华农第16节 RNA生物合成.doc

第16章 RNA生物合成 教学大纲基本要求 转录过程中的RNA聚合酶，启动子和转录因子，终止子和终止因子，转录过程的调节控制。转录后的加工，原核生物RNA加工，真核生物RNA的加工，RNA的拼接和催化机理。RNA的复制，噬菌体Qβ RNA的复制，病毒RNA复制的主要方法。RNA指导DNA的合成，反转录酶，病毒RNA的反转录，反转录的生物学意义。RNA生物合成的抑制，嘌呤和嘧啶类似物，DNA模板功能的抑制剂。 二、 本章知识要点 (一) DNA指导下RNA的合成: 1.转录的基本概念 在DNA指导下RNA的合成称为转录。 转录中充当模板的DNA单链称为模板链、反意义链或（-）链，另一条与之互补的DNA链称为编码链、有意义链或（+）链。转录一个mRNA分子的DNA片段称为一个转录单位。携带一条多肽链（或一条rRNA和tRNA链）所需信息的DNA片段称为一个基因（或顺反子）。原核细胞中大多数转录单位为多顺反子，真核细胞的大多数mRNA为单顺反子的产物。转录仅以DNA一条链的某一区段为模板，因而称为不对称转录。转录在DNA上特定的部位开始，至另一端的特定部位终止，是在DNA模板指导下，按碱基互补的原则，由RNA聚合酶催化完成的。 2.RNA聚合酶 RNA聚合酶要求以4种核苷三磷酸作为底物，并需要DNA作为模板，Mg2+能促进反应，RNA链的合成方向也是5ˊ→3ˊ。反应是可逆的，焦磷酸的分解可推动反应趋向聚合。RNA聚合酶催化的反应无需引物，也无校对功能。 大肠杆菌的RNA聚合酶只有一种，催化3类RNA的合成。RNA聚合酶全酶有5个亚基(α2ββˊσ )组成，σ亚基可识别并使全酶稳定结合于启动子部位（转录起始点上游-35序列和-10序列），开始转录；没有σ亚基的酶为核心酶（α2ββ’），负责RNA链的延伸。 真核生物的RNA聚合酶有3种：I、II和III。它们分别转录rRNA、mRNA和小分子量RNA。利用α-鹅膏蕈碱的抑制作用可以区分这三类RNA聚合酶。 3. 启动子和转录因子 启动子是RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列。原核生物的启动子有两个保守序列，位于-10的Pribriow框，和位于-35的识别区。真核生物的启动子有3类，分别由RNA聚合酶I、Ⅱ和Ⅲ进行转录。RNA聚合酶不能直接识别和结合到启动子上，而需借助于转录因子和辅助转录因子才能在起点上形成前起始复合物进行转录。类别I启动子包括核心启动子和上游控制元件两部分，需要UBFl和SLl因子参与作用。 类别Ⅱ启动子包括四类控制元件：基本启动子、起始子、上游元件和应答元件。识别这些元件的反式因子有通用转录因子、上游转录因子和可诱导的因子。类别Ⅲ启动子有两类：上游启动子和基因内启动子，分别由装配因子和起始因子促进转录起始复合物的形成和转录。 4. 终止子和终止因子 转录的终止控制元件为终止子，是基因末端一段特殊的序列，它使RNA聚合酶在模板上的移动减慢，停止RNA的合成。终止子的辅助因子为终止因子。大肠杆菌有两类终止子：依赖于rho因子的终止子和不依赖于rho的终止子。终止子还可用于控制下游基因的表达。 5. 转录过程的调节控制 转录的调节是基因表达调节的重要环节，包括时序调节和适应调节。原核生物基因组成操纵子既是表达单位，也是协同调节的单位; 它包括在功能上彼此相关的结构基因和控制部位（操纵基因和启动子），可接受调节基因产物质(阻遏蛋白)的调节。原核生物基因表达调节有正调节和负调节，以负调节为主。受一种调节蛋白所控制的调节系统称为调节子。不同调节系统间形成调节网络。乳糖操纵子是酶合成诱导型操纵子。它分别受降解物基因活化蛋白和阻遏蛋白的正负调控。Trp操纵子属于酶合成型操纵子。它除了受操纵基因（阻遏物）的调节外，还有另一种转录水平上的调节基因即衰减子。衰减作用是比阻遏物更精细的调节。 真核生物基因转录的调节包括基因的活化、转录起始复合物的形成、反式作用因子（即对转录起重要调节作用的许多核蛋白）的相互作用和顺式作用元件（指基因5′端上游区域那些与基因表达调控有关的顺序，这些顺序均与基因处于顺式位置）的顺序。 真核生物的转录调节与原核生物有相同之处，也有显著的不同。①真核生物基因不组成操纵子；②真核生物存在大量顺式元件和反式因子，调节更复杂；③真核生物的调节以正调节为主，可诱导因子以共价修饰为主；④真核生物具有染色质结构水平上的调节。 上游调节因子通常有3个结构域：DNA结合结构域、转录激活结构域和二聚化结构域。最常见的DNA结合结构域有：螺旋—转角—螺旋、锌指、碱性螺旋—突环—螺旋以及碱性亮氨酸拉链。 增强子能在很远距离对启动子产生影响，不论在启动子上游或下游都有作用，作用无方向性，无生物种族特异性，但受发育影响。从本质上讲