现代分子生物学课件生物信息的传递上.ppt

第三章 生物信息的传递（上） ——从DNA到RNA DNA的基本功能： 以基因的形式荷载遗传信息，是生命遗传的物质基础。 DNA序列是遗传信息的贮存者，它通过自主复制得到永存（DNA 复制）。 作为基因复制和转录的模板，是个体生命活动的信息基础。 DNA的生物学功能是以蛋白质的形式表达出来的。通过转录生成信使RNA，翻译生成蛋白质的过程来控制生物个体性状（基因表达）。 基因表达(gene expression)：是指细胞在生命过程中,把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译,转变成具有生物活性的蛋白质分子。  一、基本概念 生物体以DNA为模板合成RNA的过程 。 参与转录的物质 模板:DNA 酶: RNA聚合酶 原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 其他蛋白质因子 （一）原核生物RNA 聚合酶 大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析 (二） 真核生物RNA聚合酶 RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别 ● RNA聚合酶保护法分析启动子结构 典型启动子的结构 -35 -10 转录起点 TTGACA 16-19bp TATAAT 5-9bp 真核生物RNA聚合酶II所形成的转录起始复合物 转录因子 转录复合体 TBP TAFs TFIIA TFIIB TFIIF Pol II TFIIE 、 ① GU-AG、AU-AC：真核生物细胞核mRNA基因 ②Ⅰ类内含子：线粒体、叶绿体及低等真核生物细胞核的rRNA基因 ③ Ⅱ类内含子：线粒体、叶绿体的mRNA基因 Ⅰ类内含子的自我剪接 组成型剪接：一个基因的转录产物通过剪接只能产生一种成熟的mRNA。 选择性剪接：同一基因的转录产物由于不同的剪接方式形成不同mRNA。 （五）RNA的编辑 概念：指转录产物RNA前体编码区发生碱基的突变、插入或丢失等现象。 尿苷酸的缺失和添加 1986.R.Benne在研究锥虫线粒体mRNA转录加工时发现mRNA的多个编码位置上加入或丢失尿苷酸，1990年在高等动物和病毒中也发现了编辑现象。 锥虫coxII 基因的编辑 RNA编辑是基因转录后在mRNA中插入、缺失或核苷酸的替换而改变DNA模板来源的遗传信息，翻译出多种氨基酸序列不同的蛋白质。 RNA编辑的结果不仅扩大了遗传信息，而且使生物更好地适应生存环境。 有些基因的主要转录产物必须经过编辑才能有效地起始翻译，或产生正确的可读框(ORF)。 大肠杆菌rRNA前体的加工 转鸟嘌呤核苷酸酶催化 尿苷酸-7甲基转移酶 2’-O-甲基转移酶 （cap1） （cap0） （cap2） 2’-O-甲基转移酶 mRNA帽子的生理功能： ⑴ 帽子结构参与翻译起始，帽0结构是核糖体小亚基识别mRNA所必需的；核糖体上有帽结合蛋白。 ⑵ m7Gppp结构能有效地封闭mRNA 5’末端，以保护mRNA免受5’核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定。 （二）3′-端加上多聚腺苷酸尾巴(polyA)。 ⑴ polyA的出现不依赖DNA模板。 ⑵ 加尾信号：3′-末端出现AAUAAA及下游的 GU丰富区。在两序列之间由特异的核酸内 切酶切除多余的核苷酸，然后加上poly A。 尾部修饰和转录终止同时进行。 ⑶ 3′-端修饰也在核内完成，并先于mRNA中段 的剪接。 ⑷ polyA的有无及长短是维持mRNA作为翻译模 板的活性，以及增加mRNA本身稳定性的因素。 约20NT 第一步：CPSF识别AAUAA信号，CstF结合GU/U区，激活CF核酸酶，发生断裂 CPSF:断裂识别因子 CstF:断裂刺激因子 第二步：PAP结合到断裂点，聚合约个腺苷酸的poly（A）尾巴，这个短的尾巴通过寡聚腺苷酸结合蛋白刺激PAP活性再进一步延伸到大约200个腺苷酸。 聚腺苷酸聚合酶（PAP） mRNA3′-端的多聚腺苷酸化可被冬虫夏草素 （ 3′-脱氧胸苷）所阻止； 即冬虫夏草素是多聚腺苷酸化的特异抑制剂。 （三）mRNA的甲基化 真核生物mRNA分子中有许多甲基化的碱基，主要是：N6-甲基腺嘌呤（m6A）。 （四) mRNA的自我剪接 自我剪接的概念 —— 除去hnRNA中