《遗传信息的传递PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《遗传信息的传递PPT课件（105页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三节第三节RNA的生物合成的生物合成1一、转录的酶学基础一、转录的酶学基础 转录：转录：是在是在是在是在 DNADNA指导的指导的指导的指导的RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶的催化下，按的催化下，按的催化下，按的催化下，按照碱基配对的原则，以四种照碱基配对的原则，以四种照碱基配对的原则，以四种照碱基配对的原则，以四种NTPNTP为原料合成一条与模为原料合成一条与模为原料合成一条与模为原料合成一条与模板板板板DNADNA互补的互补的互补的互补的RNARNA的过程。的过程。的过程。的过程。RNARNA的转录从的转录从的转录从的转录从DNADNA模板的特定位点开始，并模板的特定位点开始，并模板
2、的特定位点开始，并模板的特定位点开始，并在一定的位点终止。在一定的位点终止。在一定的位点终止。在一定的位点终止。1.模板模板2结构基因：结构基因：DNADNA分子中能转录出分子中能转录出分子中能转录出分子中能转录出RNARNA的区段。的区段。的区段。的区段。结构基因的双链中，仅有一股链作为模板转录成结构基因的双链中，仅有一股链作为模板转录成结构基因的双链中，仅有一股链作为模板转录成结构基因的双链中，仅有一股链作为模板转录成RNARNA，称为，称为，称为，称为模板链模板链模板链模板链，也称作，也称作，也称作，也称作无义链、无义链、无义链、无义链、WatsonWatson（WW）链、负）链、负）链
3、、负）链、负（- -）链或反意义链）链或反意义链）链或反意义链）链或反意义链。 与模板链相对应的互补链，编码区的碱基序列与与模板链相对应的互补链，编码区的碱基序列与与模板链相对应的互补链，编码区的碱基序列与与模板链相对应的互补链，编码区的碱基序列与mRNAmRNA的密码序列相同（仅的密码序列相同（仅的密码序列相同（仅的密码序列相同（仅T T、U U互换），称为互换），称为互换），称为互换），称为编码链，编码链，编码链，编码链，也称为也称为也称为也称为有义链、有义链、有义链、有义链、CrickCrick（C C）链、正（）链、正（）链、正（）链、正（+ +）链，或有意）链，或有意）链，或有意）链
4、，或有意义链义链义链义链。启动子启动子（promoter)终止子终止子(terminator)模板链（模板链（templattestrand）反意义链反意义链(antisensestrand)有意义链有意义链(sensestrand)编码链编码链非信息区非信息区DNADNA55333RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶（RNApolRNApol），也称为），也称为），也称为），也称为转录酶、转录酶、转录酶、转录酶、DNADNA指导指导指导指导的的的的RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶，能直接催化，能直接催化，能直接催化，能直接催化2 2个游离的个游离的个游离的个游离的NTPNTP形成磷酸二形
5、成磷酸二形成磷酸二形成磷酸二酯键而引发转录的起始，酯键而引发转录的起始，酯键而引发转录的起始，酯键而引发转录的起始，不需要引物不需要引物不需要引物不需要引物。1 1）原核生物的）原核生物的）原核生物的）原核生物的RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶一种一种一种一种，能催化，能催化，能催化，能催化mRNAmRNA、tRNAtRNA和和和和rRNArRNA等的合成。等的合成。等的合成。等的合成。2.原料：原料：4 4种核苷三磷酸（种核苷三磷酸（种核苷三磷酸（种核苷三磷酸（NTP,NTP,包括包括包括包括ATPATP、GTPGTP、 CTPCTP和和和和UTPUTP）3.RNA聚合酶聚合酶4全酶由全
6、酶由全酶由全酶由5 5种亚基（种亚基（种亚基（种亚基（ 2 2 ）及）及）及）及2 2个个个个ZnZn原子组成。原子组成。原子组成。原子组成。 因子与其它部分的结合不是十分紧密，它易与因子与其它部分的结合不是十分紧密，它易与因子与其它部分的结合不是十分紧密，它易与因子与其它部分的结合不是十分紧密，它易与 2 2分离。没有分离。没有分离。没有分离。没有 亚基的酶称为亚基的酶称为亚基的酶称为亚基的酶称为核心酶核心酶核心酶核心酶只催化链的延长，只催化链的延长，只催化链的延长，只催化链的延长，对起始无作用。对起始无作用。对起始无作用。对起始无作用。五种亚基的功能分别为：五种亚基的功能分别为：五种亚基的
7、功能分别为：五种亚基的功能分别为： 亚基亚基亚基亚基：为二聚体，装配核心酶及识别启动子。：为二聚体，装配核心酶及识别启动子。：为二聚体，装配核心酶及识别启动子。：为二聚体，装配核心酶及识别启动子。 亚基亚基亚基亚基：含催化部位，起催化作用，催化形成磷酸二：含催化部位，起催化作用，催化形成磷酸二：含催化部位，起催化作用，催化形成磷酸二：含催化部位，起催化作用，催化形成磷酸二酯键。酯键。酯键。酯键。 亚基亚基亚基亚基：与：与：与：与DNADNA模板结合功能。模板结合功能。模板结合功能。模板结合功能。 亚基亚基亚基亚基：识别起始位点。：识别起始位点。：识别起始位点。：识别起始位点。大肠杆菌的大肠杆菌
8、的RNA聚合酶聚合酶5大肠杆菌大肠杆菌RNA聚合酶的结构示意图聚合酶的结构示意图 核心酶核心酶( (2 2 ) )起始因子起始因子装配核心酶及识别启动子装配核心酶及识别启动子催化聚合反应催化聚合反应 和模板和模板DNADNA结合结合全酶全酶( ( ) )6有关有关RNA聚合酶的几个知识点：聚合酶的几个知识点：只有全酶才能在正确位置只有全酶才能在正确位置起始转录起始转录。核心酶能在。核心酶能在DNA模板上合成模板上合成RNA，但不能在正确位置起始，但不能在正确位置起始转录。转录。因子仅能保证细菌因子仅能保证细菌RNA聚合酶稳定地结合到启聚合酶稳定地结合到启动子上，它通常在动子上，它通常在RNA链
9、合成链合成89个碱基后释放。个碱基后释放。72）真核生物的）真核生物的RNA聚合酶聚合酶细胞核内，有三种：区别在于对细胞核内，有三种：区别在于对细胞核内，有三种：区别在于对细胞核内，有三种：区别在于对 - -鹅膏蕈碱鹅膏蕈碱鹅膏蕈碱鹅膏蕈碱的敏感性不同。的敏感性不同。的敏感性不同。的敏感性不同。此外，线粒体、叶绿体中也含有此外，线粒体、叶绿体中也含有RNA聚合酶，其特性类似原核细胞中的聚合酶，其特性类似原核细胞中的RNA聚合酶，它们都是经过核基因编码、在细胞质中合成后再输送过去的。聚合酶，它们都是经过核基因编码、在细胞质中合成后再输送过去的。酶酶酶酶位置位置位置位置主要转录产物主要转录产物主要
10、转录产物主要转录产物相对活性相对活性相对活性相对活性对对对对-鹅膏蕈敏鹅膏蕈敏鹅膏蕈敏鹅膏蕈敏感性感性感性感性RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶I I核仁核仁核仁核仁18S18S、5.8S5.8S、28S28SrRNArRNA50%70%50%70%不敏感不敏感不敏感不敏感RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶IIII核质核质核质核质mRNAmRNA前体、前体、前体、前体、snRNAsnRNA20%40%20%40%敏感敏感敏感敏感RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶IIIIII核质核质核质核质tRNAtRNA、5SrRNA5SrRNA和其和其和其和其他他他他snRNAsnRNA约约约约10%
11、10%介于聚合酶介于聚合酶介于聚合酶介于聚合酶I I和和和和IIII之间之间之间之间8 RNApol：分子量约为分子量约为分子量约为分子量约为500KDa,500KDa,由由由由10121012个亚基组成，有两个个亚基组成，有两个个亚基组成，有两个个亚基组成，有两个最最最最大大大大亚基，亚基，亚基，亚基，功能相当于细菌功能相当于细菌功能相当于细菌功能相当于细菌RNARNA聚合酶的聚合酶的聚合酶的聚合酶的 亚基和亚基和亚基和亚基和亚基。亚基。亚基。亚基。大亚基大亚基大亚基大亚基（功能相当于细菌的（功能相当于细菌的（功能相当于细菌的（功能相当于细菌的亚基亚基亚基亚基）：）：）：）： 有有有有 CC
12、末端结构域末端结构域末端结构域末端结构域 (carboxyterminaldomainCTD)(carboxyterminaldomainCTD)CTDCTD中含一保守氨基酸序列的多个重复中含一保守氨基酸序列的多个重复中含一保守氨基酸序列的多个重复中含一保守氨基酸序列的多个重复TyrTyrSerSerProProThrThrSerSerProProSerSerCC端七肽重复序列端七肽重复序列端七肽重复序列端七肽重复序列不同生物中重复次数不一样。不同生物中重复次数不一样。不同生物中重复次数不一样。不同生物中重复次数不一样。9 CTDCTD中的中的中的中的SerSer和和和和ThrThr可被高度磷
13、酸化可被高度磷酸化可被高度磷酸化可被高度磷酸化磷酸化磷酸化磷酸化磷酸化的的的的RNApolRNApol被称为被称为被称为被称为A A非磷酸化非磷酸化非磷酸化非磷酸化的的的的RNApolRNApol称为称为称为称为B BCTDCTD参与转录参与转录参与转录参与转录B BA A使使使使RNApolRNApol易于离开，易于离开，易于离开，易于离开，启动子进入延伸过程。启动子进入延伸过程。启动子进入延伸过程。启动子进入延伸过程。10二、原核生物转录机制二、原核生物转录机制111. 1.启动子启动子启动子启动子(promoter)(promoter) ：指指指指RNARNA聚合酶特异识别的聚合酶特异识
14、别的聚合酶特异识别的聚合酶特异识别的DNADNA序列，位于结构基因序列，位于结构基因序列，位于结构基因序列，位于结构基因上游，长度从上游，长度从上游，长度从上游，长度从100bp100bp到到到到200bp200bp不等，本身不被转录不等，本身不被转录不等，本身不被转录不等，本身不被转录。转录单位：转录单位：转录单位：转录单位：在启动子与终止子之间的基因序列。在启动子与终止子之间的基因序列。在启动子与终止子之间的基因序列。在启动子与终止子之间的基因序列。起始点：起始点：起始点：起始点：指转录起始部位，即开始转录的第一个核指转录起始部位，即开始转录的第一个核指转录起始部位，即开始转录的第一个核指
15、转录起始部位，即开始转录的第一个核苷酸，定为苷酸，定为苷酸，定为苷酸，定为OO点（以点（以点（以点（以+1+1表示），由此向右称为表示），由此向右称为表示），由此向右称为表示），由此向右称为下游下游下游下游，其核苷酸依次编为其核苷酸依次编为其核苷酸依次编为其核苷酸依次编为“ “正正正正” ”号；起始点左侧称为号；起始点左侧称为号；起始点左侧称为号；起始点左侧称为上游上游上游上游，其，其，其，其核苷酸顺序向左依次编为核苷酸顺序向左依次编为核苷酸顺序向左依次编为核苷酸顺序向左依次编为“ “负负负负” ”号，如紧接起始点左侧号，如紧接起始点左侧号，如紧接起始点左侧号，如紧接起始点左侧的核苷酸为的核苷
16、酸为的核苷酸为的核苷酸为-1-1。转录的第转录的第转录的第转录的第1 1个核苷酸常为嘌呤个核苷酸常为嘌呤个核苷酸常为嘌呤个核苷酸常为嘌呤-G-G或或或或A A。12原核生物启动子，包括：原核生物启动子，包括：原核生物启动子，包括：原核生物启动子，包括：识别部位（识别部位（识别部位（识别部位（ -35-35区区区区）：）：）：）：又称又称又称又称SextamaSextama框框框框，在在在在-35-35处处处处, ,高高高高度保守度保守度保守度保守, ,一致序列为一致序列为一致序列为一致序列为5-5-TTGACATTGACA-3,-3,是是是是RNARNA聚合酶的聚合酶的聚合酶的聚合酶的 因子对
17、模板初始识别的部位。因子对模板初始识别的部位。因子对模板初始识别的部位。因子对模板初始识别的部位。结结结结合部位（合部位（合部位（合部位（-10-10区区区区）：）：）：）：又称又称又称又称PribnowPribnow框框框框, ,高度保守高度保守高度保守高度保守, ,一致一致一致一致序列为序列为序列为序列为5-5-TATAATTATAAT-3,-3,位于起始点上游位于起始点上游位于起始点上游位于起始点上游-10-10处。处。处。处。因因因因T Tmm低低低低,DNA,DNA易解开双链，是易解开双链，是易解开双链，是易解开双链，是RNARNA聚合酶与聚合酶与聚合酶与聚合酶与DNADNA结合、结
18、合、结合、结合、起始复合物由关闭状态转变为启动状态的特定序列。起始复合物由关闭状态转变为启动状态的特定序列。起始复合物由关闭状态转变为启动状态的特定序列。起始复合物由关闭状态转变为启动状态的特定序列。 CAPCAP结合结合结合结合位点：位点：位点：位点：在启动子上游，可能存在此位点在启动子上游，可能存在此位点在启动子上游，可能存在此位点在启动子上游，可能存在此位点。 CAPCAP（分解代谢物基因激活蛋白）是原核生物基因表（分解代谢物基因激活蛋白）是原核生物基因表（分解代谢物基因激活蛋白）是原核生物基因表（分解代谢物基因激活蛋白）是原核生物基因表达的一种正调节蛋白。达的一种正调节蛋白。达的一种正
19、调节蛋白。达的一种正调节蛋白。13RNA polymeraeseRNA聚合酶（聚合酶（RNA polymerase); 启动子启动子(Promoter); 转录起始点转录起始点(startpoint); 终止子终止子(Terminator); 上游上游(Upstream); 下游下游（Downstream); 近端近端(proximal); 远端远端(distal)基因表达盒结构组成示意图基因表达盒结构组成示意图14 b.b. 开放型启动子复合物的形成。开放型启动子复合物的形成。开放型启动子复合物的形成。开放型启动子复合物的形成。 RNApolRNApol的一个适合位点到达的一个适合位点到达的
20、一个适合位点到达的一个适合位点到达1010序列区域序列区域序列区域序列区域，诱，诱，诱，诱导富含导富含导富含导富含ATAT的的的的PribnowPribnow框的框的框的框的“ “熔解熔解熔解熔解” ”， 形成形成形成形成121217bp17bp的泡状物，同时酶分子向的泡状物，同时酶分子向的泡状物，同时酶分子向的泡状物，同时酶分子向1010序列转移并与之牢固序列转移并与之牢固序列转移并与之牢固序列转移并与之牢固结合。结合。结合。结合。两种复合物均为二元复合物（全酶和两种复合物均为二元复合物（全酶和两种复合物均为二元复合物（全酶和两种复合物均为二元复合物（全酶和DNADNA）1 1）起始：）起始
21、： a. a. a. a. 全酶与启动子结合的全酶与启动子结合的全酶与启动子结合的全酶与启动子结合的封闭型启动子复合物的形成。封闭型启动子复合物的形成。封闭型启动子复合物的形成。封闭型启动子复合物的形成。2.转录过程转录过程15 c.c.在开放型的启动子复合物中，将按照模板序列结在开放型的启动子复合物中，将按照模板序列结在开放型的启动子复合物中，将按照模板序列结在开放型的启动子复合物中，将按照模板序列结合合合合2 2个核苷酸，形成第一个磷酸二酯键个核苷酸，形成第一个磷酸二酯键个核苷酸，形成第一个磷酸二酯键个核苷酸，形成第一个磷酸二酯键 （ 亚基）亚基）亚基）亚基）形成三元复合物形成三元复合物形
22、成三元复合物形成三元复合物(RNA/DNA/(RNA/DNA/酶酶酶酶) )。+1+1位多为位多为位多为位多为CATCAT模式模式模式模式, ,位于离开保守位于离开保守位于离开保守位于离开保守T69T69个核苷酸处个核苷酸处个核苷酸处个核苷酸处-6-9bp-GCTATTGACATATAAT-16-18bp-+1-35sequence-10sequenced.d.d.d.因子解离因子解离因子解离因子解离 核心酶与核心酶与核心酶与核心酶与DNADNADNADNA的亲和力下降的亲和力下降的亲和力下降的亲和力下降 起始过程结束起始过程结束起始过程结束起始过程结束核心酶移动进入核心酶移动进入核心酶移动进
23、入核心酶移动进入延伸过程延伸过程延伸过程延伸过程16转录的起始过程示意图转录的起始过程示意图核心酶核心酶1217bp17（亚基）亚基）182 2）延伸）延伸转录泡：转录泡：转录泡：转录泡：是由是由是由是由DNADNA双链双链双链双链,RNA,RNA聚合酶与新合成的转录本聚合酶与新合成的转录本聚合酶与新合成的转录本聚合酶与新合成的转录本RNARNA局部形成的结构局部形成的结构局部形成的结构局部形成的结构, ,它贯穿于延长过程的始终。它贯穿于延长过程的始终。它贯穿于延长过程的始终。它贯穿于延长过程的始终。 过程：过程：在起始阶段形成新生在起始阶段形成新生在起始阶段形成新生在起始阶段形成新生RNAR
24、NA短链后，短链后，短链后，短链后， 因子脱离，因子脱离，因子脱离，因子脱离，RNARNA聚合酶的聚合酶的聚合酶的聚合酶的核心酶核心酶核心酶核心酶沿模板向下游移动，核苷酸之间沿模板向下游移动，核苷酸之间沿模板向下游移动，核苷酸之间沿模板向下游移动，核苷酸之间以以以以3,5-3,5-磷酸二酯键相连，合成方向为磷酸二酯键相连，合成方向为磷酸二酯键相连，合成方向为磷酸二酯键相连，合成方向为5353，合成的，合成的，合成的，合成的RNARNA自自自自33末端逐步延长。末端逐步延长。末端逐步延长。末端逐步延长。19拓扑学问题：拓扑学问题： RNARNA合成过程中，转录泡两端要发生合成过程中，转录泡两端要
25、发生合成过程中，转录泡两端要发生合成过程中，转录泡两端要发生拓扑转变。拓扑转变。拓扑转变。拓扑转变。RNApolRNApol的前沿的前沿的前沿的前沿.解螺旋作用解螺旋作用解螺旋作用解螺旋作用RNApolRNApol后端后端后端后端.DNA.DNA的螺旋化的螺旋化的螺旋化的螺旋化超缠问题的解决靠超缠问题的解决靠超缠问题的解决靠超缠问题的解决靠DNADNA旋转酶旋转酶旋转酶旋转酶( (拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶II)II)RNA-DNARNA-DNA杂交链也要求作旋转运动杂交链也要求作旋转运动杂交链也要求作旋转运动杂交链也要求作旋转运动20RNA链的延伸链的延伸图解图解35RNA-D
26、NA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复链复链解链解链有义链有义链模板链（反义链）模板链（反义链）延长部位延长部位21223）终止：终止：合成移到终止信号时合成移到终止信号时合成移到终止信号时合成移到终止信号时, ,酶不滑动酶不滑动酶不滑动酶不滑动, ,聚合停止聚合停止聚合停止聚合停止, ,转录完成。转录完成。转录完成。转录完成。提供转录停止信号的提供转录停止信号的提供转录停止信号的提供转录停止信号的DNADNA序列称为序列称为序列称为序列称为终止子终止子终止子终止子。终止子结构特点：终止子结构特点：终止子结构特点：终止子结构特点：为回文结构（为回文结构（为回文结构
27、（为回文结构（反向重复序列反向重复序列反向重复序列反向重复序列），），），），富含富含富含富含GCGC对，对，对，对，GCGC对下游为对下游为对下游为对下游为6-86-8个个个个ATAT对。对。对。对。协助协助协助协助RNARNA聚合酶识别终止信号的辅助因子（蛋聚合酶识别终止信号的辅助因子（蛋聚合酶识别终止信号的辅助因子（蛋聚合酶识别终止信号的辅助因子（蛋白质）则称为白质）则称为白质）则称为白质）则称为终止因子终止因子终止因子终止因子(terminationfactor)(terminationfactor)，如：，如：，如：，如： 因子。因子。因子。因子。23原核生物转录终止的机制：原核生物
28、转录终止的机制：两种两种不依赖不依赖不依赖不依赖 因子的终止子因子的终止子因子的终止子因子的终止子（强终止子）：（强终止子）：（强终止子）：（强终止子）：GCGC区形成区形成区形成区形成的发卡结构阻碍的发卡结构阻碍的发卡结构阻碍的发卡结构阻碍RNARNA聚合酶的行进，聚聚合酶的行进，聚聚合酶的行进，聚聚合酶的行进，聚U U区使配对区使配对区使配对区使配对不稳定不稳定不稳定不稳定, ,以利于以利于以利于以利于RNARNA产物的释放。产物的释放。产物的释放。产物的释放。依赖依赖依赖依赖 因子的终止子（弱终止子）因子的终止子（弱终止子）因子的终止子（弱终止子）因子的终止子（弱终止子）： 因子与因子与
29、因子与因子与RNARNA产物中富含产物中富含产物中富含产物中富含C C的部位结合的部位结合的部位结合的部位结合, ,并诱使并诱使并诱使并诱使RNARNA聚合酶构象改聚合酶构象改聚合酶构象改聚合酶构象改变停止滑动变停止滑动变停止滑动变停止滑动;因子的解螺旋酶活性因子的解螺旋酶活性因子的解螺旋酶活性因子的解螺旋酶活性, ,利于利于利于利于RNARNA产物的产物的产物的产物的释放。释放。释放。释放。24不依赖不依赖因子的终止子因子的终止子结构特征结构特征结构特征结构特征: : 一是形成一个一是形成一个一是形成一个一是形成一个发夹结构发夹结构发夹结构发夹结构( (茎环结构茎环结构茎环结构茎环结构) )
30、 茎茎茎茎： 720720bpbp的反向重复（的反向重复（的反向重复（的反向重复（invertedrepeatinvertedrepeat， IRIR）序）序）序）序列形成（富含列形成（富含列形成（富含列形成（富含G/CG/C） 环环环环：中间不重复序列形成：中间不重复序列形成：中间不重复序列形成：中间不重复序列形成二是具有二是具有二是具有二是具有6868个连续的个连续的个连续的个连续的U U串串串串（发夹结构末端）（发夹结构末端）（发夹结构末端）（发夹结构末端）25E.coli trp 操纵子终止位不依赖操纵子终止位不依赖因子的终止因子的终止26茎部富含茎部富含GC27依赖依赖因子的终止子因
31、子的终止子结构结构结构结构 IRIR序列中的序列中的序列中的序列中的 GGCC对含量较少。对含量较少。对含量较少。对含量较少。 发夹结构末端没有固定特征。发夹结构末端没有固定特征。发夹结构末端没有固定特征。发夹结构末端没有固定特征。靠与靠与靠与靠与 因子因子因子因子的共同作用而实现终止的共同作用而实现终止的共同作用而实现终止的共同作用而实现终止 28无连续无连续U串串G/C含含量量较较少少29依赖依赖因子的终止子终止转录的特点：因子的终止子终止转录的特点：u通读（通读（readthrough）：在依赖在依赖因子的转录终止因子的转录终止过程中，过程中，RNApol转录了转录了IR序列之后，虽发生
32、一定时序列之后，虽发生一定时间的延宕，但如果没有间的延宕，但如果没有因子存在，则因子存在，则RNApol会继续会继续转录。转录。u因子因子a、活性形式为六聚体活性形式为六聚体促进转录终止的活性，促进转录终止的活性，NTPase活性。活性。30 b b、RNARNA长度大于长度大于长度大于长度大于50nt50nt时，依赖时，依赖时，依赖时，依赖RNARNA的的的的NTPaseNTPase活性最大活性最大活性最大活性最大说明：说明：说明：说明： 因子识别和结合的是因子识别和结合的是因子识别和结合的是因子识别和结合的是RNARNAu 因子对终止子的作用因子对终止子的作用因子对终止子的作用因子对终止子
33、的作用a a、 因子与因子与因子与因子与RNARNA结合结合结合结合（终止子上游的某一处，（终止子上游的某一处，（终止子上游的某一处，（终止子上游的某一处，RNARNA的的的的55端端端端 ）。）。）。）。 b b、 因子沿因子沿因子沿因子沿RNARNA从从从从5353移动移动移动移动（NTPNTP水解供能）。水解供能）。水解供能）。水解供能）。（终止子处的较长时间的延宕给（终止子处的较长时间的延宕给（终止子处的较长时间的延宕给（终止子处的较长时间的延宕给 因子追赶的机会）因子追赶的机会）因子追赶的机会）因子追赶的机会）c c、 因子与因子与因子与因子与RNApolRNApol 相互作用而造成
34、转录的终止。相互作用而造成转录的终止。相互作用而造成转录的终止。相互作用而造成转录的终止。31u终止反应还需要终止反应还需要终止反应还需要终止反应还需要 RNARNA与与与与 DNADNA的相互作用的相互作用的相互作用的相互作用即即即即 ： 需要一定的需要一定的需要一定的需要一定的RNARNA序列序列序列序列因为：因为：因为：因为： 其与模板的其与模板的其与模板的其与模板的结合力结合力结合力结合力必须弱到一定数值，才能必须弱到一定数值，才能必须弱到一定数值，才能必须弱到一定数值，才能配合配合配合配合 因子因子因子因子与与与与 RNApolRNApol 的作用（发夹结构下游的的作用（发夹结构下游
35、的的作用（发夹结构下游的的作用（发夹结构下游的AUAU序列）序列）序列）序列）序列不同的终止子序列不同的终止子序列不同的终止子序列不同的终止子不同的终止程度不同的终止程度不同的终止程度不同的终止程度基因表达基因表达基因表达基因表达调控的途径之一。调控的途径之一。调控的途径之一。调控的途径之一。32结合上来追赶结合上来追赶RNApol追赶上来追赶上来（暂停）（暂停） 与与RNApol相相互作用使杂交链互作用使杂交链解链解链终止子终止子33RNARNA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
36、段5 3 RNA启动子启动子终止子终止子(terminator)5 RNA聚合酶聚合酶 5 3 5 3 5 5 3 离开离开343.原核生物前体原核生物前体mRNA的加工的加工 原核生物原核生物原核生物原核生物mRNAmRNA大多是多顺反子，少数为单顺反大多是多顺反子，少数为单顺反大多是多顺反子，少数为单顺反大多是多顺反子，少数为单顺反子。由于原核细胞没有核膜，转录与翻译偶联，不存子。由于原核细胞没有核膜，转录与翻译偶联，不存子。由于原核细胞没有核膜，转录与翻译偶联，不存子。由于原核细胞没有核膜，转录与翻译偶联，不存在加工过程。但也有少数多顺反子在加工过程。但也有少数多顺反子在加工过程。但也有
37、少数多顺反子在加工过程。但也有少数多顺反子mRNAmRNA需要加工，需要加工，需要加工，需要加工，需要切成小单位后再进行翻译。如教材需要切成小单位后再进行翻译。如教材需要切成小单位后再进行翻译。如教材需要切成小单位后再进行翻译。如教材P P3737此外，在此外，在此外，在此外，在rRNArRNA和和和和tRNAtRNA基因中也存在类似的加工过程。基因中也存在类似的加工过程。基因中也存在类似的加工过程。基因中也存在类似的加工过程。如如如如原核生物中原核生物中原核生物中原核生物中rRNArRNA前体的加工前体的加工前体的加工前体的加工： 首先生成的是首先生成的是首先生成的是首先生成的是30S30S
38、前体前体前体前体rRNA,rRNA,经甲基化和核酸酶切割，经甲基化和核酸酶切割，经甲基化和核酸酶切割，经甲基化和核酸酶切割，逐步裂解为逐步裂解为逐步裂解为逐步裂解为16S16S、23S23S、5S5S的的的的rRNArRNA和和和和tRNAtRNA 。35原核细胞原核细胞mRNAmRNA的结构特点的结构特点53顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子顺反子插入顺序插入顺序插入顺序插入顺序先导区先导区末端顺序末端顺序AGGAGGUAGGAGGUSD区区顺反子顺反子(cistron):指编码一种蛋白质的指编码一种蛋白质的DNA单位。单位。365 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
39、毛状现象核糖体核糖体RNARNA聚合酶聚合酶37原核生物中原核生物中r rRNARNA前体的加工前体的加工甲基化作用甲基化作用专一核酸外切酶专一核酸外切酶30S前体前体17StRNA25S专一核酸外切酶专一核酸外切酶16SrRNAtRNA23SrRNA5SrRNA专一核酸外切酶专一核酸外切酶38(1)双链双链DNA分子以单链为模板；分子以单链为模板；(2)不需引物；不需引物；(3)底物是底物是5-核苷三磷酸（核苷三磷酸（NTP）；）；(4)前一个碱基的前一个碱基的3-OH和后一个碱基的和后一个碱基的5-P反应，形成反应，形成磷酸二酯键，磷酸二酯键，RNA链延伸；链延伸；(5)RNA碱基顺序由模
40、板碱基顺序由模板DNA顺序决定；顺序决定；(6)RNA合成方向是从合成方向是从53，新生，新生RNA与模板与模板DNA链呈链呈反向平行；反向平行；小结：小结：RNA酶促合成的基本特征酶促合成的基本特征39三、真核生物转录机制三、真核生物转录机制40原核生物与真核生物原核生物与真核生物mRNA的特征比较的特征比较结构特征结构特征转录翻译发生的区域化部位转录翻译发生的区域化部位生命周期生命周期41原核生物原核生物mRNA：(1)许多以多顺反子形式存在；许多以多顺反子形式存在；(2)5端无帽子结构；端无帽子结构；(3)3端没有或只有较短的端没有或只有较短的poly(A)。u结构特征结构特征42转录始
41、于核苷三磷酸（转录始于核苷三磷酸（经常是经常是A或或G）。）。 初始序列：初始序列：5pppA/GpNpNpNp加工后：加工后：GpppA/GpNpNpNpNp 555-5Gppp+pppGpNpNpGpppGpNpNp+PP+P (2)真核生物真核生物mRNA的的5端存在端存在“帽子帽子”结构结构真核生物真核生物mRNA结构特征结构特征 ：(1)许多是以许多是以单顺反子单顺反子形式存在形式存在；鸟苷酰转移酶鸟苷酰转移酶43帽子结构帽子结构44高等真核生物（不包括酵母）的高等真核生物（不包括酵母）的mRNA的共同特的共同特征：征：poly(A)添加位点上游添加位点上游11-30个核苷酸区域内存
42、个核苷酸区域内存在高度保守的在高度保守的AAAAAA序列。序列。(3)绝大部分真核生物绝大部分真核生物mRNA3端含端含poly(A)尾巴尾巴45真核细胞真核细胞mRNAmRNA的结构特点的结构特点5 “帽子帽子”PolyA3 顺反子顺反子m7G5ppp5Np-帽子结构功能帽子结构功能使使mRNAmRNA免遭核酸酶的破坏免遭核酸酶的破坏使使mRNAmRNA能与核糖体小亚基结合并开始合能与核糖体小亚基结合并开始合成蛋白质成蛋白质被蛋白质合成的起始因子所识别，从而被蛋白质合成的起始因子所识别，从而促进蛋白质的合成。促进蛋白质的合成。Poly(A)Poly(A)Poly(A)Poly(A)尾巴的功能
43、尾巴的功能尾巴的功能尾巴的功能是是mRNAmRNA由细胞核进入细胞由细胞核进入细胞质所必需的形式质所必需的形式它大大提高了它大大提高了mRNAmRNA在细胞在细胞质中的稳定性质中的稳定性与翻译起始有关与翻译起始有关AAAAAAA-OH46(4)真核生物真核生物mRNA中常中常含有含有内含子内含子Eukaryotic mRNA is modified, processed, and transported47 原核生物原核生物mRNA与真核生物与真核生物mRNA结构比较结构比较 核糖体可以不从核糖体可以不从mRNAmRNA上解离连续合成三个蛋白质上解离连续合成三个蛋白质Eukaryotic mR
44、NAProkaryotic mRNA48u转录转录翻译翻译发生的区域化部位发生的区域化部位细菌细菌mRNA：转录和翻译发生在单一细胞区域转录和翻译发生在单一细胞区域化部位；其转录、翻译、降解间隔时间很短或同化部位；其转录、翻译、降解间隔时间很短或同时进行。时进行。真核生物真核生物mRNA：合成与成熟完全在细胞核内合成与成熟完全在细胞核内发生，而翻译在细胞质中完成；其转录、翻译、发生，而翻译在细胞质中完成；其转录、翻译、降解三者间间隔时间较长。降解三者间间隔时间较长。4950Eukaryotic mRNA is modified and exported51u生命周期生命周期原核生物原核生物mR
45、NA寿命较短，通常只能寿命较短，通常只能翻译几分钟；翻译几分钟；真核生物真核生物mRNA寿命较长，可持续翻寿命较长，可持续翻译几小时。译几小时。52真核生物和原核生物转录机制的差别真核生物和原核生物转录机制的差别DNA核核核糖体核糖体新生蛋白质新生蛋白质真核生物真核生物原核生物原核生物mRNA前体前体转运转运加工加工mRNAmRNAlRNA聚合酶不相同聚合酶不相同l启动子不同启动子不同l转录后转录后RNA加工修饰不同加工修饰不同l真核生物中转录与翻译在不同的区域真核生物中转录与翻译在不同的区域531.顺式作用元件顺式作用元件（cis-actingelement）指不编码任何产物的指不编码任何产
46、物的DNA片段，可影响同一条片段，可影响同一条DNA链上的基因表达。链上的基因表达。1)RNA聚合酶聚合酶的启动子（的启动子（promoter）-25bp含含TATA序列序列(TATA框框,Hogness框框)作用：作用：选择转录起点、控制转录精确性。选择转录起点、控制转录精确性。-75bp含含GGCCAATCT序列序列(CAAT框框)作用：控制转录起始频率。作用：控制转录起始频率。在在-80-110bp区含有区含有GCCACACCC或或GGGCGGG序序列列（GC框）框）作用：调控起始和转录效率。作用：调控起始和转录效率。542）增强子）增强子(enhancer)：能显著提高真核生物基因转录
47、效率的一类能显著提高真核生物基因转录效率的一类顺式调控元件。顺式调控元件。其核心序列常为其核心序列常为8-12bp；是一种远端控制；是一种远端控制元件，又称上游激活序列（元件，又称上游激活序列（upstreamactivatorsequence,UAS）55启动子与增强子的作用特点启动子与增强子的作用特点启动子的作用特点启动子的作用特点:一个基因可同时拥有一个及以上启动子一个基因可同时拥有一个及以上启动子启动子位置不定，一般在转录起始点上游。启动子位置不定，一般在转录起始点上游。可与增强子共同控制转录起始和强度。可与增强子共同控制转录起始和强度。发挥功能时除需发挥功能时除需RNA聚合酶外，还需
48、转录调控聚合酶外，还需转录调控因子与启动子区各种调控元件相互作用因子与启动子区各种调控元件相互作用56增强效应十分显著；增强效应十分显著；增强子是增强子是通过启动子通过启动子来增强转录的。来增强转录的。增强子的效应很明显，一般能使基因转录频率增增强子的效应很明显，一般能使基因转录频率增加加10200倍，有的甚至可以高达上千倍。倍，有的甚至可以高达上千倍。例如，人珠蛋白基因的表达水平在巨细胞病毒例如，人珠蛋白基因的表达水平在巨细胞病毒(cytomegalovirus，CMV)增强子作用下可提高增强子作用下可提高6001000倍。倍。大多为重复序列；大多为重复序列；增强子的作用特点增强子的作用特点
49、:57增强效应与其位置和取向无关；增强效应与其位置和取向无关；有效的增强子可以位于基因的有效的增强子可以位于基因的5端，也可位于基因端，也可位于基因的的3端，有的还可位于基因的内含子中。端，有的还可位于基因的内含子中。增强子的作用同增强子的取向增强子的作用同增强子的取向(5一一3或或3一一5)无无关，甚至远离靶基因达几关，甚至远离靶基因达几kb也仍有增强作用。也仍有增强作用。一般具有组织或细胞特异性；一般具有组织或细胞特异性；无基因专一性；无基因专一性；增强子对同源基因或异源基因同样有效；增强子对同源基因或异源基因同样有效；许多增强子还受外部信号的调控。许多增强子还受外部信号的调控。58Tra
50、nscription is controlled by a promoter and enhancer启动子与增强子的结构比较启动子与增强子的结构比较593）沉默子（）沉默子（silencer）可降低基因启动子转录活性的一段可降低基因启动子转录活性的一段DNA顺式元件。顺式元件。与增强子作用相反。与增强子作用相反。沉默子的沉默子的DNA序列被调控蛋白结合后阻断了转录序列被调控蛋白结合后阻断了转录起始复合物的形成或活化，使基因表达活性关闭。起始复合物的形成或活化，使基因表达活性关闭。 60指由调节基因编码的蛋白质，可以控制其他基因指由调节基因编码的蛋白质，可以控制其他基因的表达。的表达。反式作用
51、因子中，直接或间接结合反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，聚合酶的，则称为则称为转录因子转录因子(transcriptionfactor,TF)。2.反式作用因子反式作用因子真核生物有真核生物有3类类RNA聚合酶和聚合酶和3类启动子，分别各类启动子，分别各有一套转录因子。有一套转录因子。RNA聚合酶聚合酶的转录因子通常在的转录因子通常在20个以上，通式个以上，通式为为TFX，“X”表示因子类别。表示因子类别。真核生物真核生物RNA-pol不与不与DNA分子直接结合，而分子直接结合，而需依靠众多的转录因子。需依靠众多的转录因子。61参与参与RNA-pol转录的转录的TF 62表 RNA
52、聚合酶的基本转录因子转录因子转录因子分子量分子量(kD)功能功能TBP30与与TATA盒结合盒结合TF-B33介导介导RNA聚合酶聚合酶的结合的结合TF-F30,74解旋酶解旋酶TF-E34,37ATP酶酶TF-H62,89解旋酶解旋酶TF-A12,19,35稳定稳定TF-D的结合的结合TF-I120促进促进TF-D的结合的结合631）起始复合物）起始复合物(pre-initiationcomplex,PIC)的装配及转录起始：的装配及转录起始：基本上与原核生物相似，也是先形基本上与原核生物相似，也是先形成封闭复合物，再转变为开放复合物，成封闭复合物，再转变为开放复合物，不同之处在于完成起始阶
53、段后，模板还不同之处在于完成起始阶段后，模板还必须进一步解螺旋。必须进一步解螺旋。(参见教材参见教材P40)3.转录过程转录过程64以以前前认认为为与与TATA盒盒结结合合的的蛋蛋白白因因子子是是TF-D，后来发现，后来发现TF-D实际包括两类成分：实际包括两类成分：TBP（TATAboxbindingprotein）：是是唯唯一一能能识识别别TATA盒盒并并与与其其结结合合的的转转录录因因子子，是是三三种种RNA聚合酶转录时都需要的；聚合酶转录时都需要的；TAF（ TBP相相 关关 因因 子子 ， TBP-associatedfactors）：至至少少包包括括8种种能能与与TBP紧紧密密结结
54、合合的的因因子。子。65POL-TFFAB由由RNA-Pol催化转录的催化转录的PICPOL-TFFHETBPTAFTFD-A-B-DNA复合物复合物TATAABTBPTAFTATAHECTD-PPIC组装完成，组装完成，TFH使使CTD磷酸化磷酸化66672）延伸）延伸真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，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，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象没有转录与翻译同步的现象。 RNA-pol前移处处都遇上核小体。前移处处都遇上核小体。 转录延转录延长过程中可以观察到长过程中可以观察到核小体移位和解聚核小体移位和解聚现象。现象。 在在RNA
55、聚合酶聚合酶离开启动子前，离开启动子前，大部分大部分TF因因子要被释放（除了子要被释放（除了TFF、TFE、TFH），），以便于聚合酶以便于聚合酶的滑动转录。这是由聚合酶的滑动转录。这是由聚合酶尾部尾部的磷酸化促成的。的磷酸化促成的。685 -AAUAAA-5 -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 mRNA3）终止）终止机制目前尚不很清楚，但和转录后加工密切相关。机制目前尚不很清楚，但和转录后加工密切相关。69四、真核生物前体四、真核生物前体RNA的加工的加工高等真核
56、生物的核高等真核生物的核DNA，由于基因的长度和性质，由于基因的长度和性质差异，原初转录物很不均一，被统称为差异，原初转录物很不均一，被统称为不均一核不均一核RNA（heterogeneousnuclearRNA,hnRNA)，需要进，需要进一步进行加工修饰转化为一步进行加工修饰转化为mRNA。70上游：上游：Upstream下游：下游：Downstream 初级转录本：初级转录本：Primarytranscript71真核生真核生物物mRNA的加工：的加工：部位：部位：核内核内 a.55端连接端连接“帽子帽子”结构（结构（m m7 7G G5 5 pppppp5 5 Np-Np-）；）；b.
57、3端添加端添加polyA“尾巴尾巴”；c.分子内部少数腺苷酸的腺嘌呤分子内部少数腺苷酸的腺嘌呤6位氨基发生甲位氨基发生甲基化修饰。基化修饰。d.hnRNA被剪接被剪接，把内含子转录序列剪掉，把，把内含子转录序列剪掉，把外显子转录序列拼接上外显子转录序列拼接上(真核生物一般为不连续真核生物一般为不连续基因基因)。7273u帽子的种类帽子的种类 帽子帽子0（Cap-0）m7G5ppp5N1pN2p-（共有）共有）m7GN7甲基鸟苷甲基鸟苷帽子帽子1（Cap-1）m7G5ppp5m2N1pN2p-第一个核苷酸的第一个核苷酸的2-O位上产生甲基位上产生甲基化化（如果（如果N1是是A，则其，则其N6位甲
58、基化）位甲基化）帽子帽子2（Cap-2）m7G5ppp5 m2N1pm2N2p-第二个核苷酸的第二个核苷酸的2-O位上产生甲基位上产生甲基化化（A、G、C、U）1.5端加帽端加帽74帽子结构帽子结构7576其中其中: 单细胞真核生物只有单细胞真核生物只有Cap0 Cap1是其余真核生物的是其余真核生物的主要帽子形式主要帽子形式 Cap2存在于某些真核生物中存在于某些真核生物中u帽子结构的生成帽子结构的生成 甲基甲基供体供体都为都为S腺苷甲硫氨酸（腺苷甲硫氨酸（SAM） RNA鸟苷酰转移酶鸟苷酰转移酶-戴帽酶戴帽酶（cappingenzyme）775 pppNp5 GpppNp(GTP)pppG
59、ppi鸟苷酰鸟苷酰转移酶转移酶m7G5 ppp5 Np甲基转移酶甲基转移酶帽帽子子结结构构的的生生成成5 ppNp三磷酸酶三磷酸酶PiS-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸（SAM）帽子帽子0783端端-约长约长80250bp(大多数大多数Euk.的的mRNA)（poly(A)+poly(A)-） poly(A)的生成的生成2.3端的产生和多聚腺苷酸化端的产生和多聚腺苷酸化a、内切酶内切酶(RNase)切除前体切除前体hnRNA一段序列一段序列由由poly(A)聚合酶聚合酶催化，通过催化，通过ATP提供腺苷酸，添加提供腺苷酸，添加poly(A).79反应如下：反应如下：多聚核糖核酸多聚核糖核酸+nATP
60、Mg+或或Mn+ 多聚核糖核酸多聚核糖核酸(A)n+nPPi内切酶的识别位点（有其它因子参与），具两个特征：内切酶的识别位点（有其它因子参与），具两个特征： 切点上游切点上游 1320bp处有的处有的 5-AAUAAA-3切点下游切点下游的的GUGUGUG（单细胞（单细胞Euk.除外）除外）b、添加位点、添加位点poly(A)聚合酶聚合酶805 -AAUAAA-5 -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 mRNA81 分子内部往往分子内部往往少数腺苷酸少数腺苷酸的腺嘌呤
61、的腺嘌呤第第6位氨位氨基基发生甲基化修饰（发生甲基化修饰（m6A）。这是腺嘌呤与）。这是腺嘌呤与SAM在在甲基转移酶甲基转移酶作用下的结果，其意义目前作用下的结果，其意义目前不是很清楚，可能与不是很清楚，可能与mRNA前体加工时的识别前体加工时的识别及及mRNA的保护有关，与翻译无内在联系。的保护有关，与翻译无内在联系。3.mRNA内部甲基化内部甲基化824.RNA剪接剪接RNA剪接（剪接（RNAsplicing）：）：从从DNA模板链转录模板链转录出的最初转录产物中除去内含子，并将外显子连接出的最初转录产物中除去内含子，并将外显子连接起来形成一个连续的起来形成一个连续的RNA分子的过程。分子
62、的过程。剪剪接点：接点：内含子与外显子的交界点。内含子与外显子的交界点。5-剪接点：剪接点：位于内含子位于内含子5端的剪接点。端的剪接点。3-剪接点：剪接点：位于内含子位于内含子3端的剪接点。端的剪接点。83内含子的分类内含子的分类 ：根据基因的类型和剪接的方式，通常把内含根据基因的类型和剪接的方式，通常把内含子分为子分为4 4类类 ：I I：存存在在于于线线粒粒体体、叶叶绿绿体体基基因因、某某些些低低等等真真核核生生物的物的rRNA基因中；基因中；IIII：存存在在于于真真菌菌、藻藻类类及及植植物物的的线线粒粒体体、叶叶绿绿体体基因、原核基因中；基因、原核基因中； IIIIII：是是常常见见
63、的的形形成成套套索索结结构构后后剪剪接接，大大多多数数mRNA基因有此类内含子；基因有此类内含子； IVIV：是是tRNA基基因因及及其其初初级级转转录录产产物物中中的的内内含含子子，剪接过程需酶及剪接过程需酶及ATP。84剪接方式：剪接方式： 方式二：由方式二：由剪接体剪接体完成（核完成（核mRNA内含子）内含子）可供识别的特异序列可供识别的特异序列剪接体由多种蛋白质和核蛋白组成剪接体由多种蛋白质和核蛋白组成。 前两种剪接都属于前两种剪接都属于转酯反应。转酯反应。 方式一：方式一：自我剪接自我剪接（ 、型两类内含子）型两类内含子） 形成特定的二级结构形成特定的二级结构 RNA具有催化剪接的能
64、力具有催化剪接的能力 方式三：需要方式三：需要蛋白质酶蛋白质酶参与的剪接（酵母参与的剪接（酵母tRNA）851 1）型自我剪接：型自我剪接： 依靠依靠核酶核酶自我催化实现剪接，不需蛋白酶及自我催化实现剪接，不需蛋白酶及能量供给，只需能量供给，只需一价和二价阳离子一价和二价阳离子（核酶是金属（核酶是金属依赖性酶）及依赖性酶）及鸟苷酸（或鸟苷），鸟苷酸（或鸟苷），反应是连续的反应是连续的磷酸酯转移反应。磷酸酯转移反应。机制：机制：鸟苷酸（或鸟苷）鸟苷酸（或鸟苷）在剪接中起辅助因子的作用，在剪接中起辅助因子的作用，提供游离的提供游离的3-OH与与5-剪接点的剪接点的5-磷酸基磷酸基团发生转酯团发生转
65、酯反应。紧接着由反应。紧接着由第一个外显子产生的第一个外显子产生的3-OH发动第二次发动第二次类似的转酯反应，攻击类似的转酯反应，攻击3-剪接点的剪接点的5-磷酸基团磷酸基团，完成，完成两外显子片段的连接。两外显子片段的连接。86pG-OH(ppG-OH,pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次转酯反应第一次转酯反应第二次转酯反应第二次转酯反应UpAGpU外显子外显子1内含子内含子外显子外显子2G-OHUpUpGpA87 型内型内含子的剪接机制含子的剪接机制88）型自我型自我剪接：剪接：类内含子的剪接类内含子的剪接无需鸟苷无需鸟苷的辅助的辅助，但，但需镁离子需镁离子的的存在。存在。机制：机
66、制：首先是内含子首先是内含子33端的腺苷酸的端的腺苷酸的2-OH攻击攻击5-剪接点的剪接点的5-磷酸磷酸基，基，切下外显子切下外显子1，从而产生了，从而产生了套索套索（lariat）结构；）结构；第二步是切下的外显子第二步是切下的外显子1，其，其3-OH再次攻击再次攻击3剪接点的剪接点的5-5-磷酸基，切下的外显子磷酸基，切下的外显子2的的5磷酸和外显子磷酸和外显子1的的3-OH形成磷酸形成磷酸二酯键，连接在一起，同时释放出套索状的内含子二酯键，连接在一起，同时释放出套索状的内含子。89II型内含子的剪接机制型内含子的剪接机制套索结构套索结构90核核mRNA结构特点结构特点:边界顺序边界顺序:
67、完全符合完全符合GU-AG规则规则,即：这些内含子即：这些内含子5端均为端均为GU，3端均为端均为AG。分支点顺序：位于内含子分支点顺序：位于内含子3端上游端上游15-40nt处，保守处，保守序列为序列为UACUAAC,其中其中A为百分之百的保守，且具为百分之百的保守，且具有有2-OH。3） 核核mRNA的剪接的剪接91富含尿嘧啶的富含尿嘧啶的snRNA称为称为U系列系列snRNA，其中，其中U1、U2、U4、U5和和U6snRNP被认为是参与核被认为是参与核mRNA剪接，剪接，U3snRNP被认为是参与被认为是参与rRNA加工。加工。核内的蛋白质核内的蛋白质小分子核糖核蛋白体小分子核糖核蛋白
68、体（snRNP）snRNA(核内小分子核内小分子RNA)剪接体：剪接体：是结合在被剪接是结合在被剪接RNA上的、由五种上的、由五种U系系列列snRNA及一些剪接因子组成的复合物。及一些剪接因子组成的复合物。92机制：机制：和和类内含子十分相似，但根本的不同点是类内含子十分相似，但根本的不同点是核核mRNA前体的剪接本身不能形成二级结构，必需依前体的剪接本身不能形成二级结构，必需依赖于赖于剪接体剪接体进行剪接。进行剪接。和和snRNA的结合是相当复杂的，但剪接反应的第的结合是相当复杂的，但剪接反应的第一步一步5位点的剪接是由位点的剪接是由U6催化的，催化的，3位点是由位点是由5外外显子显子1的的
69、3-OH对内含子对内含子3端切点进行转酯反应来完端切点进行转酯反应来完成。成。93图13-29 核mRNA剪切过程 核核mRNA剪接过程剪接过程94鸡卵清蛋白鸡卵清蛋白基因基因hnRNA首、尾修饰首、尾修饰hnRNA剪接剪接成熟的成熟的mRNA鸡鸡卵卵清清蛋蛋白白基基因因及及其其转转录录、转转录录后后修修饰饰95鸡卵清蛋白成熟鸡卵清蛋白成熟mRNA与与DNA杂交电镜图杂交电镜图DNAmRNA964)4)核核tRNA剪接剪接（以酵母为例）（以酵母为例） tRNA的内含子均位于的内含子均位于反密码子附近反密码子附近，其中含一段与，其中含一段与反密码子互补的序列。反密码子互补的序列。 内含子序列无保
70、守性内含子序列无保守性,剪接酶系剪接酶系识别的是二级结构。识别的是二级结构。 40个不连续基因酵母个不连续基因酵母400个核个核tRNA；长长1446bp。tRNA内含子的特点：内含子的特点：97酵母酵母tRNAphe9899 第一步：内切酶作用第一步：内切酶作用 释放一条释放一条线状内含子线状内含子和和两个两个“tRNA半分子半分子”剪接过程：剪接过程： 链的断裂和连接是两个独立的过程。链的断裂和连接是两个独立的过程。其中其中 内切酶作用后产生内切酶作用后产生 5-OH 和和 3-磷酸基磷酸基，3-磷酸基很快磷酸基很快转转 变为变为2，3-环式磷酸基环式磷酸基 。因此，一个因此，一个“半分子
71、半分子”有有两个磷酸基末端两个磷酸基末端，另一个，另一个“半分子半分子”有有两两个个 -OH末端。末端。100101连接反应前：要进行两个反应：连接反应前：要进行两个反应： a、左左“半分子半分子”的的3端成为端成为OH （环式磷酸二酯酶）（环式磷酸二酯酶）作用后其作用后其 3 位为位为OH， 2 位为磷酸基位为磷酸基b、第二个第二个“半分子半分子”的的 5端转变为端转变为 磷酸基磷酸基（多聚核苷酸激酶）（多聚核苷酸激酶）连接后：还要连接后：还要切除切除第一个第一个“半分子半分子”的的 2磷酸。磷酸。 第二步：第二步： RNA连接酶连接断端连接酶连接断端 102前体前体RNA两个半分子两个半分
72、子进行两个进行两个连接反应连接反应成熟成熟tRNA103a.切除多余的核苷酸切除多余的核苷酸：RNasep切除切除5端多余的端多余的核苷酸；核苷酸；RnaseD切除切除3端多余的核苷酸。端多余的核苷酸。b.剪接内含子剪接内含子：核酸内切酶切除内含子：核酸内切酶切除内含子,连接酶进连接酶进行连接。行连接。c.在在3末端加末端加-CCA:在核苷酸基转移酶催化下完成在核苷酸基转移酶催化下完成3末端添加末端添加CCA。 d.核苷酸修饰核苷酸修饰：包括甲基化包括甲基化,脱氨基脱氨基,还原反应等。还原反应等。tRNA前体分子的加工前体分子的加工104早转录本早转录本成熟成熟tRNA加工加工酵母酪氨酸酵母酪氨酸tRNA前体的加工前体的加工105
