12.第十和二章-RNA的生物合成.ppt

第一节 转录的定义及与复制的比较 复制与转录的比较 相同或相似点： 1.都需要解开DNA双链； 2.都以DNA为模板； 3.聚合过程都为核苷酸之间形成磷酸二酯键； 4. 链的延伸方向都为5’ 3’； 5. 都遵守碱基配对规律 特点： 1.都以四种三磷酸核苷的底物作为原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 2.都遵循碱基配对原则: A-U，T-A，C-G， 3.RNA链的延长方向都是5’→3’的连续合成。 3.都不需要引物。 4.都缺乏3’→5’外切酶活性，所以没有校正功能。 1.原核生物的RNA聚合酶的基本组成及其功能 以E.coli为例： 只有一种RNA聚合酶，但有5个亚基,其中α2ββ’四个亚基合称为核心酶，σ（singma）因子也可称为启动因子。这5个亚基结合后称全酶。 核心酶本身就能催化苷酸间磷酸二酸键形成。 RNA聚合酶——原核细胞(RNA polymerase) 2.真核生物的RNA聚合酶 真核生物中已发现有四种RNA聚合酶，分别称为RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和线粒体RNA聚合酶，它们专一性地转录不同的基因，因此由它们催化的转录产物也各不相同。 （二）RNA聚合酶——真核细胞 第二节 转 录 过 程 为研究和叙述方便，与复制一样，可将RNA合成(转录)分为起始、延长和终止三个阶段。 一、转录的起始 转录起始需解决两个问题： 1. RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。 2. DNA双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。 (一)原核生物的转录起始过程 1.原核生物的启动子 启动子： DNA(模板)链上负责转录启动的；具有特定的核苷酸顺序并形成某种特殊的二级结构的；能被RNA聚合酶识别结合的区域。 (1)启动子的结构 启动子的结构至少由三部分组成： -35序列提供了RNA聚合酶识别的信号； -10序列是RNA聚合酶的紧密结合位点； RNA合成的起始点。 启动子 为了方便，人们将在DNA上开始转录的第一个碱基定为+1，沿转录方向顺流而下的核苷酸序列均用正值表示；逆流而上的核苷酸序列均用负值表示。　 首先σ因子辨认识别-35区位点， RNA-pol的核心酶与之结合并以全酶形式向下移动，到达-10区，在这形成一个紧密的、相对稳定的酶-DNA复合物，同时双螺旋DNA解开约17个bp，形成转录泡，模板链暴露，第一个NTP进入 +1位点。 此时σ因子从全酶解离下来，核心酶继续在DNA链上向下游滑动，而脱落的σ因子与另一个核心酶结合成全酶反复利用。 真核基因转录调控的DNA序列---顺式作用元件 顺式作用元件(cis acting elements) 概念：真核基因中与结构基因串联(较紧密的 或跳跃式的)并能调控转录水平的DNA 序列，包括启动子、增强子（沉默 子）、加尾及终止信号等。 与原核基因相比，在顺式作用元件中有较多、较复杂的共有序列，如TATA盒、CCAAT盒等。 但与原核基因不同是，顺式作用元件一般不含结构基因，也不一定与被调控基因串联，有时相距很远，甚至不一定处于上游。 增强子　 概念：是一种可远距离对各种基因作用，能够促进基因转录，提高转录效率的顺式调控元件。 最早是在SV40病毒中发现的长约200bp的一段DNA，可使旁侧的基因转录提高100倍，其后在多种真核生物，甚至在原核生物中都发现了增强子。增强子通常占100－200bp长度，也和启动子一样由若干组件构成，基本核心组件常为8－12bp，可以单拷贝或多拷贝串连形式存在。 沉默子 概念：与增强子的作用方式类似，也是一种可远距离对各种基因作用，但作用目相反，即抑制转录的顺式作用元件。 反式作用因子 概念：主要存在于真核生物的细胞核内的一类蛋白质，通过它们之间以及与顺式作用元件和RNA聚合酶的相互作用而调节转录活性。 反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子(transcriptional factors, TF)。 反式作用因子少数也是DNA结合蛋白。 有些基因可以合成调控自身的蛋白质分子。 转录速度大约是每秒钟30-50个核苷酸，但并不是以恒定速度进行的。 由于DNA链与合成的RNA链具有反平行关系，所以RNA聚合酶也是沿着DNA链 3’ 5’方向移动。 转录的延长阶段，原核生物与真核生物之间没有太大差别。 依赖Rho (ρ)因子的转录终止 非依赖Rho因子的转录终止 因而转录生成的mRNA的序列中能形成茎环或发夹式结构，再后继又转录出一连串U。 茎环或发夹式结构可以阻止RNA聚合酶再继续沿DNA移动，并使聚合酶从DNA链上脱落下