第十四章--RNA的生物合成课件.ppt

1、第第 一一 章章 RNA的生物合成的生物合成转录的基本特点转录的基本特点转录的条件转录的条件原核生物的转录原核生物的转录真核生物的转录真核生物的转录RNA转录产物的加工转录产物的加工RNA的复制的复制RNA生物合成的两种方式生物合成的两种方式 转录：转录：DNA指导的指导的RNA合成，生物体内的主要合成，生物体内的主要合成方式。合成方式。 RNA复制：复制：RNA指导的指导的RNA合成，常见于病毒。合成，常见于病毒。RNA前体（前体（RNA precursor）：转录产生的初级）：转录产生的初级转录本，需经加工为成熟的转录本，需经加工为成熟的RNA后才具有生物学后才具有生物学活性与功能。活性与

2、功能。不对称转录（不对称转录（asymmetric transcription）：转录）：转录时，只以双链时，只以双链DNA中的一条链作为模板进行转录，中的一条链作为模板进行转录，将遗传信息由将遗传信息由DNA传递给传递给RNA的现象。的现象。第一节第一节 转录的基本特点转录的基本特点 RNA分子只有一条链可转录，模板链并不总是在分子只有一条链可转录，模板链并不总是在同一单链上。同一单链上。 每个基因的转录都受到相对独立的调控。每个基因的转录都受到相对独立的调控。 模板链模板链(template strand)及反（无）意链及反（无）意链(antisense strand)：指导：指导RNA合

3、成的合成的DNA链，又链，又称为负链（称为负链（链）。链）。 编码链编码链(coding strand)及有意链及有意链(sense strand)：不作为转录模板的另一条不作为转录模板的另一条DNA链，又称为正链链，又称为正链（+ 链）。链）。 有意链与反意链并非固定不变。有意链与反意链并非固定不变。转录的连续性转录的连续性 RNA转录合成时，以转录合成时，以DNA作为模板，在作为模板，在RNA聚合聚合酶的催化下，从头连续合成一段酶的催化下，从头连续合成一段RNA链（不需要引链（不需要引物），各条物），各条RNA链之间无需再进行连接。链之间无需再进行连接。 单顺反子：合成的单顺反子：合成的R

4、NA中只含一个基因的遗传信息。中只含一个基因的遗传信息。 多顺反子：合成的多顺反子：合成的RNA中含有几个基因遗传信息。中含有几个基因遗传信息。转录的单向性：转录的单向性：RNA转录合成时，只能向一个方向转录合成时，只能向一个方向进行聚合，所依赖的模板进行聚合，所依赖的模板DNA链的方向为链的方向为35，而，而RNA链的合成方向为链的合成方向为53。转录不需要引物转录不需要引物有特定的起点和终点有特定的起点和终点启动子启动子(promotor) ：RNA聚合酶特异识别、结合和聚合酶特异识别、结合和开始转录的一段开始转录的一段DNA序列。序列。终止子终止子(terminator)：提供转录停止信

5、号的：提供转录停止信号的DNA序列，序列，在在DNA模板的特异位点处终止模板的特异位点处终止RNA的合成。的合成。转录单位（转录单位（transcript）：）：DNA链上从启动子到终止链上从启动子到终止子为止的一段子为止的一段DNA序列。序列。 转录起点（转录起点（startpoint）：与新生）：与新生RNA链第一个核链第一个核苷酸相对应的苷酸相对应的DNA链上的碱基，此点通常用链上的碱基，此点通常用+1表示；表示； 上游（上游（upstream）：转录起点前面（）：转录起点前面（5末端）的序末端）的序列，用负数表示；列，用负数表示； 下游（下游（downstream）：转录起点后面（）：

6、转录起点后面（3末端）的末端）的序列，用正数表示。序列，用正数表示。 阻遏阻遏 蛋白蛋白Lac I P2 OLacZLacYLacAP1RNARNA聚合酶聚合酶阻遏蛋白和阻遏蛋白和乳糖复合物乳糖复合物乳糖或乳糖或IPTGIPTG转录转录Lac I P2 OLacZLacYLacAP1 操纵子（操纵子（operon）：原核生物基因转录的功能单）：原核生物基因转录的功能单位，结构上包括调节基因、启动子、操作基因、多位，结构上包括调节基因、启动子、操作基因、多顺反子（结构基因区）和终止子等功能区。顺反子（结构基因区）和终止子等功能区。第二节第二节 转录的条件转录的条件一、底物一、底物四种脱氧核糖核苷

7、酸，即四种脱氧核糖核苷酸，即ATP，GTP，CTP 和和 UTP。（NMP）n + NTP （NMP）n+1 + PPi二、模板二、模板转录反应需要转录反应需要DNA作为模板，且不同的作为模板，且不同的RNA聚合聚合酶对酶对DNA两股链以及不同的两股链以及不同的DNA段落都有一定的段落都有一定的选择性。选择性。三、三、RNA聚合酶聚合酶RNA聚合酶的特点聚合酶的特点可启动可启动RNA的合成，不需引物；的合成，不需引物；只以一条只以一条DNA链或其一段链或其一段DNA为模板；为模板；碱基互补配对的原则：碱基互补配对的原则：A与与U，G与与C配对；配对；合成方向：合成方向：5 3；合成是连续进行的

8、；合成是连续进行的；无校读功能；无校读功能；需要需要Mg2+或或Mn2+离子离子可与多种调节转录的蛋白因子相互作用。可与多种调节转录的蛋白因子相互作用。大肠杆菌大肠杆菌RNA聚合酶聚合酶 每个细胞中约有每个细胞中约有3000个个RNA聚合酶分子；聚合酶分子； 组成：全酶由组成：全酶由2 个个、 、 5种亚基组种亚基组成，椭圆球形，可结合约成，椭圆球形，可结合约60个核苷酸；个核苷酸；全酶全酶核心酶（核心酶（2 ）因子因子 因子与其它部分的结合不紧密，因子与其它部分的结合不紧密，它易于与它易于与2 分离；分离； 核心酶：核心酶：没有没有亚基的酶，只催化亚基的酶，只催化RNA链的延长，链的延长，对

9、转录的起始无作用；对转录的起始无作用； 各亚基的功能各亚基的功能：识别启动子并与其牢固结合；：识别启动子并与其牢固结合；：聚合作用的催化位点，催化形成磷酸二酯键；：聚合作用的催化位点，催化形成磷酸二酯键；：全酶或核心酶与：全酶或核心酶与DNA模板结合的部位；模板结合的部位；：特异地识别启动子，起始转录；：特异地识别启动子，起始转录； ：？：？RNA聚合酶的作用聚合酶的作用u 识别启动子：依赖于识别启动子：依赖于 亚基，亚基， 亚基参与转录的起亚基参与转录的起始，并决定转录的方向。始，并决定转录的方向。u 与与DNA结合并使之解旋、解链，另外还具有重新结合并使之解旋、解链，另外还具有重新使使DN

10、A螺旋化作用。螺旋化作用。u 催化催化RNA聚合反应，负责三种聚合反应，负责三种RNA合成。合成。u 核心酶与不同的核心酶与不同的 亚基结合，识别不同的启动子。亚基结合，识别不同的启动子。真核生物真核生物RNA聚合酶聚合酶三种三种RNA聚合酶：聚合酶：、。每个酶分子有两个大亚基，还有每个酶分子有两个大亚基，还有10个左右小亚基。个左右小亚基。RNA聚合酶聚合酶：位于核仁中，活性最显著，负责：位于核仁中，活性最显著，负责转录转录rRNA基因。基因。RNA聚合酶聚合酶：负责合成：负责合成tRNA和核内小和核内小RNAs，其活性可被高浓度的其活性可被高浓度的-鹅膏蕈碱所迅速抑制。鹅膏蕈碱所迅速抑制。

11、RNA聚合酶聚合酶：位于核浆中，负责：位于核浆中，负责hnRNA（mRNA的前体）的合成，其活性可被低浓度的的前体）的合成，其活性可被低浓度的 -鹅膏蕈碱所迅速抑制。鹅膏蕈碱所迅速抑制。u 由由814个亚基组成，分子质量为个亚基组成，分子质量为500KDa。250KDa与模板结合；与转录起始、延伸有关。与模板结合；与转录起始、延伸有关。130KDa与与DNA、底物和新生的、底物和新生的RNA结合。结合。40KDa40KDa负责酶的装配。负责酶的装配。u C末端结构域末端结构域(CTD)：最大亚基的：最大亚基的C末端具有末端具有7个个氨基酸氨基酸（Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser -Pro

12、-Ser） 的重复序的重复序列（酵母重复列（酵母重复26次，哺乳类重复次，哺乳类重复52次），含有多个次），含有多个Ser和和Thr磷酸化位点。磷酸化位点。l CTD去磷酸化：去磷酸化：RNA聚合酶聚合酶II易与易与DNA结合，这种构象结合，这种构象适于转录的起始；适于转录的起始；l CTD磷酸化：可使磷酸化：可使RNA聚合酶聚合酶II与与DNA的结合变得松弛，形的结合变得松弛，形成适于延伸的构象成适于延伸的构象 。噬菌体噬菌体RNA聚合酶聚合酶仅由一条多肽链组成；仅由一条多肽链组成；合成速度很快，在合成速度很快，在37时可达约时可达约200核苷酸核苷酸/秒；秒；噬菌体噬菌体RNA聚合酶只能识

13、别噬菌体本身所具有的启聚合酶只能识别噬菌体本身所具有的启动子，不能识别其他启动子。动子，不能识别其他启动子。线粒体和叶绿体中的线粒体和叶绿体中的RNA聚合酶聚合酶和细胞核中的酶完全不同，分子较小。和细胞核中的酶完全不同，分子较小。类似于噬菌体类似于噬菌体RNA聚合酶。聚合酶。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，阻止起始链霉溶菌素链霉溶菌素细菌的核心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RNA聚合酶聚合酶与与DNA结合，阻止延长结合，阻止延长-鹅膏蕈碱鹅膏蕈碱真核真核RNA聚合酶聚合酶与

14、与RNA聚合酶聚合酶结合结合常用的转录抑制剂常用的转录抑制剂 四、启动子四、启动子原核生物启动子原核生物启动子 在基因表达调控中，转录起始是关键，基因能否表在基因表达调控中，转录起始是关键，基因能否表达决定于在特定启动子的起始过程。达决定于在特定启动子的起始过程。 不同启动子对不同启动子对RNA聚合酶的亲和力各不同，对转录聚合酶的亲和力各不同，对转录起始频率（基因表达的程度）有重要的调控作用。起始频率（基因表达的程度）有重要的调控作用。RNA聚合酶聚合酶与启动子的与启动子的结合模式图结合模式图启动子的共同顺序：是启动子的关键部位，在启动子的共同顺序：是启动子的关键部位，在RNA转录起点上游大约

15、转录起点上游大约10bp和和35bp处有两个共同的顺序处有两个共同的顺序（-10和和-35序列）序列） -35区：区：T85T83G81A61C69A52 （-35bp，-35序列）序列） -10区：区：T89A89T50A65A65T100 （-10bp，-10序列）序列）u -35序列：序列：RNA聚合酶全酶的识别位点，对全酶有聚合酶全酶的识别位点，对全酶有很高的亲和性，提供很高的亲和性，提供RNA聚合酶识别的信号。聚合酶识别的信号。u -10序列：又称序列：又称TATA盒（盒（Pribnow box），是），是RNA聚合酶全酶的紧密结合位点，有助于聚合酶全酶的紧密结合位点，有助于DNA局

16、部双链局部双链的解开，决定着双链解开的速度和转录的方向。的解开，决定着双链解开的速度和转录的方向。 开始转录开始转录T T G A C AA A C T G T-35 区区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 原核生物启动子的保守序列原核生物启动子的保守序列RNA-pol 识别位点识别位点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 u 两者共同决定了启动子的强度，也调控了转录的速两者共同决定了启动子的强度，也调控了转录的速度和度和RNA分子数。分子数。上游顺序：起始位点上游上游顺序：起始位点上

17、游50到到150bp之间的顺序；之间的顺序；是某些是某些RNA聚合酶的激活蛋白（聚合酶的激活蛋白（CAP-cAMP复合物）复合物）的结合部位，也是拓扑异构酶的结合部位，这有利的结合部位，也是拓扑异构酶的结合部位，这有利于转录起始的超螺旋状态的产生。于转录起始的超螺旋状态的产生。上游顺序所引起的上游顺序所引起的DNA结构的微细变化，可在双结构的微细变化，可在双螺旋上被传导到相当远的距离，影响到螺旋上被传导到相当远的距离，影响到-10和和-35区的区的DNA结构细节。结构细节。结合位点结合位点TTGACATATAAT起始位点起始位点-1018b-58bp-35序列序列-10序列序列CAP-cAMP

18、真核生物启动子真核生物启动子真核生物三种真核生物三种RNA聚合酶都有各自的启动子。聚合酶都有各自的启动子。RNA聚合酶聚合酶启动子：又称启动子：又称rRNA基因启动子或基因启动子或型启动子。型启动子。u不同真核生物不同真核生物型启动子序列有较大的差异，缺乏型启动子序列有较大的差异，缺乏保守性，目前发现有两个区域是转录必需的。保守性，目前发现有两个区域是转录必需的。u核心启动子（核心元件）：核心启动子（核心元件）： -45至至+20序列，富含序列，富含GC序列，决定转录起始的精确位置。序列，决定转录起始的精确位置。u上游控制元件上游控制元件(upstream control element，UC

19、E) ： - 187至至-107序列，富含序列，富含GC序列，影响转录的频率。序列，影响转录的频率。RNA聚合酶聚合酶启动子：又称蛋白质基因启动子或启动子：又称蛋白质基因启动子或型启动子。型启动子。u核心启动子核心启动子l TATA盒（盒（Hogness box）：位于）：位于 - 25 -35bp，基本，基本上由上由AT组成，极少数启动子中有组成，极少数启动子中有GC；共有序列为；共有序列为85A97T93A85（A63/T37）A83（A50/T37）；决定转）；决定转录的方向和精确的起始位点。录的方向和精确的起始位点。l 起始子起始子（initiator，Inr）：与转录起点重叠的短的：

20、与转录起点重叠的短的较保守序列，位于较保守序列，位于-3 +5，常有，常有Py2CAPy5序列，其序列，其中中A是是mRNA中的第一个碱基；被转录因子中的第一个碱基；被转录因子TFD识识别，与转录起始点的选择有关，影响启动子的强度。别，与转录起始点的选择有关，影响启动子的强度。u上游启动子元件上游启动子元件（upstream promoter element，UPE）：又称上游激活序列（）：又称上游激活序列（upstream activating sequence，UAS）位于核心启动子上游，主要包括）位于核心启动子上游，主要包括CAAT框和框和GC框，各自的保守序列与结合的蛋白因子框，各自的

21、保守序列与结合的蛋白因子各不相同，其功能是控制转录起始的频率。各不相同，其功能是控制转录起始的频率。l CAAT框：位于上游框：位于上游-70 -80区，其保守序列为区，其保守序列为GG CCAATCT；l GC框：位于框：位于-80 -110区，其保守序列为区，其保守序列为GGGGC GG，是转录因子的，是转录因子的SP1结合位点。结合位点。l 既无既无TATA框也无起始子的基因的转录速率通常很框也无起始子的基因的转录速率通常很低，其起始点也不固定。低，其起始点也不固定。l 增强子（增强子（enhancer）：增强真核生物启动子活性的）：增强真核生物启动子活性的DNA顺序。长约顺序。长约10

22、0200bp，其核心组件常为，其核心组件常为812bp，可以单拷贝或多拷贝串联形式存在。，可以单拷贝或多拷贝串联形式存在。特点：增强效应明显；特点：增强效应明显；可远距离调控；可远距离调控； 增强作用与其序列增强作用与其序列方向无关；有组织和方向无关；有组织和细胞特异性；无基因细胞特异性；无基因专一性；受外部信号调控。专一性；受外部信号调控。u 远端调控区：某些基因的启动子远上游或下游区远端调控区：某些基因的启动子远上游或下游区域域 （-100bp以上）可调节启动子的活性。以上）可调节启动子的活性。l 沉默子（沉默子（silencer）：抑制基因表达活性的）：抑制基因表达活性的DNA序序列，起

23、与调控蛋白结合后可抑制转录起始复合物的列，起与调控蛋白结合后可抑制转录起始复合物的活化；其作用不受距离和取向限制。活化；其作用不受距离和取向限制。l 应答元件：真核细胞应答元件：真核细胞DNA上存在能对特定环境因上存在能对特定环境因素作出应答反应的素作出应答反应的DNA序列。能专一结合特异性蛋序列。能专一结合特异性蛋白因子，从而调控基因白因子，从而调控基因特异表达，特异表达，如：如： 糖皮质激素糖皮质激素应答元件、金属应答元件、血清应答元件等。应答元件、金属应答元件、血清应答元件等。真核生物启动子的保守序列真核生物启动子的保守序列上游元件的多样性：上游元件的多样性：真核真核RNA 聚合酶聚合酶

24、II 启动子包含着启动子包含着TATA 盒、盒、CAAT 盒、盒、GC 盒以及其他序列元件之间的盒以及其他序列元件之间的不同组合，没有哪一种上游元件是所有启动子所共同不同组合，没有哪一种上游元件是所有启动子所共同必需的。必需的。RNA聚合酶聚合酶启动子（启动子（III型启动子）型启动子）u 分为三个亚类；分为三个亚类； u 5S rRNA和和tRNA基因的启动子是内部启动子，基因的启动子是内部启动子，位于转录起始位点的下游，都由两部分组成；位于转录起始位点的下游，都由两部分组成；u snRNA启动子由三个部分组成，位于转录起始启动子由三个部分组成，位于转录起始位点上游。位点上游。snRNA5S

25、 rRNAtRNA原核生物终止子：在终止位点之前均有一个回文序原核生物终止子：在终止位点之前均有一个回文序列，由列，由RNA形成发夹结构。形成发夹结构。 四、终止子四、终止子依赖依赖因子的终止子：终止位点之前成发夹结构。因子的终止子：终止位点之前成发夹结构。不依赖不依赖因子的终止子：因子的终止子：称由为简单终止子，称由为简单终止子，DNA模板链中模板链中有约有约6个串连个串连A，转录，转录RNA的的3端端为寡聚为寡聚U。真核生物终止子：真核生物转录的终止信号和机真核生物终止子：真核生物转录的终止信号和机制了解很少，其主要原因在于大多数制了解很少，其主要原因在于大多数RNA在转录后在转录后很快进

26、行加工，难确定原初的很快进行加工，难确定原初的3-端。端。加尾信号：加尾信号：DNA上上AATAAA + 富含富含CA序列序列第三节第三节 原核生物的转录原核生物的转录一、一、转录的起始转录的起始识别识别全酶与全酶与DNA分子随机结合，形成松弛复合物；分子随机结合，形成松弛复合物；因子在因子在DNA双链双链上上寻找启动子寻找启动子：因子识别启动因子识别启动子的子的-35区，促使形成封闭复合物区，促使形成封闭复合物(双螺旋形式双螺旋形式) ，并，并滑动到滑动到-10区；区；起始起始RNA聚合酶全酶促使局部双链解开，聚合酶全酶促使局部双链解开，“关闭关闭”复合复合体转变为体转变为“开放开放”复合体

27、（双螺旋解旋，两条链分开，复合体（双螺旋解旋，两条链分开，形成形成“转录空泡转录空泡”）；）；催化催化ATP或或GTP与与另外一个三磷酸核苷另外一个三磷酸核苷聚合，形成第一个聚合，形成第一个3,5-磷酸二酯键磷酸二酯键（pppA/GN）。）。延长：延长：因子从全酶上脱离，核心酶继续沿因子从全酶上脱离，核心酶继续沿DNA链链移动，连续聚合移动，连续聚合RNA ；DNA的解链和重复螺旋化。的解链和重复螺旋化。5 3 DNA核糖体核糖体RNARNA聚合酶聚合酶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终止因子（终止因子（terminator factors）：协助）：协助RNA聚合

28、酶聚合酶识别终止信号的辅助因子（蛋白质）。识别终止信号的辅助因子（蛋白质）。 u因子：六聚体蛋白质，亚基的分子量为因子：六聚体蛋白质，亚基的分子量为50kD。该。该蛋白因子能识别终止信号，并能与蛋白因子能识别终止信号，并能与RNA紧密结合，导紧密结合，导致致RNA的释放。的释放。unusA蛋白：分子量蛋白：分子量69kD的酸性蛋白，它能与的酸性蛋白，它能与RNA及及RNA聚合酶相结合，在终止部位使两者被释放。聚合酶相结合，在终止部位使两者被释放。转录的终止转录的终止新新RNA链脱落，链脱落，DNA双链恢复，核心酶脱落后与双链恢复，核心酶脱落后与因子结合。因子结合。依赖依赖因子的终因子的终止：止

29、：因子与聚合因子与聚合酶酶-DNA-RNA复复合物结合，向合物结合，向3端端移动，水解移动，水解ATP解解开开DNA-RNA杂交杂交体。体。依赖于特定序列的终依赖于特定序列的终止：转录的止：转录的RNA形成发形成发卡结构，阻止了转录向卡结构，阻止了转录向下游继续推进；由几个下游继续推进；由几个U和几个和几个dA形成的形成的RNA-DNA杂交双链很杂交双链很不稳定，于是新生不稳定，于是新生RNA链很快自链很快自DNA双链中被双链中被排除出来。排除出来。抗终止：又称通读，抗终止：又称通读，RNA聚合酶越过终止子继续聚合酶越过终止子继续转录的现象，通读是由于终止子被特异性的因子抑转录的现象，通读是由

30、于终止子被特异性的因子抑制产生的。制产生的。抗终止因子：引起抗终止作用的蛋白质。抗终止因子：引起抗终止作用的蛋白质。抗转录终止的主要方式：破坏终止位点抗转录终止的主要方式：破坏终止位点RNA的茎的茎环结构（衰减子的作用）；依赖于蛋白质因子的环结构（衰减子的作用）；依赖于蛋白质因子的转录抗终。转录抗终。转录的全过程转录的全过程复制复制转录转录原料原料dNTP NTP模板模板DNA两条链两条链DNA一条链一条链引物引物需要需要RNA引物引物不需引物不需引物新连延伸方向新连延伸方向5353主要酶类主要酶类DNA聚合酶聚合酶解旋、解链酶类解旋、解链酶类DNA连接酶连接酶引物酶引物酶RNA聚合酶聚合酶（

31、2）解旋、解链酶类解旋、解链酶类终止因子终止因子() 原核原核DNA和和RNA生物合成的比较生物合成的比较复制过程复制过程转录过程转录过程模板模板DNA解旋与解链，形成解旋与解链，形成复制叉复制叉因子辨认起始点，带动因子辨认起始点，带动全酶解开全酶解开DNA双链双链形成引发体，合成形成引发体，合成RNA引物引物促使转录起动；促使转录起动；因子随因子随之脱落下来；之脱落下来； 按按A=T、G=C碱基配对规则，碱基配对规则，合成合成DNA； 形成冈崎片段、切除引物、形成冈崎片段、切除引物、填补空隙、填补空隙、DNA连接酶连接连接酶连接封口，形成长链封口，形成长链DNA；按按A=U、G=C碱基配对规

32、碱基配对规则，在核心酶催化下，使则，在核心酶催化下，使RNA链不断延长；链不断延长；在在Tus蛋白参与下，终止复制蛋白参与下，终止复制因子终止链延长因子终止链延长第四节第四节 真核生物的转录真核生物的转录一、转录因子一、转录因子 反式作用因子（反式作用因子（transacting factor）：识别并作用）：识别并作用于顺式作用元件的蛋白质因子，如转录因子。于顺式作用元件的蛋白质因子，如转录因子。转录因子（转录因子（transcription factor，TF）：）：RNA聚合聚合酶在进行转录时所需要的一些辅助蛋白质因子。酶在进行转录时所需要的一些辅助蛋白质因子。通用转录因子通用转录因子(

33、general transcription factors)：RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子，与聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子，与RNA 聚合酶在起始位点周围形成复合体，决定三种聚合酶在起始位点周围形成复合体，决定三种RNA转录的类别和起始的位置。转录的类别和起始的位置。组织细胞特异性转录因子和可诱导性转录因子：这组织细胞特异性转录因子和可诱导性转录因子：这些些TF是在特异的组织细胞或是受到一些类固醇激素、是在特异的组织细胞或是受到一些类固醇激素、生长因子或其它刺激后，开始表达某些特异蛋白质分生长因子或其它刺激后，开始表达某些特异蛋白质分子时，才需要的一类转录因子，如：热激因

34、子。子时，才需要的一类转录因子，如：热激因子。TBP： TATA 盒结合蛋白。盒结合蛋白。上游因子（上游因子（Upstream factor）：）：识别并与启动识别并与启动子上游元件结合，与上游元件结合可增加转录子上游元件结合，与上游元件结合可增加转录起始的效率。起始的效率。TBP的作用机制：的作用机制：两个结构域形成一个两个结构域形成一个完全二元对称的马鞍完全二元对称的马鞍型结构，与型结构，与DNA小沟小沟有效结合；有效结合； TBP 与与DNA 结合，使结合，使DNA 弯曲了约弯曲了约80，TATA 盒向大沟弯曲，盒向大沟弯曲，拓宽了小沟。拓宽了小沟。RNA Pol I 的通用转录因子的通

35、用转录因子选择因子选择因子1（SL1） ：由：由4个亚基组成，个亚基组成，TBP（TATA-binding protein）是保证）是保证RNA pol 准确结合到起始位点准确结合到起始位点的一个关键因子，其他的三个亚基的一个关键因子，其他的三个亚基TAF 为为TBP 相关因相关因子子。上游结合因子（上游结合因子（UBF1）：）：可与可与UCE和核心元件的和核心元件的一段序列结合；两个一段序列结合；两个UBF1通过蛋白蛋白相互作用通过蛋白蛋白相互作用而相互结合，导致在两个结合位点间的而相互结合，导致在两个结合位点间的DNA形成一形成一个环状结构。个环状结构。Pol ITBPTAFIs RNA

36、Pol 的通用转录因子的通用转录因子 tRNA基因的转录因子基因的转录因子u TFC：识别：识别boxB；uTFB：由：由TBP、BRF、B”组成，与组成，与A框上游框上游50kb上游序列结合，其功能是上游序列结合，其功能是RNA聚合酶聚合酶真正真正的起始因子。的起始因子。TF III C(B, TBP, BRF)TF IIIB 5s rRNA转录因子转录因子TFIIIA结合位点为结合位点为 box C，TFIIIB，TFIIIC。TF III CTF III BTF III A RNA pol II 的通用转录因子的通用转录因子 TF II A：含有至少：含有至少3个亚基，与个亚基，与TFI

37、ID结合，稳定结合，稳定TFIID-DNA复合体；可能通过解除复合体；可能通过解除TAFs的抑制而激活的抑制而激活TBP。TF II B： 覆盖靠近起始点的启动位置，覆盖靠近起始点的启动位置，C端与端与TFIID和和DNA的复合物结合，的复合物结合，N-端与端与TFF协同作用募集协同作用募集RNA聚合酶聚合酶II；TFIIB与与TFIID结合，并为结合，并为RNA聚合酶聚合酶结合起一个桥梁作用。结合起一个桥梁作用。 TF II D：为：为TBP+ TAFs（TBP协同因子），协同因子）， 结合在结合在DNA小沟（其他小沟（其他DNA结合蛋白为大沟），识别和结合结合蛋白为大沟），识别和结合核心启

38、动子（核心启动子（TATA盒和盒和Inr）。）。TF II F：结合：结合Pol II并带向启动子；并带向启动子；RAP74（ATP依依赖性解旋酶），参与赖性解旋酶），参与DNA 双链的溶解；双链的溶解；RAP30（与细（与细菌菌 因子有同源性），与因子有同源性），与RNA 聚合酶聚合酶紧密结合。紧密结合。TF II E： 扩大扩大DNA覆盖区至覆盖区至+30。TF II H：有激酶活性，：有激酶活性， 使使Pol II 的的CTD 磷酸化，磷酸化，Pol离开启动子区。离开启动子区。二、二、 真核生物基因转录的过程真核生物基因转录的过程 过程与原核生物的基本相同；起始时通用转录因过程与原核生物

39、的基本相同；起始时通用转录因子它们与子它们与RNA聚合酶共同组成转录起始复合物，转聚合酶共同组成转录起始复合物，转录在正确的位置上开始。录在正确的位置上开始。三种转录酶的起始有差异。三种转录酶的起始有差异。 RNA 聚合酶聚合酶 I 基因转录的起始基因转录的起始 RNA 聚合酶聚合酶 基因转录的起始基因转录的起始 5s RNA 基因转录的起始基因转录的起始 tRNA基因转录的起始基因转录的起始RNA 聚合酶聚合酶 基因的基因的转录过程转录过程起始起始u 首先首先TBP结合于结合于TATA盒，然后盒，然后TFA、 TFB、TFF、TFE、pol、TFH等依次结合在等依次结合在启动启动子子处形成处

40、形成闭合复合物闭合复合物；u TFH作用于起始子位置开始解螺旋形成作用于起始子位置开始解螺旋形成开放复开放复合物合物；RNA聚合酶聚合酶起始复合物的组装起始复合物的组装 启动子启动子TATA盒盒 + TFD+ TFA TFB+（RNA聚合酶聚合酶+ TFF）+TFE + TFH + TFJDNA解旋、解旋、RNA聚合酶聚合酶的的 CTD磷酸化磷酸化 pol从转录因子中释放出来从转录因子中释放出来从起始点向下游移动从起始点向下游移动 TATA-20-10+10-30-40+20TF IIATBPTAFsTF IIBTF IIFPol IITF IIETF IIH 和和TF IIJTF II H：

41、具有：具有激酶活性激酶活性，它将，它将RNA聚合酶聚合酶II 的的CTD多个位点磷酸化，使起始复合物的构象改变，促进转多个位点磷酸化，使起始复合物的构象改变，促进转录的起始阶段过渡进入录的起始阶段过渡进入延伸阶段延伸阶段。组织特异性或诱导转录因子与转录的起始组织特异性或诱导转录因子与转录的起始 延伸延伸u 延长反应开始后，延长反应开始后， TFE、 TFH 释放；释放；u加入的延长因子加入的延长因子与与RNA聚合酶、聚合酶、 TFF形成形成延伸复延伸复合物合物，使，使RNA聚合酶的延长效率大大促进。聚合酶的延长效率大大促进。终止终止u RNA聚合酶的反应终止，聚合酶的反应终止，RNA聚合酶聚合

42、酶脱磷酸化脱磷酸化，并，并重新进入下一个循环，准备下一次转录的起始。重新进入下一个循环，准备下一次转录的起始。u 添加多聚添加多聚A尾：内切酶在尾：内切酶在mRNA 3端端poly（A）添加）添加位点的特定部位切开；位点的特定部位切开；poly（A）合成酶催化多聚腺）合成酶催化多聚腺苷酸的反应合成苷酸的反应合成poly（A）尾。）尾。起始起始延伸延伸AAUAAA5 capAAUAAAAn5 capPoly(A)聚合酶聚合酶RNA内切酶内切酶AAUAAA识别因子识别因子AAUAAA序列：初始转录物序列：初始转录物3末端的保守序列，末端的保守序列，对转录产物的准确切割及加对转录产物的准确切割及加p

43、oly（A）是必须的。）是必须的。原核生物与真核生物转录的区别原核生物与真核生物转录的区别原核原核真核真核聚合酶种类聚合酶种类13起始起始因子识别起始点，因子识别起始点，RNA聚合酶与聚合酶与DNA 模板结合模板结合TF与启动子结合后，协助与启动子结合后，协助RNA聚合酶与聚合酶与DNA模板结模板结合合延长延长核心酶滑动核心酶滑动RNA聚合酶滑动聚合酶滑动终止终止依赖依赖因子，因子，因子阻因子阻止；止；不依赖不依赖因子因子RNA发发夹结构阻止夹结构阻止加尾信号提示加尾信号提示mRNA加加PolyA尾、并在尾后切断尾、并在尾后切断转录后加工转录后加工mRNA不加工，不加工，tRNA和和rRNA需

44、加工需加工mRNA、tRNA、rRNA均均加工加工第五节第五节 转录产物的加工转录产物的加工一、原核生物一、原核生物mRNA前体的加工前体的加工细菌中用于指导蛋白质合成的细菌中用于指导蛋白质合成的mRNA大多不需要大多不需要加工，一经转录即可直接进行翻译。加工，一经转录即可直接进行翻译。也有少数多顺反子也有少数多顺反子mRNA需通过核酸内切酶切成需通过核酸内切酶切成较小的单位，然后再进行翻译。较小的单位，然后再进行翻译。如：核糖体大亚基蛋白如：核糖体大亚基蛋白L10和和L7L12与与RNA聚聚合酶合酶和和亚基的基因组成混合操纵子，它在转录出亚基的基因组成混合操纵子，它在转录出多顺反子多顺反子m

45、RNA后需通过后需通过RNase将核糖体蛋白质将核糖体蛋白质与聚合酶亚基的与聚合酶亚基的mRNA切开，然后再各自进行翻译。切开，然后再各自进行翻译。二、原核生物二、原核生物rRNA的加工的加工原核生物原核生物rRNA基因结构基因结构rRNA的基因与某些的基因与某些tRNA的基因组成混合操纵子；的基因组成混合操纵子；它们在形成多顺反子转录物后，经断链成为它们在形成多顺反子转录物后，经断链成为rRNA和和tRNA的前体，然后进一步加工成熟；的前体，然后进一步加工成熟；大肠杆菌共有大肠杆菌共有7个个rRNA的转录单位，它们分散在基的转录单位，它们分散在基因组的各处。因组的各处。转录产物通过链内互补序

46、列间的碱基配对折叠形成转录产物通过链内互补序列间的碱基配对折叠形成一些茎环结构；一些茎环结构；一些蛋白质与之结合形成核糖核蛋白复合体；一些蛋白质与之结合形成核糖核蛋白复合体；多数这样的蛋白质会保持与多数这样的蛋白质会保持与RNA的结合状态并成为的结合状态并成为核糖体的一部分；核糖体的一部分； 结合完成后，开始结合完成后，开始RNA前体的加工：前体的加工：特定碱基的甲基化（特定碱基的甲基化（16S rRNA约含约含10个甲基化修饰，个甲基化修饰，23SrRNA约约20个甲基化修饰）；个甲基化修饰）；前体前体rRNA经过经过RNase III、RNaseP和和RNaseF的切的切割释放出割释放出1

47、6S、23S和和5S前体分子；前体分子；切割下来的分子再经过核酸外切酶切割下来的分子再经过核酸外切酶M16、M23、M5的修整而形成成熟的的修整而形成成熟的rRNA。 三、原核生物前体三、原核生物前体tRNA的加工的加工tRNA基因的转录单元大多数为多基因，同种基因的转录单元大多数为多基因，同种tRNA或不同种或不同种tRNA的多拷贝组成一个转录单位，转录在的多拷贝组成一个转录单位，转录在一条一条RNA中。中。tRNA与与rRNA组成转录单位。组成转录单位。型型tRNA有有3-CCA-OH，型型tRNA无无 3-CCA-OH。加工过程加工过程转录物前体经过折叠形成特征性茎环结构；转录物前体经过

48、折叠形成特征性茎环结构；核酸内切酶核酸内切酶E/F在在3端切除一个侧翼序列，在前体端切除一个侧翼序列，在前体3端留下一个额外的端留下一个额外的9核苷酸序列，然后外切酶核苷酸序列，然后外切酶RNase D依次切去依次切去3端的端的7个核苷酸；个核苷酸；接着接着RNase P切去切去5端侧翼序列产生出成熟的端侧翼序列产生出成熟的5端；端；随后，随后，RNase D再除去再除去3端剩余的两个核苷酸，产端剩余的两个核苷酸，产生出成熟的生出成熟的3端。端。最后最后tRNA一系列碱基修饰。一系列碱基修饰。 tRNA核苷转移酶：核苷转移酶：催化催化型型tRNA形成形成稳定的稳定的3CCA-OH。断裂基因（断

49、裂基因（split gene）：真核基因常常是不连续的，）：真核基因常常是不连续的，其编码区（其编码区（exon）被非编码区（）被非编码区（intron）打断。）打断。转录时外显子和内含子都能被转录，形成前体转录时外显子和内含子都能被转录，形成前体RNA。剪接（剪接（splicing）：加工时，内含子被切除而外显子）：加工时，内含子被切除而外显子被连接在一起的过程。被连接在一起的过程。四、真核生物四、真核生物tRNA的加工的加工 真核生物初级转录产物中只含有一个真核生物初级转录产物中只含有一个tRNA序列。序列。前体前体tRNA带有一个带有一个16 nt的的5端前导区，端前导区，一个一个14

50、nt的内含子和的内含子和3端端两个额外的核苷酸。两个额外的核苷酸。加工：内切酶识别初生转录产加工：内切酶识别初生转录产物形成的特定茎环二级结构，并物形成的特定茎环二级结构，并切去切去5端的前导区和端的前导区和3端的端的2个额个额外核苷酸；外核苷酸；tRNA核苷酸转移酶核苷酸转移酶将将5- CCA-3序列转移到新生的序列转移到新生的3末端形成的末端形成的tRNA3端的端的CCA结构；内含子的切除和一系列碱结构；内含子的切除和一系列碱基的修饰。基的修饰。型内含子剪接型内含子剪接RNAaseP、内切酶内切酶五、真核生物五、真核生物rRNA的加工的加工 真核生物有真核生物有4种种rRNA，即，即5.8