[农学]转录和转录组学transcriptome.ppt

转录和转录组学Thanscription and Transcriptomics 吕社民, M.D., Ph.D. 西安交通大学医学院遗传学与分子生物学系 电话Email: lushemin@mail.xjtu.edu.cn 主要内容 一、核糖核酸的类型、结构和功能 二、RNA的合成 三、真核细胞转录后修饰 四、转录水平的基因表达调控 五、RNA分析 六、转录组学 一、核糖核酸的类型、结构和功能 类型 编码蛋白质：编码RNA和非编码RNA 功能：rRNA, tRNA, mRNA 小RNA (snRNA, snoRNA, scRNA) 2.核糖核酸的结构和功能 4种核苷糖以磷酸二酯键连接的长链, A、U、 C、G；戊糖是核糖。 2.1 mRNA 2.1.1.原核生物mRNA结构的特点： （1）多顺反子； （2） mRNA 5′端无帽子结构，3′端无多聚A尾； （3） mRNA一般没有修饰碱基。 2.2.2.真核生物mRNA结构的特点： （1） 5′端有帽子结构； （2） 大多3′端有多聚A尾； （3）分子中可能有修饰碱基：主要有甲化； （4）分子中有编码区与非编码区。 2.2 tRNA 1.单链小分子； 2.含有稀有碱基或修饰碱基； 3. 5′端总是磷酸化， 5′末端往往是pG； 4. 3′端是CpCpAoH序列； 5.三叶草结构； 6.三级结构是倒L型。 三级结构呈倒L形 2.3 rRNA： 原核生物：70S--由50S和30S 组成 真核生物：80S--由60S和40S 组成 核酶的发现 1982年Cech在研究低等真核生物四膜虫的rRNA加工成熟过程中发现其rRNA前体有自我剪接作用，即酶的作用，故把有催化活性的RNA称核酶。 底物部分含GU，催化部分包括3个茎。1～3个环，含13b保守序列CAAA，AC，AGUC，GUG 核酶的意义 动摇了酶是蛋白质的传统概念。 为地球上生命起源早期可能是先出现RNA提供证据。 为人工合成核酶以破坏某些病原微生物，消除体内有害基因提供理论基础。 2.5 核内不均一RNA（hnRNA） 真核细胞mRNA的前体 加工过程：5′端加帽；3′端加尾；内含子的切除和外显子的拼接；甲基化修饰；核苷酸序列的编辑作用。 2.6 小分子核内RNA（snRNA）： 尿嘧啶含量较高—用U命名（U1---U10） U1 、U2、U4、U5、U6位于核浆内 U3存在于核仁 U7、U8、U9、U10只存在于哺乳动物 2.7 反义RNA： 可与mRNA形成双链，抑制翻译。 2.8 microRNA 调节mRNA的水平 二、RNA的合成----转录(transcription） 指在RNA聚合酶催化下，以DNA为模板，NTP为原料，合成RNA的过程。 转录概述 DNA为模板合成RNA的过程 RNA聚合酶 原料：ATP，UTP，CTP，GTP (NTP) Mg2+，Mn2+ 合成方向：5′→3′ 连接方式：3′,5′-磷酸二酯键 1.1 转录模板 编码链（coding strand） 也称有意义链（sense strand)或Crick链，指不被转录的DNA单链。其碱基序列除有T无U 外，与转录产物RNA相同。 结构基因: 能转录出RNA的DNA区段 不对称转录(asymmetrictranscription） DNA片段（结构基因）转录时，双链DNA中只有一条链作为转录的模板，且模板链并非总在同一条单链上，这种转录方式称为不对称转录。 1.2 原核生物RNA聚合酶（DNA-dependent RNA polymerase，RNA-pol，DDRP ）（1种） 1.2.1.组成 全酶： ?2??′? （核心酶 + ? ） 核心酶 ： ?2??′ 1.2.2.作用 α亚基： 决定那些基因被转录。 β亚基： 催化与模板配对的相邻NTP 以3′, 5′-磷酸二酯键相连。 β′亚基：促进酶与模板链结合，并使 DNA双链打开。 ( 核心酶： 催化RNA链的延长，参与整个过程。) σ亚基： 辨认转录起始位点，并与核心酶 结合成全酶启动转录。 σ70： 辨认一般转录起始点。 σ32： 辨认原核生物热休克基因(hsp)的转录起始点。 　 1.2.3.特点 聚合速率慢，30~50 NTP/s。 无外切酶活性，无校对功能，错误率10-6 。 β亚基可被利福平，利福霉素结合、抑制。 1.3. 模板与酶的辨认结合