生物化学-RNA的生物合成和加工课件.ppt

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

2、酶第二节 转录过程第三节 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双链中按碱基配对规律能指引转录生成双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链，称为模板链的一股单链，称为模板链(template strand)，也称，也称作负链。相对的另一股单链是编码链作负链。相对的另一股单链是编码链(coding strand)，也称为正链。，也称为正链。 5GCAGTACATGTC 33 c g t g a t g t a c a g 55GCAGUACAUGU

3、C 3NAla Val His Val C编码链编码链模板链模板链mRNA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。5 3 3 5 模板链（含结构基因）模板链（含结构基因）编码链编码链二、二、RNA聚合酶聚合酶（一）原核生物的（一）原核生物的RNA聚合酶聚合酶核心酶核心酶

4、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亚基由基因亚基由基因rpoZrpoZ编码，编码，MrMr为为1.101.1010104 4，曾长期，曾长期被忽略，甚至许多人不把它作为聚合酶的组分。然被忽略，甚至许多人不把它作为聚合酶的组分。然而，现在已经肯定，而，现在已经肯定，亚基是嗜热水生菌亚基是嗜热水生菌RNA polRNA pol必必不可少的组分，也是体外变性的不可少的组分，也是体外变性的RNA polRNA pol成功复性所成功复性所必需的，它与必需的，它与亚基一起构成催化中心，稳定其与亚基一起构成催化中心，稳定其与 亚基的结合。亚基的

5、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（二）真核生物的（二）真核生物的RNA聚合酶聚合酶(458)(458) 种类种类对鹅膏蕈碱对鹅膏蕈碱的反应的反应45S-rRNAhnRNA5S-rRNAtRNAsnRNA耐受耐受极敏感极敏感中度敏感中度敏感转录产物转录产物三、启动子和转录因子三、启动子和转录因子原核生物一个转录区段可视为一个转录单原核生物一个转录区段可视为一个转录单位，称为操纵子位，称为操纵子(operon)，包括若干个结构基因，包括若干个结构基因及其上游的调控序列。及其上游的调控序列。 5 3 3 5 结构基因结构基因调控序列调控序列RNA-pol

6、RNA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)。LOREM IPSUM DOLORnRNA聚合酶起始转录需要的辅助因子（蛋白质）称为转录因子(transcriptional factor)。RNA聚合聚合酶保护法酶保护法开始转录开始转录T T G A C AA A C T G T-35 区区(Pribnow box)T A T A A T Pu A T A T T A Py-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(re

7、cognition site) 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），），催化磷酸二酯键的形成。催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。

8、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

9、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 + NTP 5 -pppGpN - OH 3 + ppi转录起始过程转录起始过程 3.3.第一个核苷三磷酸第一个核苷三磷酸( (常常是常常是GTPGTP或或ATP)ATP)结合到结合到全酶上，形成全酶上，形成“启动子启动子- -全酶全酶- -核苷三磷酸核苷三磷酸”三元三元起始复合物。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

10、从全酶上掉下，又去结合其它的核心酶。 RNApol ( 2) - DNA - pppGpN- OH 3 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，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上的解螺旋区：上的解螺旋区：在在RNARNA链延伸的同时，链延伸的同时，RNARNA聚合酶继续解开它前方的聚合酶继

11、续解开它前方的DNADNA双螺旋，暴露双螺旋，暴露出新的模板链，而后面被解开的两条出新的模板链，而后面被解开的两条DNADNA单链又单链又重新形成双螺旋，重新形成双螺旋，DNADNA上的解螺旋区保持约上的解螺旋区保持约1717个个碱基对的长度。碱基对的长度。转录空泡转录空泡(transcription bubble)：RNA-pol （核心酶）（核心酶） DNA RNARNA链的延伸图解3 5 RNA-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 RNA-DNARNA-DNA杂交区：刚合成出来的杂交区：刚合成出来的

12、RNARNA链与解开的链与解开的DNADNA模模板链之间可形成一小段板链之间可形成一小段RNA-DNARNA-DNA杂交区。随着核心酶的移杂交区。随着核心酶的移动，动，RNARNA链不断地延伸，杂交区也往前延伸，但后面的杂链不断地延伸，杂交区也往前延伸，但后面的杂交区随着交区随着DNADNA双螺旋的恢复，双螺旋的恢复，RNARNA链逐渐被置换出来，因此链逐渐被置换出来，因此，杂交区也保持着固定一小段。，杂交区也保持着固定一小段。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

13、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聚合酶在聚合酶在DNA模板上停顿下来不模板上停顿下来不再前进，转录产物再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱链从转录复合物上脱落下来。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

14、（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，

15、夹结构阻碍了聚合酶的进一步延伸，RNA链的合成就终止，酶和链的合成就终止，酶和 mRNA就从模板就从模板DNA上释放。上释放。 （1）DNA链的链的3端附近有回文结构，富端附近有回文结构，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

16、产物释放。产物释放。5 pppG5 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）转录起始真核生物的转录起始上游区段比原核生物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，多样化，转录起始时，RNA-pol不直接结合模不直接结合模板，其

17、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-TATA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-acting element)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-1 OCT-1：ATTTGCAT八聚体八聚体2. 转录因子转

18、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，统称为反式作用因子用，现已发现数百种，统称为反式作用因子(trans-acting factors)。又称为转录因子。又称为转录因子(transcriptional factors, 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。 POL-TFFAB由

19、由RNA-Pol 催化转录的起始前复合物催化转录的起始前复合物 Pol-TFFHETBPTAFTFD-A-B-DNA复合物复合物TATAABTBPTAFTATAHECTD-P起始前复合物组装完成，起始前复合物组装完成，TFH使使CTD磷酸化磷酸化RNA-PolRNA-Pol 羧基端羧基端结构域结构域（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 -AAUAAA-核酸酶核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTG

20、TG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AAAAAAA 3 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复制与转录的比较复制与转录的比较性性 质质 复复 制制 转转 录录相相同同点点 模模 板板 两股两股DNA单链均作为模板单链均作为模板 为模板链为模板链 原原 料料 dNTP NTP 合成方式合成方式 半保留复制半保留复制 不对称转录不对称转录 聚合酶种类聚合酶种类 DNA聚合酶聚合酶 RNA聚合酶聚合酶 RNA引物引物 需要需要 不需要不需要 产产 物物 半保留的双链半保留的双链DNA 单链单链RNA不不同同点点 需要

21、需要DNA为模板为模板 需要核苷三磷酸为原料需要核苷三磷酸为原料 遵循碱基配对原则遵循碱基配对原则 新链合成方向均为新链合成方向均为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DN

22、ADNA形成非共价复合物形成非共价复合物 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。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

23、酶细菌的核心酶 与与亚基结合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RNA Pol 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）rR

24、NA和tRNA分子比初级转录产物小很多；3）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有原核生物有7个个转录单位转录单位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tRNAtRN

25、A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-CCA-OH3-CCA-OH型型- tRNA- tRNA 无无 3-CCA-OH3-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、tDNAtDNA转录产物转录产物

26、 间隔序列间隔序列从从33端切断前体分子端切断前体分子核酸外切酶核酸外切酶, ,切除切除型型tRNAtRNA 3-CCA-OH3-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 催化催化型型tRNAtRNA形成形成稳定的稳定的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、修饰：形成稀有有碱基如碱基如DH2 。RNA

27、asePRNAaseFRNAasePRNAaseFRNAaseDRNAaseDACC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的前体是的前体是45S（一个转录单（一个转录单位）。位）。f5SrRNA是单独的一个转录单位。是单独的一个

28、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细胞大多数真核细胞 为成熟的为成熟的 28S 18S 5.8S rRNA 的共同前体的共同前体rRNA 由核酶催化进行自身剪接由核酶催化进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，如果蝇。

29、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聚合酶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：U DHU （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：A I 如：如：A Am（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m

30、RNA的转录后加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，其余的都在转移到细胞质内，其余的都在核内被降解掉。核内被降解掉。LOREM IPSUM DOLORhnRNA是mRNA的前体

31、，证据是： (1) 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(poly A tail)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 GpppGppppG ppi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

32、的生生成成5 ppGp磷酸酶磷酸酶 Pi以以5- 5三磷酸相连三磷酸相连作用作用:稳定稳定mRNA 5端端和翻译的起始有关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

33、构内含子的二级结构四膜虫四膜虫rRNA的剪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(hammerhead structure)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一分子上包括有催化同一分子上包括有催化部份和底物部份部份和底物部份 催化部份和底物部份组催化部份和底物部份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

34、；f核酶的发现是对传统酶学的挑战；核酶的发现是对传统酶学的挑战；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(RNA replicase)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

35、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； 按按5 35 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复复制酶和有关病毒蛋白质的合成（借助于宿主细胞的蛋白制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），然后进行质合成体系），然后进行RNARNA的复制，再装配病毒颗粒。的复制，再装配病毒颗粒。如：噬菌体如：噬菌体QQ和灰质炎病毒和灰质炎病毒。2 2

36、、病毒含负链、病毒含负链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，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为模板合为模板合成病毒蛋白质成病毒蛋白质RNARNA，然后装配病毒颗粒。，然后装配病毒颗粒。如：狂犬病病如：狂犬病病毒、马水苞性口炎病毒。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

37、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(reverse transcriptase) 逆转录逆转录(reverse transcription) 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 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 杂杂化双链化双链RNA酶酶单链单链DNA逆转录酶逆转录

38、酶双链双链DNA逆转录酶逆转录酶 A AA A T T T TAAAASISI核酸酶核酸酶 DNA聚合酶聚合酶碱水解碱水解 T T T T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。