) hnRNA在体外能作为模板翻译蛋白； (3) 两者5端都有帽子结构，表明二者为相同的聚合酶所合成； (4) 两者的3端都有多聚腺苷有尾巴。（一）首、尾的修饰一）首、尾的修饰5 端形成端形成帽子结构帽子结构(m7GpppGp)3 端加上端加上多聚腺苷酸尾巴多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)加工过程包括：加工过程包括：首、尾、剪接、甲基化首、尾、剪接、甲基化帽子结构(m7GpppGp)5 pppGp5 GpppGppppGppi鸟苷酸鸟苷酸转移酶转移酶5 m7GpppGp甲基转移酶甲基转移酶SAM帽帽子子结结构构的的生生成成5 ppGp磷酸酶磷酸酶P
32、i以以5-5三磷酸相连三磷酸相连作用作用:稳定稳定mRNA5端和翻译的起始有关端和翻译的起始有关步骤步骤1步骤步骤2作用位置作用位置加尾:3端加上多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)作用：稳定作用：稳定mRNAmRNA，mRNAmRNA由细胞核进入细胞质所必需的形式由细胞核进入细胞质所必需的形式四、四、RNA生物功能的多样性（核酶）生物功能的多样性（核酶）具有酶促活性的具有酶促活性的RNA称为核酶。称为核酶。核酶核酶(ribozyme)Cech和和Altman获得了获得了1989年度的诺贝尔化学奖年度的诺贝尔化学奖四膜虫四膜虫rRNA内含子的二级结构内含子的二级结构四膜虫四膜虫rRNA的剪
33、接采用的剪接采用自我剪接自我剪接方式方式5-端核苷酸序列端核苷酸序列最简单的核酶二级结构最简单的核酶二级结构锤头状结构锤头状结构(hammerheadstructure)底物部分底物部分通常为通常为60个核苷酸左右个核苷酸左右同同一一分分子子上上包包括括有有催催化化部份和底物部份部份和底物部份催催化化部部份份和和底底物物部部份份组组成锤头结构成锤头结构除除rRNA外，外，tRNA、mRNA的加工也可采用的加工也可采用自我剪接方式。自我剪接方式。 核酶研究的意义核酶研究的意义f核酶的发现，对中心法则作了重要补充；核酶的发现，对中心法则作了重要补充；f核酶的发现是对传统酶学的挑战；核酶的发现是对传
34、统酶学的挑战；f利用核酶的结构设计合成人工核酶利用核酶的结构设计合成人工核酶 。 第四节第四节 RNA复制和逆转录复制和逆转录(P491)-RNA的复制是指的复制是指病毒基因组病毒基因组RNA的复制的复制(真真核生物核生物RNA的复制只是极个别的现象的复制只是极个别的现象)-概念概念:由由RNA复制酶复制酶(RNAreplicase)催化催化,以以病毒病毒RNA为模板的为模板的RNA合成合成。-RNA病毒在宿主细胞内繁殖时病毒在宿主细胞内繁殖时,即进行即进行RNA复制。复制。一、 RNA的复制 以四种以四种NTPNTP为底物；为底物； 专一性地选择病毒专一性地选择病毒RNARNA为模板；为模板
35、； 按按5 5 3 3的方向的方向合成病毒合成病毒RNARNA； 无外切酶活性（即无校对功能）。无外切酶活性（即无校对功能）。RNA复制酶的催化性质 病毒RNA的复制方式:1 1、病毒含正链、病毒含正链RNARNA：进入宿主细胞后先进行病毒进入宿主细胞后先进行病毒RNARNA复制复制酶和有关病毒蛋白质的合成（借助于宿主细胞的蛋白质酶和有关病毒蛋白质的合成（借助于宿主细胞的蛋白质合成体系），然后进行合成体系），然后进行RNARNA的复制，再装配病毒颗粒。如：的复制，再装配病毒颗粒。如：噬菌体噬菌体QQ和灰质炎病毒和灰质炎病毒。2 2、病毒含负链、病毒含负链RNARNA和复制酶：和复制酶：这类病毒
36、进入宿主细胞后，这类病毒进入宿主细胞后，先进行先进行RNARNA的复制合成正链的复制合成正链RNARNA，再以正链，再以正链RNARNA为模板合成为模板合成病毒蛋白质病毒蛋白质RNARNA，然后装配病毒颗粒。，然后装配病毒颗粒。如：狂犬病病毒、如：狂犬病病毒、马水苞性口炎病毒。马水苞性口炎病毒。3 3、病毒含双链、病毒含双链RNARNA和复制酶：和复制酶：这类病毒进入宿主细胞后，这类病毒进入宿主细胞后，以双链以双链RNARNA为模板，通过不对称复制产生正链为模板，通过不对称复制产生正链RNARNA，并以，并以正链正链RNARNA为模板合成病毒蛋白质，然后再合成负链为模板合成病毒蛋白质，然后再合
37、成负链RNARNA并并形成双链形成双链RNARNA，再装配病毒颗粒。如呼肠病毒。，再装配病毒颗粒。如呼肠病毒。二二 、 逆转录逆转录逆转录酶逆转录酶(reversetranscriptase)逆转录逆转录(reversetranscription)逆转录逆转录酶酶（一）逆转录病毒和逆转录酶一）逆转录病毒和逆转录酶 DNA转录转录RNARNA(病毒病毒)反转录反转录概念概念 以以RNA为模板，为模板，dNTP为原料，逆转录酶为原料，逆转录酶催化，按碱基配对规律合成催化，按碱基配对规律合成DNA的过程。的过程。逆转录酶逆转录酶,又称为又称为依赖依赖RNA的的DNA聚合酶聚合酶RNA-depende
38、ntDNApolymerase,(RDDP) 逆转录病毒细胞内的逆转录现象逆转录病毒细胞内的逆转录现象RNA模板模板逆转录酶逆转录酶DNA-RNA杂化双链杂化双链RNA酶酶单链单链DNA逆转录酶逆转录酶双链双链DNA逆转录酶逆转录酶 AAAA TTTTAAAASISI核酸酶核酸酶DNA聚合酶聚合酶碱水解碱水解 TTTT分子生物学研究可应用逆分子生物学研究可应用逆转录酶，作为获取基因工程目转录酶，作为获取基因工程目的基因的重要方法之一，此法的基因的重要方法之一，此法称为称为cDNA法。法。 以以mRNA为模板，经逆转为模板，经逆转录合成的与录合成的与mRNA碱基序列互碱基序列互补的补的DNA链。链。 试管内合成试管内合成cDNAcDNA（二）逆转录研究的意义二）逆转录研究的意义 逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中的重大发现。的重大发现。 逆转录现象说明：至少在某些生物，逆转录现象说明：至少在某些生物，RNA同样同样兼有遗传信息传代与表达功能。兼有遗传信息传代与表达功能。对逆转录病毒的研究，拓宽了对逆转录病毒的研究，拓宽了20世纪初已注意世纪初已注意到的病毒致癌理论。到的病毒致癌理论。
