分子生物学--第6章-真核生物的转录分解课件.ppt
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- 分子生物学 生物 转录 分解 课件
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1、Molecular Biology Course第六章第六章 真核生物基因的转录真核生物基因的转录教学要求教学要求u理解真核生物基因转录的特点理解真核生物基因转录的特点u掌握聚合酶掌握聚合酶I、聚合酶、聚合酶和酶和酶III作用基因作用基因转录的起始转录的起始u了解真核生物基因转录所参与的转录因了解真核生物基因转录所参与的转录因子子第第1节节 三种三种RNA聚合的特性和功能聚合的特性和功能第第2节节 聚合酶聚合酶I基因:核糖体重复基因:核糖体重复第第3节节 RNA聚合酶聚合酶III基因:基因:5s 和和tRNA转录转录第第4节节 RNA聚合酶聚合酶II基因:启动子和增强子基因:启动子和增强子主要
2、内容主要内容第第5节节 通用转录因子与通用转录因子与RNA聚合酶聚合酶II的起始的起始第第1节节 三种三种RNA聚合的特性和功能聚合的特性和功能一、真核生物一、真核生物RNA聚合酶聚合酶二、真核生物二、真核生物RNA聚合酶的活性聚合酶的活性TypeLocation位置位置Transcription product 转录产物转录产物a-amanitin对-鹅膏蕈碱的敏感性RNA Pol INucleoli核仁核仁Most rRNAsInsensitive不敏感不敏感RNA Pol IINucleo-plasm核质核质hnRNA,snRNAVery sensitive非常敏感非常敏感RNA Pol
3、 IIINucleo-plasm核质核质tRNAs,5S rRNA,snRNA and other small RNAsModerately sensitive中度敏感中度敏感一、真核生物一、真核生物RNA聚合酶聚合酶mRNArRNAtRNAsnRNAscRNA7S RNAmicro RNAThere Are Many Functional Classes of RNAMolecular BiologyMolecular Biology 500-700kDa,12+subunits,含有两个大的亚含有两个大的亚基基 最大亚基与大肠杆菌最大亚基与大肠杆菌RNA聚合酶的聚合酶的 亚基相似,亚基相似
4、,另外一个与另外一个与亚基相似。亚基相似。根据其结构与功能,可分为核心亚基、共同亚根据其结构与功能,可分为核心亚基、共同亚基、非必需亚基基、非必需亚基RNA polymerase 亚基亚基Molecular BiologyMolecular Biology l CTD中的中的 Ser和和 Thr可被高度磷酸化可被高度磷酸化 磷酸化的磷酸化的 RNApol 被称为被称为A 非磷酸化的非磷酸化的 RNApol 称为称为B l CTD参与转录参与转录 B A 使使 RNApol易于离开启动子进入延伸过程易于离开启动子进入延伸过程(10倍)倍)Similar Structures of Bacteri
5、al(left)and Eukaryotic(right)RNA PolymerasesMolecular BiologyMolecular Biology二、真核生物二、真核生物RNA聚合酶的活性聚合酶的活性Section M Transcription in Eukaryotes 转录机制与大肠杆菌转录机制与大肠杆菌RNA聚合酶相似聚合酶相似(How?)需要辅助因子才能结合到需要辅助因子才能结合到DNA上上Like bacterial RNA polymerases,each of the eukaryotic enzymes catalyzes transcription in a 5
6、to 3 direction and synthesizes RNA complementary to the antisense template strand.The reaction requires the precursor nuckeotides ATP,GTP,CTP and UTP and does not requires a primer for transcription initiation.The purified eukaryotic RNA polymerases,unlike the purified bacterial enzymes,require the
7、presence of additional initiation proteins before they are able to bind to promoters and initiate transcription.Eukaryotic RNA polymerase activitiesMolecular BiologyMolecular Biology第第2节节 RNA聚合酶聚合酶I基因:核糖体重复基因:核糖体重复一、一、rRNA 基因的结构基因的结构 二、二、RNA聚合酶聚合酶I启动子和结合因子启动子和结合因子三、三、其他其他rRNA基因基因一、一、rRNA 基因的结构基因的结构1
8、.核糖体 RNA 基因基因 一个拷贝的一个拷贝的18S,5.8S和和28SrRNA基因组成一基因组成一个的转录单元个的转录单元前前RNA转录单元在基因组中成簇排列,中间被转录单元在基因组中成簇排列,中间被非转录的间隔序列分开。非转录的间隔序列分开。A single transcription unitTandem array一、一、rRNA 基因的结构基因的结构2.核仁的作用核仁的作用rRNA基因簇排列成环一起组成核仁,即核基因簇排列成环一起组成核仁,即核仁组织区域。仁组织区域。前前rRNA转录物与转录物与rRNA基因一起包装成电镜基因一起包装成电镜下可见的下可见的“圣诞树结构圣诞树结构”rR
9、NA的生产和修饰区域。的生产和修饰区域。Christmas Tree Structures二、二、RNA聚合酶聚合酶I启动子和结合因子启动子和结合因子1.RNA Pol I promoters 启动子启动子 即即型启动子,由型启动子,由2部分保守序列组成:部分保守序列组成:u 核心启动子(核心启动子(core promoter)或核心元件)或核心元件(core element),位于),位于-45到到+20,负责转录的,负责转录的起始。起始。u 上游控制元件(上游控制元件(upstream control element,UCE),从),从-180延伸到延伸到-107,可增加核心元件,可增加核
10、心元件的转录起始的效率。的转录起始的效率。Core element-45+20-100UCEUCE:Upstream control elementRNA Pol I promoters in human cells二、二、RNA聚合酶聚合酶I启动子和结合因子启动子和结合因子2.Upstream binding factor(UBF)上游结上游结合因子合因子u能结合到能结合到UCE以及核心元件上游的不同位点,使两个以及核心元件上游的不同位点,使两个位点之间的位点之间的DNA环化。环化。uessential for high level of transcription二、二、RNA聚合酶聚合酶
11、I启动子和结合因子启动子和结合因子3.核心结合因子核心结合因子 Selectivity factor 1(SL1)选择因子选择因子1u 含有含有4个亚基个亚基TBP(TATA-binding protein):.一个通用转录因子,一个通用转录因子,使使RNA聚合酶结合到起始位点起始转录所必需的。聚合酶结合到起始位点起始转录所必需的。TAF1s:RNA Pol I转录特有的转录特有的TBP-相关因子相关因子3.Selectivity factor 1(SL1)选择因子选择因子1u功能功能 结合并稳定结合并稳定UBF-DNA复合物复合物 能与核心元件游离的下游部分相互作用能与核心元件游离的下游部分
12、相互作用 使使RNA Pol I结合并起始转录。结合并起始转录。二、二、RNA聚合酶聚合酶I启动子和结合因子启动子和结合因子UBF:A specific DNA-binding protein,called upstream binding factor,binds to the UCESL1:An additional factor called selectivity factor 1,is essential for RNA Pol transcription.SL1 binds to and stabilizes the UBF-DNA complex and interacts wi
13、th free downstream part of the core element.TBP:One of the subunits of SL1,called TATA-binding protein,is required for initiation by all three eukaryotic RNA polymerases.TAFI s(TBP-associated factors):as the other subunits of SL1 and required for RNA polytranscription called TAFs。Upstream binding fa
14、ctorSchematic model for rRNA transcription initiationMolecular BiologyMolecular BiologyThe initiation complex UBFUBFRNA Pol ITBPTAFIsTAFIsTAFIsRNA聚合酶聚合酶I的转录起始复合物装配的转录起始复合物装配两个两个UBF分别特异性地结合到上游控制元件分别特异性地结合到上游控制元件(UCE)和核心启动子上,通过)和核心启动子上,通过UBF蛋白质的蛋白质的相互作用,使相互作用,使UCE与核心启动子之间的与核心启动子之间的DNA形形成环状结构成环状结构SL-1结
15、合到结合到UBF-DNA复合物上复合物上RNA聚合酶聚合酶I就结合到核心启动子上,形成开就结合到核心启动子上,形成开放性起始复合物放性起始复合物。三、三、其他其他rRNA基因基因在简单的真核生物中在简单的真核生物中,rRNA 基因基因 只有一个控制元只有一个控制元件,位于转录起始位点上游的件,位于转录起始位点上游的12-72 bp处。处。Simple initiation:TIF(homolog of SL-1)binds to the promoter RNA Pol I bind TIF remains bound and the RNA Pol I is released for elo
16、ngation.第第3节节 RNA聚合酶聚合酶III基因:基因:5s 和和tRNA转录转录一、一、RNA polymerase III 二、二、tRNA genes三、三、5S rRNA genes一、一、RNA polymerase III 至少含有至少含有16个亚基个亚基位于核质位于核质合成前体合成前体5S rRNA、tRNA和其他小分子核及和其他小分子核及胞质胞质RNAs一、一、RNA polymerase III1.RNA polymerase III 启动子启动子 分为二类,每种识别方式不同分为二类,每种识别方式不同 内部启动子:由起始位点下游的两个序列组成,内部启动子:由起始位点下
17、游的两个序列组成,A框和框和B框框(C框框)上游启动子:上游启动子:由起始位点上游的序列组成由起始位点上游的序列组成(DSE,PSE,TATA).。转录控制区位于转录起始点的转录单位内转录控制区位于转录起始点的转录单位内二、二、tRNA genes1.transcription control regions 转录调控区域转录调控区域位于转录单元内的转录起始位点之后位于转录单元内的转录起始位点之后含量有两个高度保守的调控序列:含量有两个高度保守的调控序列:A box and B boxA box:5-TGGCNNAGTGGB box:5-GGTTCGANNCC 编码编码tRNA分子中的分子中的
18、D-环和环和T-环环 二、二、tRNA genes2.两个复杂的两个复杂的DNA-结合因子结合因子TFC:能与能与A框和框和B框结合,是定位框结合,是定位TFB的包的包装因子装因子TFB:能结合能结合A框框50bp的上游序列;由的上游序列;由TBP、BRF和和B 三个亚基组成。可使三个亚基组成。可使RNA聚合酶聚合酶III结合进来并结合进来并起始转录。起始转录。3.tRNA基因转录起始复合物的装配基因转录起始复合物的装配TFIIIC结合到结合到A框和框和B框上框上TFIIIB结合于结合于A框上游约框上游约50bp的位置,并只与的位置,并只与TFIIIC相互作用,而与相互作用,而与DNA序列无关
19、序列无关RNA聚合酶结合于聚合酶结合于TFIIIB-TFIIIC-DNA复合物,复合物,随后,随后,TFIIIC从该复合物释放出来。从该复合物释放出来。三、三、5S rRNA genes1.唯一单独被转录的唯一单独被转录的rRNA亚基,并也是亚基,并也是串联排列在基因簇中。串联排列在基因簇中。2.Transcription control regions(promoter)A box:+50 to+65 C box:+81 to+99三、三、5S rRNA genes3.转录因子转录因子TFIIIA:C框的特异性DNA结合蛋白,作为装配因子使TFIIIC与与5S rRNA 启动子结合启动子结合
20、TFIIIC:能与能与C框、框、A框及起始位点附近的框及起始位点附近的DNA结结合合TFIIIB:能与以上结合的复合物相互作用,并促能与以上结合的复合物相互作用,并促使使Pol III结合而起始转录。结合而起始转录。5SrRNA基因转录起始复合物的装配基因转录起始复合物的装配TFIIIA结合于结合于C框框TFIIIC结合到结合到TFIIIA上上TFIIIB与与TFIIIC接触,并结合到上游接触,并结合到上游DNA序序列上列上RNA聚合酶聚合酶III依赖依赖TFIIIB,结合到,结合到5SrRNA基基因的转录起始位点,形成转录起始复合物。因的转录起始位点,形成转录起始复合物。1 型内部启动子型内
21、部启动子 2 型内部启动子型内部启动子 转录起始点转录起始点 转录起始点转录起始点 boxA boxC boxA boxB TFIIIA TFIII B TFIII C TFIII B Plo IIIPol IIITFIII C TFIII C第第4节节 RNA聚合酶聚合酶II基因:启动子和增强子基因:启动子和增强子一、一、RNA polymerase II二、二、Promoters一、一、RNA polymerase II 位于核质中位于核质中用于所有蛋白质编码基因用于所有蛋白质编码基因mRNA前体的合成前体的合成前体前体mRNA需经过加冒、加尾及剪接等加工需经过加冒、加尾及剪接等加工过程。
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