RNA的生物合成-转录药学.ppt

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1、第十一章第十一章 RNA的生物合成的生物合成转录转录RNA的生物合成包括的生物合成包括RNA转录转录 生物体以生物体以DNA为模板合成为模板合成RNA的过程的过程 称为称为转录转录或基因转录。或基因转录。RNA复制复制 某些某些RNA病毒传递遗传信息的方式病毒传递遗传信息的方式第一节第一节 RNA转录体系转录体系n DNA模板模板n 四种四种NTPn RNA聚合酶聚合酶n 某些蛋白因子某些蛋白因子n 必要的无机离子必要的无机离子一、一、DNA是是RNA转录的模板转录的模板（一）转录是不对称的（一）转录是不对称的 *不是细胞内不是细胞内DNA全长都转录全长都转录*转录时转录时一条一条DNA链起转

2、录生成链起转录生成，称，称模板链模板链(template strand)(template strand)，或称有意义链或称有意义链与其互补的与其互补的DNA链无转录活性称链无转录活性称编码链编码链(coding strand)(coding strand)，或称反意义链。，或称反意义链。编码链与编码链与RNA的序列完全相同，只是的序列完全相同，只是T换成换成U DNA双链中包含许多基因，而各基因的双链中包含许多基因，而各基因的模板链不全在同一条链上，这种现象称为模板链不全在同一条链上，这种现象称为不不对称转录对称转录。即：即：（1）DNA双链中一条转录时，另一条链不双链中一条转录时，另一条链

3、不 被转录；被转录；（2）模板链并非永远在同一条链上。）模板链并非永远在同一条链上。55553333（二）可转录的（二）可转录的DNA一个区段为一个转录单位一个区段为一个转录单位53转录单位转录单位调节组件调节组件结构基因结构基因启动子启动子调节基因调节基因操纵基因操纵基因可转录出可转录出RNA的区段的区段启动子启动子(promotor)：是转录起始点之前的一段核苷酸序列，是是转录起始点之前的一段核苷酸序列，是RNA聚合酶识别和结合的部位，又称启动基因。聚合酶识别和结合的部位，又称启动基因。*原核生物启动子原核生物启动子：-35区区-10区区+1转录方向转录方向终止位点终止位点35*真核生物启

4、动子真核生物启动子：核心启动子：核心启动子：TATA盒、起始子盒、起始子(initiator)近侧序列元件：近侧序列元件：GC盒、盒、CAAT盒、盒、OCT盒等盒等RNA二、二、RNA聚合酶是转录的主要酶聚合酶是转录的主要酶 RNA聚合酶聚合酶即即DNA指导的指导的RNA聚合酶聚合酶 (DNA directed RNA polymerase,DDRP)模板：模板：单链单链DNA原料：原料：4种种NTP产物：产物：RNA（一）（一）RNA转录的化学反应转录的化学反应NTP(NMP)n+ppiRNA聚合酶聚合酶（二）（二）RNA聚合酶具有多种功能聚合酶具有多种功能*53聚合活性聚合活性*解旋解链酶

5、的活性解旋解链酶的活性使核苷酸通过磷酸二酯键依次聚合使核苷酸通过磷酸二酯键依次聚合将模板将模板DNA链解开一小段（链解开一小段（20个碱基对）个碱基对）-缺乏缺乏35外切酶活性，无校读功能外切酶活性，无校读功能全酶：全酶：五个亚基（五个亚基（2）组成组成 2 称为称为核心酶核心酶 参与参与RNA链的链的延长延长 亚基亚基称为称为起始因子起始因子 辨认启动子，协助转录辨认启动子，协助转录起始起始（三）原核生物的（三）原核生物的RNA聚合酶聚合酶参与核心酶的组装参与核心酶的组装抗结核菌药抗结核菌药抗结核菌药抗结核菌药利福霉素利福霉素利福霉素利福霉素可可可可抑制抑制原核生物原核生物转录：转录：与与

6、亚基非共价结合，阻止第一个亚基非共价结合，阻止第一个NTP的进入的进入结合底物并催化形成磷酸二酯键结合底物并催化形成磷酸二酯键催化活催化活性中心性中心（hnRNA)、snRNAsnRNA RNA聚合酶聚合酶I、II、III （四）真核生物的（四）真核生物的RNA聚合酶聚合酶第二节第二节 RNA RNA转录的基本过程转录的基本过程三个阶段：三个阶段：起始起始 延长延长 终止终止以原核生物为例：以原核生物为例：一、链的起始一、链的起始 因子因子辨认启动子并与辨认启动子并与核心酶核心酶结合为结合为全酶全酶识别转录起始点识别转录起始点RNA聚合酶将聚合酶将DNA局部解链局部解链17bp，*起始点，起始

7、点，RNA聚合酶催化聚合酶催化2个个NTP按碱基按碱基 配对原则以氢键结合于配对原则以氢键结合于DNA模板，模板，生成生成 第第1个磷酸二酯键个磷酸二酯键*通常转录开始即通常转录开始即5端是端是pppA或或pppG*RNA聚合酶全酶聚合酶全酶-DNA-pppGpN-OH-3 称为转录起始复合物称为转录起始复合物*转录起始转录起始不需要引物不需要引物*转录开始后，转录开始后，因子脱落并可反复利用因子脱落并可反复利用 由核心酶催化由核心酶催化 RNA链延长链延长方向方向5 3二、链的延长二、链的延长核心酶核心酶三、链的终止三、链的终止原核生物转录终止方式：原核生物转录终止方式：1、不依赖、不依赖

8、因子的终止因子的终止富含富含CG的发夹结构的发夹结构(terminaor)终点的寡聚终点的寡聚U *六聚体，六聚体，50kD，有依赖，有依赖RNA的的ATP酶活性，酶活性，是一种是一种RNA-DNA解旋酶。解旋酶。*识别识别新生新生RNA链链上的终止信号，使上的终止信号，使RNA-DNA 双螺旋解开，释放双螺旋解开，释放RNA，并和，并和RNA聚合酶一聚合酶一 起脱落。起脱落。2、依赖、依赖 因子的终止因子的终止 因子因子因子因子（终止因子，（终止因子，termination factor）第三节第三节 RNA转转录后的加工过程录后的加工过程真核：真核：有核，断裂基因，需加工，有核，断裂基因，

9、需加工，才成为有生物功能的才成为有生物功能的RNA，即即RNA的成熟过程。的成熟过程。原核：原核：无核，连续基因，很少加工无核，连续基因，很少加工转录产物在原核和真核生物的去路：转录产物在原核和真核生物的去路：一、信使一、信使RNA(mRNA)的加工的加工真核细胞的真核细胞的 mRNA是由其前体是由其前体hnRNA加工而成加工而成1、剪接剪接剪接剪接(splicing)*剪内含子，接外显子剪内含子，接外显子 *选择性剪接产物不同选择性剪接产物不同2、55端加端加端加端加mm7 7GTP“GTP“帽帽帽帽”3、33端加端加端加端加polyA“polyA“尾尾尾尾”4、碱基的修饰、碱基的修饰5、R

10、NA的编辑与的编辑与RNA沉默沉默二、转运二、转运RNA(tRNA)的加工的加工1、切去、切去5端部分核苷酸端部分核苷酸2、切去、切去3端几个核苷酸，加入端几个核苷酸，加入CCA末端末端3、含多个、含多个tRNA 前体的剪切前体的剪切4、碱基的修饰、碱基的修饰三、核蛋白体三、核蛋白体RNA(rRNA)的加工的加工1、rRNA的剪切的剪切2、碱基的修饰、碱基的修饰第四节第四节 核酶核酶具有催化功能的具有催化功能的RNA1982年，美，年，美，Thomas Cech，四膜虫的四膜虫的rRNA存在自我剪接存在自我剪接*核酶：核酶：具有催化功能的具有催化功能的RNA（ribozyme)。*核酶发现的意

11、义：（自学）核酶发现的意义：（自学）十一章作业十一章作业一、简答一、简答 1、简述、简述mRNA转录后加工的方式。转录后加工的方式。2、简述何为模板链和编码链？、简述何为模板链和编码链？二、论述二、论述 从模板、原料、产物、碱基配对、聚合酶从模板、原料、产物、碱基配对、聚合酶 等方面列表比较复制和转录的异同点。等方面列表比较复制和转录的异同点。复复 制制转转 录录原料原料dNTP(N=A.T.C.G)dNTP(N=A.T.C.G)NTP(N=A.U.C.G)NTP(N=A.U.C.G)模板模板DNADNA双链双链DNADNA的一条链的一条链产产物物DNADNA三种三种RNARNA方向方向55端

12、端33端端55端端33端端方式方式半保留复制半保留复制不对称转录不对称转录配配对对A-T;C-GA-T;C-GA-U;T-A;C-GA-U;T-A;C-G主要主要酶酶及及因子因子DDDP,DDDP,拓扑异构酶，拓扑异构酶，解链酶，引物酶，解链酶，引物酶，DNADNA连接酶，连接酶，SSBSSBDDRP,DDRP,因子等因子等产产物物加工加工无无剪接、修饰等剪接、修饰等1、转录的模板、转录的模板2、原核生物的、原核生物的RNA聚聚合酶的组成及主要作用合酶的组成及主要作用3、转录延伸的方向、转录延伸的方向4、转录终止的方式、转录终止的方式掌握内容掌握内容1、原核生物的启动子、原核生物的启动子2、参与转录的体系、参与转录的体系3、不对称转录概念、不对称转录概念4、模板链与编码链概念、模板链与编码链概念5、转录后的加工、转录后的加工 熟悉内容熟悉内容