二. RNA的生物合成.ppt

内容 第一节： 依赖DNA的RNA合成 第二节 RNA的转录过程 第三节 转录后的修饰 第四节 以RNA为模板的RNA和DNA的合成 DNA复制与RNA转录的比较 相同点： 化学机制：3’，5’ -磷酸二酯键的合成，遵循碱基互补规律。 合成方向：5’—3’ 合成条件：需要模板， 过程：起始、延长、终止三个阶段 起始过程 首先，由RNA聚合酶的σ亚基识别启动子的-35区，引导全酶与-35区结合。 随后RNA聚合酶向-10区移动并与之紧密结合，局部DNA发生构象变化，DNA解开约17个碱基对。停留在起始位点的全酶结合第一个核苷三磷酸（ATP或GTP），所形成的启动子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合物。 转录起始不需要引物，第一个核苷酸多为ATP或GTP。 一旦形成6-9个磷酸二酯键， σ亚基就从核心酶上解离下来，核心酶继续完成RNA分子的合成。 RNA链的延伸图解 终止信号处转录的RNA也能形成发卡结构，但没有寡聚 U。 ρ因子是一个分子量为200kDa的四聚体蛋白质，有依赖ＡＴＰ的ＲＮＡ－ＤＮＡ解螺旋酶活力，它解离在转录过程中形成的ＲＮＡ－ＤＮＡ杂交链，并释放出已转录完成的RNA链，终止转录。 RNA合成过程 与原核生物转录的不同之处： 1. 转录翻译发生在细胞的不同部位 2. 催化RNA合成的RNA聚合酶不同； 3. 启动子的结构不同； 4. 转录后加工的过程不同。 五、转录的抑制 抗生素放线菌素D:卡住DNA拉链，抑制RNA延伸。 利福平: 特异性与细菌RNA聚合酶的β-亚基结合，阻止转录起始。 α-鹅膏蕈碱：阻断RNA聚合酶Ⅱ催化mRNA的合成，但对于蘑菇自身的转录机制没有伤害。 2. 原核生物tRNA的转录后加工： 原核生物tRNA常成簇存在，或与rRNA基因或编码蛋白质的基因组成混合转录单位。 加工步骤是先由核酸内切酶RNaseP和RNaseF在tRNA两端切断，核酸外切酶RNAaseD从3’端逐个切去附加序列，tRNA核苷酰转移酶在tRNA3’端加上-CCA-OH。 成熟的tRNA存在很多修饰成分，包括各种甲基化碱基和假尿嘧啶核苷,各种修饰酶具有高度的专一性。 3. 原核生物rRNA的转录后加工： 原核生物5S、16S、23SrRNA共同转录成一个30S前体rRNA，rRNA基因之间的区域一般含有一个或两个tRNA。RNase催化将rRNA前体切开，并进一步切去中间体的部分间隔序列，产生16S、23S 、5S rRNA及tRNA。 甲基化修饰。 原核生物中rRNA前体的加工 一）mRNA前体的加工 核不均一RNA：mRNA的前体，包含一个基因的外显子和内含子部分，分子量大，而且很不均一，称为核不均一RNA（ hnRNA ）。 hnRNA由RNA聚合酶Ⅱ催化合成，分子长度为5-20Kb左右。比mRNA的平均长度(1.8-2Kb)要大4-5倍。内含子在剪接过程中被除去，外显子连接在一起形成一个编码多肽链的连续顺序。 内含子并不局限于真核生物，一些细菌及细菌病毒中也发现有内含子的基因。 1. 5?端形成帽子结构(m7GpppmNp —) 2. 3?端加上多聚腺苷酸尾巴(poly A tail) AAUAAA是哺乳动物mRNA3’端polyA加尾的指示信号，信号下游10-30bp碱基处有一多聚腺苷酰化位点（切割位点），内切酶在该处将RNA前体切开， polyA 聚合酶进行加尾，在细胞核内形成。 3. mRNA前体的剪接 hnRNA被剪接除去内含子序列，将外显子转录序列连接起来，发生在加接PolyA前后。真核生物大多数内含子都由剪切体剪切，少数内含子可进行自我剪切。 4. 化学修饰 内部少数腺苷酸的嘌呤碱6位氨基发生甲基化，在剪接之前，由特异的甲基化酶催化修饰的。 真核生物基因组中含有几百个拷贝的rRNA基因，成簇排列。 5.8S、18S、28S rRNA作为一个多顺反子，由RNA聚合酶Ⅰ催化转录,转录生成45S rRNA前体，通过加工产生成熟的5.8S、18S、28S rRNA。 5S RNA单独作为一个顺反子由聚合酶Ⅲ催化转录，基本不需加工。 化学修饰：位置在脊椎动物中高度保守。 三、RNA的剪接 内含子剪切方式： 一）Ⅰ型内含子的剪切（自我剪切） 二）Ⅱ型内含子的剪切（自我剪切） 三）核mRNA内含子的剪切（剪切体剪切） 四）核tRNA内含子的酶促剪接 一）I 型内含子的剪切（自我剪切） 真核生物的细胞器基因，低等真核生物核rRNA基因，细菌和噬菌体的个别基因中存在此剪接方式。 结构特点： 1. 具有中部核心结构（Central core strucature） 2. 内部引导顺序（internal guide seguence IGS） Ⅱ类内含子的剪接