第7章 转录与转录后加工.ppt

第七章 RNA生物合成及转录后加工 第一节：转录概述 第二节：RNA合成的酶学 第三节：启动子和终止子 第四节：转录过程 第五节：RNA转录后的加工 第六节：RNA的复制 第一节 转录概述 一、转录 生物体以DNA为模板合成RNA的过程叫做转录(transcription) 。 基因表达(gene expression):基因所贮存的遗传信息通过转录和翻译产生具有生物功能的多肽和蛋白质的过程。 阶段特异性（时间特异性） 组织特异性（空间特异性） 转录是基因表达的第一步，也是最关键的一步。转录调控蛋白(Regulatory protein)决定了一个基因能否被RNA聚合酶转录。生物体基因表达调控的第一步也就是决定是否要让该基因转录。对于大多数基因来说，这是最重要的调控机制，在有些情况下甚至是唯一的调控机制。 RNA分为3种: （1）信使RNA分子(mRNA)，含有一条或多条多肽链的氨基酸顺序的信息； （2）转运RNA(tRNA),可以阅读mRNA中的信息,并在蛋白质合成中携带和转移特定的氨基酸到生长中的多肽链上； （3）核糖体RNA(rRNA),它与蛋白质结合,形成蛋白质合成的场所 — 核糖体。 二、转录单位(Transcription unit) DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链，称为模板链（template strand），也称作反义链（antisense strand）或负链。相对的另一股单链是编码链（coding strand），也称为有义链（sense strand）或正链。 RNA合成由RNA聚合酶(RNA polymerase)催化。当RNA聚合酶结合到称为启动子(Promoter)的DNA特异转录起始区时，转录就开始了。启动子通常在转录起点附近，即位于RNA转录产生的第一个碱基对附近。 RNA聚合酶从转录起始位点(Start point)开始沿模板边移动边合成RNA，直至终止序列。从启动子延伸到终止子(Terminator)所跨越的部分称为一个转录单位。 位于起始位点之前的序列称为转录单位的上游(Upstream)，起始位点之后(在转录序列之内)的序列被称为下游(Downstream)。按照书写规范，转录是从左(上游)向右(下游)进行的，与mRNA 的通常书写形式：5-3方向一致。 碱基的位置以起始位点为准，转录起始位点被定为+1，位于其下游的碱基序数按顺序值递增。起始位点前的一个碱基的位置被定义为-1，越靠近转录起始位点上游，碱基负值也越大。 转录的直接产物被称为初始转录本(primary transcript) 。它包含一条从启动子延伸到终止子含有5端及3端的RNA。 初始转录本通常不稳定: 在原核生物中，它或被迅速降解(对于mRNA)，或被剪接成为成熟产物(对于rRNA和tRNA). 在真核生物中,它或被末端修饰(主要对于mRNA)，或被剪接成为成熟产物(对于所有RNA). 三、不对称转录(asymmetric transcription) DNA分子的双链均有转录功能，但对于一个特定的DNA区域或对一个特定的mRNA，只能有一条链为模板进行转录，这种现象叫转录的不对称性,即在DNA分子双链上某一区段，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录。 RNA合成过程，天然双链DNA为不对称转录，但体外条件下，一般DNA的2条链都可以作为模板链转录RNA，称为对称转录。 四、转录的一般特征 1. 底物: 4种核糖核苷三磷酸，ATP,GTP, CTP, UTP; 2.与DNA复制一样，转录的方向总是从5′→3′ ; 3. 模板:以一条DNA链为模板，按碱基互补规律，在转录区转录; 4. 不需要引物: RNA聚合酶能起始一条新链的合成，起始的核苷酸一般是嘌呤核苷酸（占90%左右） ，而且将在RNA链的5’末端保持这一三磷酸基团; RNA合成主要包括四个步骤： （1）RNA聚合酶结合于DNA上的特定位点 （2）起始 （3）链的延长 （4）链的终止和释放 第二节 RNA合成的酶学 RNA聚合酶是转录过程中最关键的酶，主要以双链DNA为模板，以四种核苷三磷酸作为活性前体，并以Mg2+/Mn2+为辅助因子，催化RNA链的起始、延伸和终止，它不需要任何引物，催化生成的产物是与DNA模板链互补的RNA。 一、E.coli RNA聚合酶 E.coli RNA聚合酶由6个亚基组成（5个多肽链），即α2ββ′σω αββ′σ四个亚基的分子量分别为36.5KDa、150 KDa、160KDa和82 KDa，整个酶分子的分子量为465KDa ; 分别是基因rpoA、rpoB、rpoC和rpoD的产物; 与RNA聚合酶相结合的一个很小的蛋白质(MW＝10