3.从DNA到RNA.ppt

3. 生物信息的传递（上） ——从DNA到RNA 现代分子生物学的一个基本原理：基因作为唯一能够自主复制、永久存在的遗传单位，其生物功能是以蛋白质的形式表达出来的。 DNA的序列是遗传信息的贮存者，它通过自主复制得到永存，并通过转录生成RNA、翻译形成蛋白质的过程来控制生命现象。 转录和翻译是基因表达的两个阶段。 转录是指拷贝出一条与DNA链序列完全相同（除了T→U之外 ）的RNA单链的过程； 翻译是指以新生的mRNA为模板，把核苷酸三联遗传密码子翻译成氨基酸序列、合成多肽链的过程。 3. 生物信息的传递（上） ——从DNA到RNA 3.1 RNA转录的基本过程 3.2 转录机器的主要成分 3.3 启动子与转录起始 3.4 原核与真核生物mRNA的特征比较 3.5 终止和抗终止 3.6 内含子的剪接、编辑、再编码及化学修饰 3.1 RNA转录的基本过程 原核、真核细胞，RNA链的合成特点：按5’→3’方向合成，以反义链为模板，在RNA聚合酶催化下，以4种三磷酸核苷（NTPs）为原料，根据碱基配对原则，各核苷酸间通过磷酸二酯键相连，不需要引物的参与，合成的RNA带有与DNA编码链相同的序列。 转录的过程包括模板识别、转录起始、通过启动子、转录的延伸和终止。 3.1.1 模板识别 RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之结合的过程。 启动子是基因转录起始必需的一段DNA序列，是基因表达调控的上游顺式作用元件之一。 真核RNA聚合酶不能直接识别基因的启动子区，需要转录因子按特定顺序结合于启动子上， RNA聚合酶再与之结合形成转录起始前复合物。 3.1.2 转录起始 RNA聚合酶结合在启动子上后，使启动子附近的DNA双链解旋并解链，形成转录泡，底物核糖核苷酸与模板DNA的碱基配对。 转录起始就是RNA链上第一个核苷酸键的产生。 转录起始后直到形成9个核苷酸链的RNA是通过启动子阶段。 3.1.3 转录延伸 RNA聚合酶释放σ因子离开启动子后，核心酶沿模板链移动并使新生RNA链不断伸长的过程。 3.1.4 转录终止 当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不再形成磷酸二酯键，RNA-DNA杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢复成双链，RNA聚合酶和RNA链都从模板上释放。 3.2 转录机器的主要成分 3.2.1 RNA聚合酶 以双链DNA为模板，4种核苷三磷酸为活性前体，Mg2+/Mn2+为辅助因子，催化RNA链的起始、延伸和终止，无须引物，产物是与DNA模板链互补的RNA。 每个细胞中约有7000个RNA聚合酶分子，根据细胞的生长情况，任何时候都有2000-5000个酶在执行转录功能。 1) 原核生物RNA聚合酶 细菌中，一种RNA聚合酶几乎负责所有类型RNA的合成。 转录起始过程需要全酶，延伸过程仅需要核心酶的催化。 β和β’亚基组成聚合酶的催化中心，β亚基能与模板DNA、新生RNA链及核苷酸底物相结合； α亚基可能与核心酶的组装及启动子识别有关，并参与RNA聚合酶和部分调节因子的相互作用； σ因子的作用是负责 模板链的选择和转录 的起始，它是酶的别构 效应物，使酶专一性 识别模板上的启动子。 1) 原核生物RNA聚合酶 某些细菌细胞内含有能识别不同启动子的σ因子，以适应不同生长发育阶段的要求，调控不同基因转录的起始。 2) 真核生物RNA聚合酶 真核生物RNA聚合酶由8-16个亚基组成，不同聚合酶亚基种类和大小各异，遵循2条原则：①聚合酶中有2个大亚基；②同种生物3类聚合酶有“共享”小亚基的倾向。 3.2.2 转录复合物 3.2.2 转录复合物 三元复合物可以进入2条反应途径：①合成并释放2-9个核苷酸的短RNA转录物——流产式起始；②释放σ亚基，转录起始复合物通过启动子区，生成由核心酶、DNA和新生RNA组成的转录延伸复合物。 3.2.2 转录复合物 转录延伸复合物比起始复合物更稳定，可以长时间与模板结合而不解离；遇到转录终止信号时，RNA聚合酶停止加入新核苷酸，RNA-DNA复合物解离，释放转录产物，聚合酶从模板上解离。 3.3 启动子与转录起始 3.3.1 启动子区的基本结构 3.3.2 启动子区的识别 3.3.3 RNA聚合酶与启动子区的结合 3.3.4 -10区与-35区的最佳间距 3.3.5 增强子及其功能 3.3.6 真核生物启动子对转录的影响 3.3.7 转录的抑制 3.3.1 启动子区的基本结构 启动子是一段位于结构基因5’端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地结合并具有转录起始的特异性。 转录单元是一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列，RNA聚合酶从转录起始位点开始沿着模板前进，直到终止子为止，转录出一条RNA链。 转录起始