[生化]RNA的生物合成.ppt

在生物界，RNA合成有两种方式： ?一是DNA指导的RNA合成，也叫转录，此为生物体内的主要合成方式，也是本章介绍的主要内容。 另一种是RNA指导的RNA合成(RNA-dependent RNA synthesis)，也叫RNA复制(RNA replication), 由RNA依赖的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase)催化，常见于病毒，是逆转录病毒以外的RNA病毒在宿主细胞以病毒的单链RNA为模板合成RNA的方式。 转录的知识是理解许多生物学现象和医学问题所必需的。 对于RNA生物过程的调节可以导致蛋白质合成速率的改变，以及由此而引发的一系列代谢变化， 因此，了解RNA代谢的基本原理就甚为重要。这些原理既关系到所有生物是如何适应环境变化的，也关系到细胞结构和功能的分化机制。 不对称转录(asymmetric transcription): DNA的一些区段可以转录出RNA，另一些不能转录出RNA。 在DNA双链上，一股链可转录，另一股链不转录； 转录区不总是在同一单链上。 结构基因(structure gene)： DNA分子中能转录出RNA的区段。 RNA转录合成时，以DNA作为模板，在RNA聚合酶的催化下，连续合成一段RNA链，各条RNA链之间无需再进行连接。 RNA转录合成时，只能向一个方向进行聚合，所依赖的模板DNA链的方向为3→5，而RNA链的合成方向为5→3。 RNA转录合成时，只能以DNA分子中的某一段作为模板，故存在特定的起始位点和特定的终止位点。 特定起始点和特定终止点之间的DNA链构成一个转录单位，通常由转录区和有关的调控序列构成。 这是一种不同于引物酶的依赖DNA的RNA聚合酶。 RNA合成的化学机制与DNA聚合酶催化DNA合成相似。 DNA聚合酶在启动DNA链延长时需要引物存在，而RNA聚合酶不需要引物就能直接启动RNA链的延长。 RNA聚合酶和DNA的特殊序列——启动子(promoter)结合后，就能启动RNA合成。 原核生物中的RNA聚合酶全酶由五个亚基构成，即?2???。 ?亚基与转录起始点的识别有关，在转录合成开始后被释放；余下的部分（?2??）被称为核心酶，与RNA链的聚合有关。 原核生物有多种σ因子 一般情况下起作用的是---σ70 σ70 有四个保守区域： 第2区域、第4区域和-35区和-10区结合 三、RNA聚合酶结合到DNA的启动子上起动转录 转录是不连续、分区段进行的。 每一转录区段可视为一个转录单位，称为操纵子(operon)。操纵子包括若干个结构基因及其上游(upstream)的调控序列。 位于结构基因上游，与RNA聚合酶识别、结合并起始转录有关的一些DNA调控序列被称为启动子（promoter)。 调控序列中的启动子是控制转录的关键部位，由σ亚基辨认启动子，其他亚基相互配合。 启动子序列通常由一些带共性的保守序列构成。 对启动子的研究，常采用一种巧妙的方法即RNA聚合酶保护法。 原核生物转录起始区的一致性序列 E.coli的转录起始和延长 第一个磷酸二酯键生成后，σ亚基即从转录起始复合物上脱落，核心酶连同四磷酸二核苷酸，继续结合于DNA模板上，酶沿DNA链前移，进入延长阶段。 依赖Rho 因子的转录终止 非依赖Rho因子的转录终止 ρ因子是由相同亚基组成的六聚体蛋白质，亚基分子量46kD。 ρ因子能结合RNA，又以对poly C的结合力最强。 ρ因子还有ATP酶活性和解螺旋酶(helicase)的活性。 目前认为，ρ因子终止转录的作用是：与RNA转录产物结合，结合后ρ因子和RNA聚合酶都可发生构象变化，从而使RNA聚合酶停顿，解螺旋酶的活性使DNA/RNA杂化双链拆离，利于产物从转录复合物中释放 。 真核生物的转录过程比原核复杂。二者的转录起始过程有较大区别，转录终止也不相同。 真核生物具有3种不同的RNA聚合酶: 真核生物RNA聚合酶的结构比原核生物复杂，所有真核生物的RNA聚合酶都有两个不同的大亚基和十几个小亚基. RNA聚合酶Ⅱ由12个亚基组成，其最大的亚基称为RBP1。 RNA聚合酶Ⅱ最大亚基的羧基末端有一段共有序列(consensus sequence)为Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser的重复序列片段，称为羧基末端结构域(carboxyl-terminal domain, CTD)。 CTD对于维持细胞的活性是必需的。 二、转录起始需要启动子 、RNA聚合酶和转录因子的参与 （一）转录起始前的上游区段具有启动子核心序列 顺式作用元件包括启动子、启动子上游元件(upstream promoter elements)或promoter-proximal