2022年2022年教学目的使学生了解原核生物和真核生物的RNA聚合酶 .pdf

《2022年2022年教学目的使学生了解原核生物和真核生物的RNA聚合酶 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年2022年教学目的使学生了解原核生物和真核生物的RNA聚合酶 .pdf（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、课次： 10 教学目的：使学生了解原核生物和真核生物的RNA聚合酶、启动子和终止子, 掌握原核生物和真核生物的 RNA聚合酶、启动子的结构特点及原核生物终止子。重点：原核和真核生物RNA聚合酶的组成和转录特点，启动子的结构特点及原核生物终止子。难点：复习旧课：提问3 人，了解教学效果。导入新课：第五章转录基因表达时以DNA 的一条链为模板合成RNA ，这一过程就是 转录（transcription ） 。所需的酶叫做依 赖 DNA 的 RNA 聚合酶 （ DNA-dependent RNA polynerase ,DDRP） 。转录产生初级转录物为RNA 前体 （RNA precursor ）

2、 ，它们必须经过加工过程变为成熟的RNA ，才能表现其生物活性。细胞中的 RNA 分成三种： mRNA （信使 RNA ） ，tRNA （转运 RNA ）和 rRNA （核糖体RNA ） 。在 DNA 的两条多苷酸链中只有其中一条链作为模板，这条链叫做模板链 （template strand） ，又叫做无意义链。 DNA 双链中另一条不做为模板的链叫做编码链 ，又叫做有意义链，编码链的序列与转录的 RNA 序列相同。第一节转录酶和转录因子RNA 合成的基本特征：5 3 方向；底物三磷酸核苷酸（NTP）不对称转录，以单链DNA 为模板。不需要引物，合成是连续的。一原核生物的RNA 聚合酶大肠杆菌

3、RNA 聚合酶（ RNA polynerase）需要 DNA模板， Mg离子，和 4 种 3- 磷酸核苷（ ATP ，UTP ，CTP和 GTP ） 。RNA pol 和 DNA pol 也有 2 点不同：（1）RNA pol 没有任何校对功能； （2）能起始新的RNA链。细菌 RNA pol 由 5 种多肽亚基组成为2 ；分子量达50 多万，可以合成3 类不同的RNA（ tRNA，mRNA 和 rRNA ） 。其大小和功能如表所示：表 E.coli RNA Pol 的结构和功能亚基基因分子量（ KDa）数目组分可能的功能rpoA 40 2 核心酶酶的连接，装配，决定哪些基因被转录rpoB 1

4、55 1 核心酶与转录全过程有关,和底物（核苷酸）结合rpoC 160 1 核心酶结合 DNA 模板10 1 核心酶rpoD 70 1 因子辨认起始点 , 二 真核生物的RNA 聚合酶真核生物 RNA 聚合酶、和线粒体RNA 聚合酶，分子量大致都在500KD左右，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。表 2 真核生物的R NA 聚合酶种类分布合成的 RNA 类型核仁28s,18s,5.8s rRNAs 核质hnRNA ，SnRNA 核质tRNA ，5sRNA ，SnRNA Mt 线粒体线粒体 RNAs 不同的真核聚合酶对各种抑制剂的敏感性也不同（表）某些常用的转录抑制

5、剂抑制剂靶酶抑制作用利福霉素细菌的全酶与亚基结合，阻止起始名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - 链霉溶菌素细菌的核心酶与亚基结合，阻止延长放线菌素 D 真核 RNA 聚合酶与 DNA 结合，并阻止延长-鹅膏蕈碱真核 RNA 聚合酶、 III 与 RNA 聚合酶结合2.1 真核 RNA聚合酶的结构特点：所有真核 RNA聚合酶都是大分子蛋白质，分子量可达500KDa或更多。它们典型的有8-14 个亚基。RNA pol 的

6、大亚基有一个羧基末端功能区（carboxy-terminal domain CTD） ，它含有一个多次重复的一致序列Tyr-Ser-Pro-Ser-Pro-Ser，这个序列是RNA pol 独有的。此 CTD在 Ser 丝氨酸或 Thr 苏氨酸残基上可高度磷酸化，这个酶带有非磷酸化亚基叫做RNApola，而带磷酸化亚基叫做RNA pol o，CTD参与转录的起始。2.2 线粒体和叶绿体的RNA pol线粒体和叶绿体转录的RNA pol 较小，更类似于细菌的RNA pol 。第二节启动子一 原核生物的启动子启动子（ promoter）是 DNA 分子可以与RNA 聚合酶特异结合的部位，也就是使转

7、录开始的部位。1 启动子（ promoter）的结构不同启动子对RNA 聚合酶的亲和力各不同，根据其合成蛋白质的多少区别为强弱启动子。1.1 转录起始点：多为嘌呤， CAT，A 为起始点1.2 -10 区又称为 Pribnow 盒(原核生物 )。其保守序列为TATAAT（T80A95T45A60A50T96） ，其中 3端的“ T”十分保守。 A.T 较丰富，易于解链。和转录起始位点I 一般相距5-bp。只有少数几个核苷酸的差别。其功能 是: (1) RNA pol 紧密结合部位 ;(2) 形成开放启动复合体；(3) 使 RNA pol 定向转录。1.3 -35序列 又称为Sextama 盒

8、（Sextama box ） ，其保守序列为TTGACA （T82T84G78A65C54A45） ，与 -10序列，相隔16-19bp 。其功能是 : 为 RNA pol 的识别位点。亚基才能识别并结合-35 序列，为转录选择模板链。1.4 -10和-35 之间距离：1 ） -35 和-10 序列相距约16-19bp ， 其距离稳定，过大或过小都会降低转录活性。2）该距离大致是双螺旋绕两圈的长度。这两个结合区是在DNA分子的同一侧面，此酶是结合在双螺旋的一面。3）原核生物亦有少数启动子缺乏这两个序列之一。RNA聚合酶往往不能单独识别这种启动子，而需要有辅助蛋白质的帮助。1.5 启动子附近其他

9、DNA序列：起始位点上游50 到 150bp 之间的序列是启动子的完全活性所必需的。上游序列可以吸引拓扑异构酶，后者可导致结合的局部产生有利于转录起始的超螺旋状态。远离部位序列富有AT ，能增进转录起始的频率。2 原核生物不同基因的启动子的共同特点：（ 1）结构典型，都含有识别（R） ，结合（ B）和起始（ I ）三个位点；（ 2）序列保守，如-35 序列、 -10 序列结构都十分保守；（ 3）位置和距离都比较恒定；（ 4）对 RNA聚合酶的亲和力高低影响转录频率和效率；（ 5）常和操纵子相邻；（ 6）都在其控制基因的5 端；（ 7）决定转录的启动和方向。二真核生物的启动子与原核的启动子的区别

10、：（ 1）多种元件： TATA框， GC框， CATT框， OCT等；（ 2）不同元件的组合情况：位置、序列、距离和方向都不完全相同；（ 3）需转录因子参与转录的全过程。转录因子先和启动子结合，再与 RNA聚合酶形成转录起始复合物，开始转录的过程。2.1 RNApol的启动子通用型启动子（无组织特异性）、结构最复杂、位于转录起始点的上游、有多个短序列元件组成名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - （ 1）帽子位点（ c

11、ap site） ：转录起始位点（ 2） TATA框（ Hogness 框或 Goldberg-Hogness 框）结构特点：位于 30 处一致序列为T82A97T93A85A63 （T37）A83A50（T37）功能：定位转录起始点（类似原核的Pribnow 框）TATA是绝大多数真核基因的正确表达所必需的故也称为选择子（selector）3） CAAT 框（ CAAT box）结构特点：位于 75bp 处，一致序列为GGC/TCAATCT 功能：前两个 G 的作用十分重要( 转录效率 ) ，增强启动子的效率、频率，不影响启动子的特异性?以上三个保守序列在绝大多数启动子中都存在（ 4） GC

12、 框 （GC box）位于 90 附近，较常见的成分，核心序列为GGGCGG，可有多个拷贝，也可以正反两方向排列（ 5）其他元件，八聚核苷酸元件（octamer element OCT元件）：一致序列为 ATTTGCAT KB元件：一致序列为 GGGACTTTCC ATF元件：一致序列为 GTGACGT 还有一些位于起始点下游的相关元件(6) 起始子（ initiator，Inr ） ：位于起始点 -3 +5 Py2CAPy5 构成，可能提供RNA pol 识别。当有的基因缺少TATA框时，可能由Inr 来替代它的作用，无论 TATA是否存在， Inr 对于启动子的强度和起始位点的选择都是十分

13、重要的。2 RNA pol启动子RNA pol 的启动子由两部分序列构成：核心启动子 （core promoter ）或 核心元件 （core element ） ，位于起始位点的前后，从-45 到+20，负责转录的起始。上游控制元件（upstream control element，UCE ） ，从 -180 延伸到 -107 ，此区可增加核心元件的转录起始的效率。这两个区域都有一个特殊的成份，就是G.C 丰富区（ G.C 含量达 85% ） 。3 Pol 启动子的结构及起始RNA pol 启动子负责tRNA,5SrRNA ，某些 SnRNAs 的转录，这三类基因的启动子结构不同。基因内启动

14、子：如 5S RNA 和 tRNA，位于起始位点的下游的转录区内，因此也称为下游启动子（ downwtream promoter）或基因 内启动子 （intragenenic promoter）或称为 内部控制区 （internal contron regin ,ICR） 。又分为两类：型 内部启动子含有两个分开的boxA 和 boxC 序列。而 型 内部启动子含有两个分开的 boxA 和 boxB。RNA pol 的三种类型启动子的结构如图 5-2 所示。 167 页基因外启动子： 如 snRNA 基因的启动子， 包含有 3个上游元件， 为 TATA 框、 次近端序列元件 （proximal

15、 sequence element, PSE）和八聚体OCT元件。第三节终止子一 原核生物的终止子(terminator)终止子的作用是在DNA 模板的特异位点处终止RNA 的合成。两种不同的终止子：1 强终止子 / 内部终止子 / 不依赖 因子 的结构 特征 ：(1)具有一个反向重复序列，由它转录出mRNA 可形成茎环结构，可阻止RNA pol 的前进；（2）茎的区域富内含G-C，使茎环不易解开；(3) 强终止子 3端上有 6 个 U，由于它和模板形成的连续U-A 配对较易打开，从而便于释放出RNA 。2 依赖 因子的终止序列中，也没有固定的特征，不都能形成稳定的发夹；在茎中的G 、C含量少

16、，茎环易打开。在其3 端也没有寡聚U。因子 46Kda 的蛋白， 6 聚体（ 275KDa）存在。 因子具有依赖RNA的 ATPase活性和解旋酶活性。其功能是作为RNA pol 的一种辅助因子，当其浓度为RNA pol 浓度的 10% 时在体外可发挥最高的活名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - 性。因子作用机制的可能性：1 因子与新生RNA 链结合，延着RNA 移动，并可能用ATP 放出的能量将RNA 链从酶和模板

17、中释出。比RNA pol 沿 DNA 移动要快。2 因子可能与RNA 聚合酶结合，接触RNA-DNA 杂合链、并导致其解链，而将聚合酶和RNA 解离下来。二 真核生物的终止子真核生物由于RNA 转录后很快就进行了加工，因此很难确定原初转录物的3末端。爪蟾 5sRNA 的 3末端有 4 个 U，它们前后的序列为富含GC 的序列，这是所有真核生物RNA聚合酶转录的终止信号。这种序列特征高度保守，从酵母到人都很相似。RNA 聚合酶 I 的转录终止信号是18bp, RNA 聚合酶 II 还不清楚是否有明确的终止元件。归纳小结：原核和真核生物RNA聚合酶，启动子、终止子。布置作业：问答题1.亚基的主要作

18、用是什么？2.真核生物RNA 聚合酶有何功能特点？3.概括典型原核生物启动子的结构和功能。教学后记：课次： 11 教学目的： 使学生了解原核生物和真核生物的转录机制、原核生物转录产物的加工，掌握真核生物RNA聚合酶 II的转录因子的作用特点。重点：真核生物RNA聚合酶 II 的转录因子的作用特点。难点：转录起始的过程复习旧课：提问3 人，了解教学效果。导入新课：第四节转录的机制转录可分为三个阶段：起始，延伸和终止。一 转录的起始1 原核生物转录的起始1 当 RNA 聚合酶的亚基发现其识别位点时，全酶就与启动子的-35 区序列结合形成一个封闭的启动子复合物。2 由于全酶分子较大，其另一端可在到-

19、10 区的序列，在某种作用下，整个酶分子向-10 序列转移并与之牢固结合，在此处发生局部DNA12-17bp 的解链，形成全酶和启动子的开放性复合物。3 酶移动到转录起始点，在开放性启动子复合物中转录起始位点和延长位点被相应的rNTP 核苷酸前体充满，在RNA 聚合酶 亚基催化下形成RNA 的第一个磷酸二酸键，表示了RNA 转录开始。4 在第一个核苷酸形成时因子从全酶解离下来，靠核心酶在DNA 链上向下游滑动，而脱落的因子与另一个核心酶结合成全酶反复利用。2 真核生物转录的起始2.1 RNA pol 的转录起始转录因子与RNA聚合酶形成转录起始复合物，共同参与转录起始的过程。普遍转录因子， 或

20、者是基本因子TFX， 存在于所有启动子起始的RNA合成过程中。 它们与 RNA聚合酶共同组成转录起始复合物，转录才能在正确的位置上开始。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - 表 人类 型基因的转录因子因子分子量功能RNAPol10K 依赖模板合成RNA TF A 12, 19, 35K 稳定 TFD和 DNA的结合，激活TBP亚基TF B 33K 结合模板链（ -10 +10） ，起始Pol 结合，和TFE/F 相互

21、作用TF D TBP, 30K TAFs TBP亚基识别TATA ，将聚合酶组入复合体中，TAFs 识别特殊启动子TF E 34K( ),57K() 结合在 Pol的前部，使复合体的保护区延伸到下游TF F 38, 74K 大亚基具解旋酶活性（RAP74 ）, 小亚基（ rap38 ）和 Pol结合，介导其加入复合体TF H 具激酶活性， 可以磷酸化PolC端的 CTD ，使 Pol 逸出，延伸TF I 120K 识别 Inr ，起始 TFF/D 结合TF J 在 TF F后加入复合体，不改变DNA的结合方式TF S RNA合成延伸(1) 第一步是原称为TFD 的转录启动因子和TATA框结合形

22、成复物体，为RNA pol 指明结合位置。(2) TF A的参与使TFD和 TATA框结合得更稳定。(3) TF B在起始点邻近区域，从-10 到+10 可以部分地保护模板链，还可以使TFE/F 相互作用。(4) TFF 的大亚基 RAP74 ，具有 ATP-依赖性 DNA解旋酶活性，和起始时DNA链的熔解有关。小亚基是 RAP38 ，和细菌的 因子有部分同源，紧密地和RNA pol 结合。 RNA Pol结合位点在模板链上达到下游 +15，在非模板链上达到+20，其长度贯穿了整个复合体，上游也被其保护了。(5) TR E结合在 pol 的前部，使复合体的保护区延伸到下游双链的+30 处。(6

23、) TRH和 TRJ 在 TRF之后也加入复合体中，但并不改变DNA的结合方式。 TFH具有激酶活性，可以磷酸化RNA pol 尾巴上的CTD ，CTD的磷酸化使pol 从转录因子中释放出来，这样就能离开启动子开始延伸。这一起始过程和细菌RNA pol 催化的反应是相似的。在没有 TATA框的启动子上起始何发生呢？这种起始同样需要一些基本的转录因子，其中也包括TF D。TFD可能带有一个或多个TAFs来直接识别Inr ，并与之结合。2.2 RNA 聚合酶 I 转录起始核心启动子（ core promoter） ，负责转录的起始。上游控制元件（upstream,control element U

24、CE） ，可增加核心元件的转录起始的效率。这两个区域都有G.C丰富区（ G.C 含量达 85% ） 。RNA pol 需要 2 种辅助因子： UBF1 （上游结合因子1）和 SL1 因子。UBF1是一个单链多肽，它可以特异的和核心启动子和上游控制元件UCE的 G.C 丰富区结合。 UBF1和 RNA pol 可在异源模板上发挥功能。SL1 含有 4 个蛋白， 其中之一称TBP ，TATA框结合蛋白，也是pol 和 pol 起始时所需的一种蛋白质因子。 SL1 在起始转录时具有种的特异性。SL1 的行为与细菌的因子相似，其初步功能可能是保证 RNA聚合酶能位于起始位点的合适位置上。2.3 RNA

25、 聚合酶 III的转录起始表 RNA pol 启动子的转录因子的结构和功能因子结构功能TF A 38Kda,有 9 个锌指结合于 1 型内部启动子 (5sRNA基因 )的 C框，使 C 结合在 C框下游，辅助 B 定位结合TF B 含 TBP和另外二种蛋白定位因子，使Pol 结合在起始位点上TF C 含A和 B，有 5 个亚基A 结合 A框，起启动子的作用；B结合 型内部启动子(tRNA 基因 ) 的B框，起增强子的作用。辅助 B 定位结合T D 含 TBP亚基结合 TATA框，确定选择Pol名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -

26、- - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - PBP 次近端结合蛋白可能和 D一道辅助 B 定位结合的另一途径只有 TFB 才是 pol 所必需的起始因子。TFB的功能是作为一个“定位因子 ” （positioning factor） ，负责 RNA pol 结合正确位置上。TF A和 TFC仅是一种 装配因子 （assembly factor） ，它们的作用是辅助TF B 结合到正确的位置上。TFB 在启动子上结合在pol 的前方，本身并不能和DNA结合。需要依靠A、 C 协助，形成一种前起始复合体结合在特异位点上，然后再

27、直接和pol 结合。总之，无论哪一种启动子，TBP都是起始复合物的组成部分，与 RNA pol 的相互作用中发挥共同的作用。通过不同机制是聚合酶结合在各种类型的启动子上。二 转录的延伸第一个碱基加上后延伸开始，聚合酶不断前移，起始因子脱离聚合酶，而一些延伸因子与聚合酶复合物结合。整个转录过程中产生的RNA 分子与 DNA 模板形成大约12bp 长的 RNA-DNA杂交区。在 RNA 链离开模板时，此杂交区即复原，同时两条DNA 链即又重复螺旋化。转录速度大约是每秒钟30-50 个核苷酸。三 转录的终止（Termination) 原核生物的终止子强终止子，也称为内部终止子。弱终止子，又称为依赖性

28、终止子。抗终止作用：因子的作用被抵消，使得RNA聚合酶通过终止子继续转录后面的基因。抗终止作用不是更替启动子，而是转录的继续延伸。噬菌体基因表达存在抗终止作用。真核生物的RNA大部分都要经过加工， 包括剪切和加上poly(A) ， 因此对于其终止的情况了解很少，只有少数的例子搞得比较清楚。第五节转录产物的后加工一 原核生物转录产物的后加工转录后的加工（posttranscriptional modification）是指将各种前体RNA分子加工成成熟的各种 RNA 。顺反子 ：与多肽链相对应的DNA 片段连同启动部位和终止部位。一次转录下来的mRNA 可以含有一个顺反子或是有多个顺反子。原核生

29、物 mRNA 的寿命比 tRNA 、rRNA 的短，象细菌的mRNA 半衰期只有几分钟。mRNA 很容易从5 -P 降解，有些生物的mRNA5 -P 端被修饰，保护，而不易降解。tRNA 和 rRNA 都不是最初的转录产物，这是由于：(1)它们的 5端都是单磷酸，而原始的转录产物5应是三磷酸；(2)分子比初始转录物小；(3)tRNA 含有特殊的碱基，这些碱基只有通过一些化学修饰才可以得到。1 rRNA 的加工大肠杆菌的rRNA 有三种： 16S，23S 和 5S。原核生物 rRNA 转录后加工，包括：rRNA 前体被大肠杆菌RNase，RNaseE 等剪切成一定链长的 rRNA 分子； rRN

30、A 在修饰酶催化下进行碱基修饰；rRNA 与蛋白质结合形成核糖体的大、小亚基。2 tRNA 的加工1）剪切、修剪和剪接：剪切：E.coli 中 的 RNA 酶 P，是一种 tRNA 内切核酸酶，负责切割所有tRNA 分子的 5端。RNA 酶 P 由蛋白质和RNA 二者组成，分子中RNA 有 375 个碱基长 (约 130KD) ；而蛋白质组分要小得多，大约只有20KD 。RNA 和蛋白质这两个组分对RNA 酶 P 的催化活性似乎都是必须的。RNA 酶 D，为外切酶，能从RNA 的 3端一个一个地切去碱基，以产生tRNA 的真正的3端。RNA 酶 ，外切核酸酶，它能够将tRNA 完全分解完。RN

31、A 酶 F 是内切酶，作用在3端，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - 作用于 rRNA 的 RNA 酶 III 和 RNA 酶 E 对 tRNA 的加工也有一定的作用，但不是必须的。拼接：经过剪切后的tRNA 分子还要在 拼接酶 作用下，将成熟tRNA 分子所需的片段拼起来。2） 核苷修饰tRNA 甲基转移酶是一种修饰酶，催化嘌呤生成甲基嘌呤如AmA,G mA，使得tRNA 分子中出现稀有碱基。3）3末端加上CCA

32、 ：在核苷酸转移酶作用下，3-末端除去个别碱基后，换上tRNA 分子统一的CCA-OH 末端。在细菌中有两种tRNA前体：型 分子有 CCA三联体在其3端，作3修复的信号和最后的界线。型分子 没有 CCA序列如某些噬菌体编码的，需要后加上CCA 。3 原核前体mRNA 的加工原核生物的mRNA 很少经过加工，由于转录和翻译偶联，一般情况下一边转录一边就进行翻译，中间没有可加工的间歇时间。但在少数情况下多顺反子mRNA 先被内切酶切成较小的单位再作为翻译的模板。归纳小结：原核和真核生物RNA转录起始、延伸和终止，原核生物转录产物tRNA和 rRNA的加工。布置作业：问答题：1.阐述原核生物的转录

33、终止。2.真核生物RNA 聚合酶 II 的转录起始过程如何？3.列举原核生物和真核生物转录的差异。4.哪些转录因子含有TBP？为什么它们被称为定位因子？教学后记：课次： 12 教学目的：使学生了解真核生物转录后加工、掌握真核生物mRNA 加工和内含子的剪接。重点：真核生物mRNA 加工和内含子的剪接。难点：内含子的剪接机制复习旧课：提问3 人，了解教学效果。导入新课：二 真核生物的转录后加工1 rRNA 转录后加工真核生物的18S， 5.8S 和 28S rRNA 基因是串联在一起形成一个转录本，初始转录本为45S前体，5sRNA前体独立于其他三种rRNA的基因转录。从中间产物的大小来看rRN

34、A 前体的加工可能有多种途径。Hela （人类）细胞和 L （鼠）细胞中 rRNA的加工途径：2 tRNA 转录后的加工修饰真核 tRNA 的基因和原核不同：(1)真核的前体分子tRNA 是单顺反子，但成簇排列，基因间有间隔区; (2)真核 tRNA 基因一般都比原核tRNA 基因多得多 ;；(3)5端全有单磷酸核苷酸，表明已被加工过；(4)tRNA 的前体分子中含有内含子。真核 tRNA 的加工和原核相似，刚转录生成的tRNA 前体一般无生物活性，需要进行剪切和拼接；甲基修饰；3 -OH 连接 -ACC 结构。但也有区别：增加了剪接内含子的过程；都要加CCA 。名师资料总结 - - -精品资

35、料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - 3 真核 mRNA 的加工和成熟1） 在 5 端加帽5 端都有一个m7G-PPNmN 结构，该结构被称为甲基鸟苷的帽子。O 型为 m7GpppN；I 型为 m7-GpppN1mp ，即转录出的mRNA 的第一位碱基也被甲基化(C2 甲基化 )；II 型为 m7GpppN1mpN2mp ，即 mRNA 的第一个碱基和第二个碱基均被甲基化。5 端帽子结构的重要性：a. 是 mRNA 做为翻译起始的必要的结构，供

36、IF（起始因子） 和核糖体对mRNA 的识别提供了信号，b. 这种帽子结构还可能增加mRNA 的稳定性 ，保护 mRNA 免遭 5 外切核酸酶的攻击。c. 有助于 mRNA 越过核膜，进入胞质；2） 在 3 端加尾大多数的真核mRNA 都有 3 端的多聚尾巴（A) ，多聚（ A)尾巴大约为200bp。大多数真核基因的3 -端有一个 AATAA 序列， 这个序列是mRNA3 -端加 polyA 尾的信号。 靠核酸酶在此信号下游10-15 碱基外切断磷酸二酯键，在 polyA 聚合酶催化下， 在 3 -OH 上加上 100-200 个 A碱基。关于 polyA 尾巴 的功能 ：mRNA 从细胞核转

37、送到细胞质有关。对 真核 mRNA 的翻译效率具有某种作用 ，并能 稳定 mRNA 结构，保持一定的生物半衰期。3）甲基化修饰4) 切除内含子第六节RNA 的拼接1 割裂基因（ split gene ）即不连续基因（interrupted gene） ，是指编码某一RNA 的基因中有些序列并不出现在成熟RNA 的序列中，成熟RNA 的序列在基因中被其他的序列隔开，这些序列称为介入序列，又称 内含子（ intron） 。被内含子隔开的出现在成熟RNA 中的序列称为外显子（ exon） 。RNA 剪接 （RNA splicing ） ：一个基因的外显子和内含子共同转录在一条转录产物中，然后将内含子

38、去除而把外显子连接起来形成成熟的RNA 分子的过程。2 内含子的分类内含子上游的剪接点称为5剪接点或左剪接点，在有些内含子中，含有4 个重复的保守序列，1012 个碱基。 4 个保守序列构成一种二级结构，称为 中部核心结构。类内含子 : 含有中部核心结构：细胞器基因核基因类内含子 : 不含有中部核心结构：细胞器线粒体基因核基因类内含子 : 具有GUAG 特征的边界序列：核基因 mRNA 前体tRNA 基因的内含子：位于 tRNA 的反密码环上3 RNA 的剪接基本有三种方式：方式一：由剪接装置完成（核mRNA 内含子）：可供识别的特异序列，剪接装置由多种蛋白质和核蛋白组成；方式二：自我剪接（两

39、类内含子、） ：形成特定的二级结构，RNA 具有催化剪接的能力；方式三：需要蛋白质酶参与的剪接（酵母tRNA ）前两种剪接都属于转酯反应。一 I 类类含子的剪接(一 )I 类内含子的结构特点是：1. 其边界序列为5U-G 3；2. 内含子中具有 中部核心结构（Central core strucature）内部引导序列（internal guide seguence IGS ） ：由六个 nt 组成， GGAGGG （四膜虫）。位于内含子中可与外显子配对的序列。(二) I 类内含子的剪接机制第一步：游离 G 发动的转酯反应：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -

40、- - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - G 的 3 -OH 攻击内含子的5 剪接点， G- 内含子、左外显子（有游离3 OH ）第二步：游离外显子（左）发动的转酯反应左外显子的3 -OH 攻击 3 剪接点，同时释放线状的内含子，形成成熟RNA 分子，释放出的内含子可继续进行转酯反应而形成环状?共发生三次转酯反应，前两次转酯反应是紧密偶联的二 类类含子的剪接(一 )结构特点（ 1） 边界序列为5 GUGCG ,YnAG ，符合 GT-AG 法则。（2）二级结构 。二级结构的形成使两个并列的

41、功能区靠近。功能区5 和功能区6 被 2 碱基隔离开。功能区 6 含有 1 个不配对A 残基，其上带有2-OH 首先进行转酯反应。（ 3）分支点顺序 （branch-point seguence）在内含子的3，也就是在第6 功能区有一6-12nt 保守序列，在哺乳动物中为YNCUR AY。分支点顺序可和上游序列互补，形成茎环，但A 不配对。(二 )剪接机制类内含子的剪接需镁离子的存在。三 . 核 mRNA 的剪接核 mRNA 剪切过程和类内含子十分相似，必需依赖于snRNP（U1，U2，U4，U5，U6）的帮助才能形成剪接体，进行自我剪接。(一) 结构特点1. 边界顺序：其边界序列是完全符合G

42、U-AG 法则。2. 分枝点顺序：它和类内含子相似也具有分枝点顺序。位于内含子3端上游18-40nt 处，序列为 Py80NPy87Pu75APy95其中 A 为百分之百的保守，且具有2-OH。3. 内含子5端有一保守序列（5GUAAGUA3 ）可以和U1 snRNA 的 5端的保守顺序3CAUUUCAU5互补。(二)剪接机制1 剪接装置：1）核蛋白： snRNPs （U1，U2， U5、U4、U6） ；由 snRNA 和蛋白质组成，scRNA：2）剪接因子：大量的蛋白，如U2AF 。作用：直接参与剪接；提供特定的结构；四 酵母 tRNA 的剪接1 内含子的特点：1）位置相同，都在反密码子环的

43、下游3 ；2）内含子和反密码子配对形成茎环。3）不同 tRNA 的内含子长度和序列各异，14 至 46bp。2 剪接过程第一步：内切酶切断磷酸二酯键，不需要ATP；第二步： RNA 连接酶连接形成熟的tRNA 分子，需要 ATP 的参与。表 几种不同内含子剪接反应的区别酵母 tRNA I 类内含子类内含子核 mRNA 前体边界顺序无5 U-G35 GU-AG 35 GU-AG 3特殊顺序C（茎上） G(环上) 内部引导顺序分支点顺序分支点顺序,5 外显子顺序二级结构茎环构象核心结构5、6 功能区连接体基因外的成分内切酶，连接酶GTP ，镁离子镁离子U1U2,U4,U5,U6 能量要求ATP 不

44、不ATP 中间型分子半分子 tRNA 环状 L-19 IVS 套索套索归纳小结：真核生物RNA转录后加工，真核生物mRNA 加工和内含子的剪接。布置作业：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - 问答题：1 真核生物mRNA 转录后加工包括哪些内容？2 简述真核生物mRNA 内含子的剪接机制教学后记：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - -