RNA的生物合成精选课件.ppt

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1、目目 录录关于RNA的生物合成第一页，本课件共有103页目目 录录转录转录 (transcription)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 。转转录录RNADNA 第二页，本课件共有103页目目 录录复制和转录的区别复制和转录的区别 第三页，本课件共有103页目目 录录参与转录的物质参与转录的物质原料原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板模板:DNA酶酶:RNA聚合酶聚合酶(RNA polymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子其他蛋白质因子第四页，本课件共有103页目目 录录模板和酶模板和酶Templates and Enzymes第一节第一节第

2、五页，本课件共有103页目目 录录一、转录模板一、转录模板 lDNA分分子子上上转转录录出出RNA的的区区段段，称称为为结结构构基基因因(structural gene)。lDNA双双链链中中按按碱碱基基配配对对规规律律能能指指引引转转录录生生成成RNA的的一一股股单单链链，称称为为模模板板链链(template strand)，相相对对的的另另一股单链是一股单链是编码链编码链(coding strand)。第六页，本课件共有103页目目 录录5GCAGTACATGTC 33 c g t g a t g t a c a g 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C编

3、码链编码链模板链模板链mRNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译第七页，本课件共有103页目目 录录5 5 3 3 3 3 5 5 模板链模板链编码链编码链编码链编码链模板链模板链结构基因结构基因转录方向转录方向转录方向转录方向第八页，本课件共有103页目目 录录不对称转录不对称转录(asymmetric transcription)在在DNA分子双链上某一区段，一股链用作模板分子双链上某一区段，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录指引转录，另一股链不转录；模板链并非永远在同一条单链上。模板链并非永远在同一条单链上。第九页，本课件共有103页目目 录录二、二、RNA聚合酶聚合酶（一）原核生物的（一

4、）原核生物的RNA聚合酶聚合酶第十页，本课件共有103页目目 录录核心酶核心酶(core enzyme)全酶全酶(holoenzyme)第十一页，本课件共有103页目目 录录RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合聚合酶全酶在转录起始区的结合 第十二页，本课件共有103页目目 录录（二）真核生物的（二）真核生物的RNA聚合酶聚合酶 第十三页，本课件共有103页目目 录录三、模板上酶的辨认、结合三、模板上酶的辨认、结合原原核核生生物物一一个个转转录录区区段段可可视视为为一一个个转转录录单单位位，称称为为操操纵纵子子(operon)，包包括括若若干干个个结结构构基基因因及及其上游其上游(upstream

5、)的的调控序列调控序列。5 3 3 5 结构基因结构基因调控序列调控序列RNA-polRNA聚合酶结合模板聚合酶结合模板DNA的部位，称为的部位，称为启动启动子子(promoter)。第十四页，本课件共有103页RNA聚合酶聚合酶保护法保护法目目 录录第十五页，本课件共有103页目目 录录开始转录开始转录T T G A C AA A C T G T-35 区区(Pribnow box)T A T A A T Pu A T A T T A Py-10 区区1-30-5010-10-40-205 3 3 5 原核生物启动子保守序列原核生物启动子保守序列RNA-pol辨认位点辨认位点(recogni

6、tion site)5 5 RNA聚合酶保护区聚合酶保护区结构基因结构基因3 3 第十六页，本课件共有103页目目 录录 TATA盒盒 CAAT盒盒 GC盒盒 增强子增强子 顺式作用元件顺式作用元件 结构基因结构基因-GCGC-CAAT-TATA转录起始转录起始真核生物启动子保守序列真核生物启动子保守序列第十七页，本课件共有103页目目 录录转录过程转录过程The Process of Transcription 第二节第二节 第十八页，本课件共有103页目目 录录（一）转录起始（一）转录起始转录起始需解决两个问题：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聚合酶必须

7、准确地结合在转录模板的起始区域。始区域。2.DNA双链解开，使其中的一条链作为转录双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。的模板。一、原核生物的转录过程一、原核生物的转录过程第十九页，本课件共有103页2.DNA双链解开双链解开1.RNA聚合酶全酶聚合酶全酶(2)与模板结合与模板结合 3.在在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物转录起始复合物RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH 3 转录起始复合物转录起始复合物:5-pppG-OH +NTP 5-pppGpN-OH 3 +ppi转录起始过程转录起始过程第二十页，本课件共有103页

8、目目 录录（二）转录延长（二）转录延长1.亚基脱落，亚基脱落，RNApol聚合酶核心酶变构，与聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着模板结合松弛，沿着DNA模板前移；模板前移；2.在在核心酶核心酶作用下，作用下，NTP不断聚合，不断聚合，RNA链不链不断延长。断延长。(NMP)n +NTP (NMP)n+1 +PPi第二十一页，本课件共有103页转录空泡转录空泡(transcription bubble)：RNA-pol（核心酶）（核心酶）DNA RNA目目 录录第二十二页，本课件共有103页目目 录录第二十三页，本课件共有103页目目 录录5 3 DNA原核生物转录过程中的羽毛状现象原核生物

9、转录过程中的羽毛状现象核糖体核糖体RNARNA聚合酶聚合酶第二十四页，本课件共有103页目目 录录依赖依赖Rho()因子的转录终止因子的转录终止非依赖非依赖Rho因子的转录终止因子的转录终止（三）转录终止（三）转录终止指指RNA聚聚合合酶酶在在DNA模模板板上上停停顿顿下下来来不不再再前前进，转录产物进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。链从转录复合物上脱落下来。分类分类第二十五页，本课件共有103页目目 录录A T P1.依赖依赖 Rho因子的转录终止因子的转录终止第二十六页，本课件共有103页目目 录录2.非依赖非依赖 Rho因子的转录终止因子的转录终止DNADNA模模板板上上靠靠近

10、近终终止止处处，有有些些特特殊殊的的碱碱基基序序列列，转转录录出出RNARNA后后，RNARNA产产物物形形成成特特殊殊的的结结构构来来终终止止转录。转录。第二十七页，本课件共有103页目目 录录5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3 5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3 RNA 5 TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT.3 DNA UUUU.UUUU.5UU

11、GCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3茎环茎环(stem-loop)/发夹发夹(hairpin)结构结构第二十八页，本课件共有103页目目 录录茎环结构使转录终止的机理茎环结构使转录终止的机理 使使RNA聚合酶变构，转录停顿；聚合酶变构，转录停顿；使转录复合物趋于解离，使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。产物释放。5pppG5 3 3 5 RNA-pol第二十九页，本课件共有103页目目 录录二、真核生物的转录起始二、真核生物的转录起始（一）转录起始（一）转录起始真真核核生生物物的的转转录录起起始始上上游游区区段段比比

12、原原核核生生物物多多样样化化，转转录录起起始始时时，RNA-polRNA-pol不不直直接接结结合合模模板板，其其起起始过程比原核生物复杂。始过程比原核生物复杂。第三十页，本课件共有103页目目 录录转录起始点转录起始点TATA盒盒CAAT盒盒GC盒盒 增强子增强子顺式作用元件顺式作用元件(cis-acting element)1.转录起始前的上游区段转录起始前的上游区段 AATAAA切离加尾切离加尾 转录终止点转录终止点 修饰点修饰点 外显子外显子 翻译起始点翻译起始点内内含含子子 OCT-1 OCT-1：ATTTGCAT八聚体八聚体第三十一页，本课件共有103页目目 录录2.转录因子转录因

13、子 能能直直接接、间间接接辨辨认认和和结结合合转转录录上上游游区区段段DNADNA的的蛋蛋白白质质，现现已已发发现现数数百百种种，统统称称为为反反式式作作用用因子因子(trans-acting factors)(trans-acting factors)。反式作用因子中，直接或间接结合反式作用因子中，直接或间接结合RNARNA聚合聚合酶的，则称为酶的，则称为转录因子转录因子(transcriptional(transcriptional factors,TF)factors,TF)。第三十二页，本课件共有103页目目 录录参与参与RNA-pol转录的转录的TF 第三十三页，本课件共有103页目

14、目 录录3.转录起始前复合物转录起始前复合物(pre-initiation complex,PIC)真核生物真核生物RNA-polRNA-pol不与不与DNADNA分子直接结合，分子直接结合，而需依靠众多的转录因子。而需依靠众多的转录因子。第三十四页，本课件共有103页目目 录录POL-TFFAB由由RNA-Pol 催化转录的催化转录的PIC POL-TFFHETBPTAFTFD-A-B-DNA复合物复合物TATAABTBPTAFTATAHECTD-PPIC组装完成，组装完成，TFH使使CTD磷酸化磷酸化第三十五页，本课件共有103页目目 录录4.4.模板理论模板理论(piecing theo

15、ry)(piecing theory)一一个个真真核核生生物物基基因因的的转转录录需需要要3 3至至5 5个个转转录录因因子子。转转录录因因子子之之间间互互相相结结合合，生生成成有有活活性性，有有专专一一性性的的复复合合物物，再再与与RNARNA聚聚合合酶酶搭搭配配而而有有针对性地结合、转录相应的基因。针对性地结合、转录相应的基因。第三十六页，本课件共有103页目目 录录（二）转录延长（二）转录延长真核生物转录延长过程与原核生物大致相真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。现象。RNA-polRNA-pol前移处

16、处都遇上核小体。前移处处都遇上核小体。转录延长过程中可以观察到核小体移位和解聚转录延长过程中可以观察到核小体移位和解聚现象。现象。第三十七页，本课件共有103页目目 录录RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小体核小体转转录录延延长长中中的的核核小小体体移移位位转录方向转录方向第三十八页，本课件共有103页目目 录录5-AAUAAA-5 -AAUAAA-核酸酶核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTGTG转录终止的修饰点转录终止的修饰点5 5 3 3 3 3 加尾加尾AAAAAAA 3 mRNA（三）转录终止（三）转录终止 和转录后修饰密切相关。和转录后修饰密切相关。第

17、三十九页，本课件共有103页目目 录录真核生物的转录后修饰真核生物的转录后修饰Post-transcriptional Modification第三节第三节第四十页，本课件共有103页目目 录录几种主要的修饰方式几种主要的修饰方式1.剪接剪接(splicing)2.剪切剪切(cleavage)3.修饰修饰(modification)4.添加添加(addition)第四十一页，本课件共有103页目目 录录一、真核生物一、真核生物mRNA的转录后加工的转录后加工（一）首、尾的修饰（一）首、尾的修饰 5 端形成端形成 帽子结构帽子结构(m7GpppGp)3 3 端加上端加上多聚腺苷酸尾巴多聚腺苷酸尾

18、巴(poly A tail)(poly A tail)第四十二页，本课件共有103页目目 录录帽子结构帽子结构第四十三页，本课件共有103页目目 录录5 pppGp5 GpppGppppG ppi鸟苷酸鸟苷酸转移酶转移酶5 m7GpppGp甲基转移酶甲基转移酶SAM帽帽子子结结构构的的生生成成5 ppGp磷酸酶磷酸酶 Pi第四十四页，本课件共有103页目目 录录（二）（二）mRNA的剪接的剪接1.hnRNA 和和 snRNA 核内的初级核内的初级mRNA称为称为核不均一核不均一RNA(hetero-nuclear RNA,hnRNA)snRNA(small nuclear RNA)核内的蛋白质

19、核内的蛋白质小分子核糖核酸蛋白体小分子核糖核酸蛋白体（并接体（并接体,splicesome）snRNA第四十五页，本课件共有103页目目 录录真核生物结构基因，由若干个编码区和非编真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。蛋白质，这些基因称为断裂基因。断裂基因断裂基因(splite gene)CABD编码区编码区 A、B、C、D非编码区非编码区第四十六页，本课件共有103页目目 录录2.外显子外显子(e

20、xon)和内含子和内含子(intron)外显子外显子在断裂基因及其初级转录产物上出现，并在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟表达为成熟RNA的核酸序列。的核酸序列。内含子内含子隔断基因的线性表达而在剪接过程中被隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。除去的核酸序列。第四十七页，本课件共有103页鸡卵清蛋白基鸡卵清蛋白基因因hnRNA首、尾修饰首、尾修饰hnRNA剪接剪接成熟的成熟的mRNA鸡鸡卵卵清清蛋蛋白白基基因因及及其其转转录、录、转转录录后后修修饰饰目目 录录第四十八页，本课件共有103页鸡卵清蛋白成熟鸡卵清蛋白成熟mRNA与与DNA杂交电镜图杂交电镜图DNAmRNA

21、目目 录录第四十九页，本课件共有103页目目 录录3.内含子的分类内含子的分类 根据基因的类型和剪接的方式，通常把内含子分根据基因的类型和剪接的方式，通常把内含子分为为4 4类。类。I I：主主要要存存在在于于线线粒粒体体、叶叶绿绿体体及及某某些些低低等等真真核生物的核生物的 rRNArRNA基因；基因；IIII：也也发发现现于于线线粒粒体体、叶叶绿绿体体，转转录录产产物物是是mRNAmRNA；IIIIII：是是常常见见的的形形成成套套索索结结构构后后剪剪接接，大大多多数数mRNAmRNA基因有此类内含子；基因有此类内含子；IVIV：是是tRNAtRNA基基因因及及其其初初级级转转录录产产物物

22、中中的的内内含含子子，剪接过程需酶及剪接过程需酶及ATPATP。第五十页，本课件共有103页4.mRNA的剪接的剪接 除去除去hnRNA中的内含子，将外显子连接。中的内含子，将外显子连接。snRNP与与hnRNA结合成为并接体结合成为并接体目目 录录第五十一页，本课件共有103页目目 录录UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5第五十二页，本课件共有103页目目 录录pG-OH(ppG-OH,pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次转酯反应第一次转酯反应第二次转酯反应第二次转酯反应UpAGpU外显子外显子1内含子内含子外显子外

23、显子2G-OHUpUpGpA剪接过程的二次转酯反应剪接过程的二次转酯反应 (twice transesterification)第五十三页，本课件共有103页目目 录录 RNARNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，是可有编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工多用途分化的，因此也称为分化加工(differential RNA(differential RNA processing)processing)。5.mRNA的编辑的编辑(mRNA editing)人类人类apo B基因基因 mRNA（14500个核苷酸）个核苷酸）肝脏肝脏apo B

24、100（分子量为（分子量为500 000）肠道细胞肠道细胞apo B48（分子量为（分子量为240 000）mRNA编辑编辑第五十四页，本课件共有103页二、二、tRNA的转录后加工的转录后加工tRNA前体前体RNA pol TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA目目 录录第五十五页，本课件共有103页RNAaseP、内切酶内切酶目目 录录第五十六页，本课件共有103页tRNA核苷酸转移酶、连核苷酸转移酶、连接酶接酶ATPADP目目 录录第五十七页，本课件共有103页碱基修饰碱基修饰（2）还原反应）还原反应 如：如：U DHU （3）核苷内的转位反应）核苷内的转位反应 如：如：U

25、（4）脱氨反应）脱氨反应 如：如：A I 如：如：A Am（1）甲基化）甲基化（1 1）（1 1）（3 3）（2 2）（4 4）目目 录录第五十八页，本课件共有103页目目 录录三、三、rRNA的转录后加工的转录后加工转录转录45S-rRNA剪接剪接18S-rRNA5.8S和和28S-rRNArDNA内含子内含子内含子内含子28S5.8S18S第五十九页，本课件共有103页目目 录录四、核四、核 酶酶具有酶促活性的具有酶促活性的RNA称为核酶。称为核酶。核酶核酶(ribozyme)第六十页，本课件共有103页目目 录录四膜虫四膜虫rRNArRNA内含子的二级结构内含子的二级结构四膜虫四膜虫rR

26、NArRNA的剪接采用的剪接采用自我剪接自我剪接方式方式5-端核苷酸序列端核苷酸序列第六十一页，本课件共有103页目目 录录最简单的核酶二级结构最简单的核酶二级结构槌头状结构槌头状结构(hammerhead structure)底物部分底物部分通常为通常为60个核苷酸左右个核苷酸左右同同一一分分子子上上包包括括有有催催化化部份和底物部份部份和底物部份 催催化化部部份份和和底底物物部部份份组组成成锤头结构锤头结构 除除rRNA外，外，tRNA、mRNA的加工也可采用的加工也可采用自自我剪接方式我剪接方式。第六十二页，本课件共有103页目目 录录核酶研究的意义核酶研究的意义核酶的发现，对中心法则作

27、了重要补充；核酶的发现，对中心法则作了重要补充；核酶的发现是对传统酶学的挑战；核酶的发现是对传统酶学的挑战；利用核酶的结构设计合成人工核酶利用核酶的结构设计合成人工核酶 。第六十三页，本课件共有103页人工设计的核酶人工设计的核酶粗线表示合成的核酸分子粗线表示合成的核酸分子细线表示天然的核酸分子细线表示天然的核酸分子X X 表示一致性序列表示一致性序列箭头表示切断点箭头表示切断点目目 录录第六十四页，本课件共有103页目目 录录基因转录的调控基因转录的调控第六十五页，本课件共有103页目目 录录一、基因表达的概念一、基因表达的概念*基因组基因组(genome)一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息

28、或一个细胞或病毒所携带的全部遗传信息或整套基因。整套基因。基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功能基因经过转录、翻译，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子的过程。的蛋白质分子的过程。*基因表达基因表达(gene expression)基因表达是受调控的基因表达是受调控的目目 录录第六十六页，本课件共有103页目目 录录二、基因表达的时间性及空间性二、基因表达的时间性及空间性（一）时间特异性（一）时间特异性按功能需要，某一特定基因的表达严格按按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，称之为基因表达的特定的时间顺序发生，称之为基因表达的时间时间特异性特异性(temporal spec

29、ificity)。目目 录录第六十七页，本课件共有103页目目 录录（二）空间特异性（二）空间特异性在在个个体体生生长长全全过过程程，某某种种基基因因产产物物在在个个体体按按不不同同组组织织空空间间顺顺序序出出现现，称称之之为为基基因因表表达达的的空空间间特特异异性性(spatial specificity)。目目 录录第六十八页，本课件共有103页目目 录录三、基因表达的方式三、基因表达的方式按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：按对刺激的反应性，基因表达的方式分为：（一）组成性表达（一）组成性表达某某些些基基因因在在一一个个个个体体的的几几乎乎所所有有细细胞胞中中持持续续表表达，通常被称为

30、达，通常被称为管家基因管家基因(housekeeping gene)。第六十九页，本课件共有103页目目 录录无无论论表表达达水水平平高高低低，管管家家基基因因较较少少受受环环境境因因素素影影响响，而而是是在在个个体体各各个个生生长长阶阶段段的的大大多多数数或或几几乎乎全全部部组组织织中中持持续续表表达达，或或变变化化很很小小。区区别别于于其其他他基基因因，这这类类基基因因表表达达被被视视为为组组成成性性基基因因表表达达(constitutive gene expression)。第七十页，本课件共有103页目目 录录（二）诱导和阻遏表达（二）诱导和阻遏表达在在特特定定环环境境信信号号刺刺激激

31、下下，相相应应的的基基因因被被激激活活，基基因表达产物增加，这种基因称为因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因。可诱导基因。可可诱诱导导基基因因在在特特定定环环境境中中表表达达增增强强的的过过程程，称为称为诱导诱导(induction)。如如果果基基因因对对环环境境信信号号应应答答是是被被抑抑制制，这这种种基基因因是是可可阻阻遏遏基基因因。可可阻阻遏遏基基因因表表达达产产物物水水平平降降低低的的过程称为过程称为阻遏阻遏(repression)。第七十一页，本课件共有103页目目 录录四、基因表达调控的生物学意义四、基因表达调控的生物学意义（一）适应环境、维持生长和增殖（一）适应环境、维持生长和

32、增殖（二）维持个体发育与分化（二）维持个体发育与分化第七十二页，本课件共有103页目目 录录 原核细胞转录水平的调节原核细胞转录水平的调节Regulation of Prokaryotic Gene Transcription第七十三页，本课件共有103页目目 录录转录水平的调控转录水平的调控(control of transcription)l l操纵子(operon)(operon)：原核基因组中，由几个功能相原核基因组中，由几个功能相原核基因组中，由几个功能相原核基因组中，由几个功能相关的调控结构基因及其调控区（启动子和操纵基因）关的调控结构基因及其调控区（启动子和操纵基因）关的调控结构

33、基因及其调控区（启动子和操纵基因）关的调控结构基因及其调控区（启动子和操纵基因）组成一个基因表达的协同单位。组成一个基因表达的协同单位。组成一个基因表达的协同单位。组成一个基因表达的协同单位。第七十四页，本课件共有103页目目 录录操纵子模型的提出操纵子模型的提出 莫洛莫洛(Monod)(Monod)和雅各布和雅各布(Jacob)(Jacob)获获19651965年诺贝尔生理学和医学奖年诺贝尔生理学和医学奖第七十五页，本课件共有103页目目 录录操纵子的结构与功能操纵子的结构与功能操纵子操纵子操纵子操纵子(operon):(operon):结构基因结构基因结构基因结构基因(structural

34、 gene)、启、启、启、启动子动子动子动子(promoter,P P)和操纵基因和操纵基因和操纵基因和操纵基因(operator,(operator,O)。阻遏物基因阻遏物基因阻遏物基因阻遏物基因(inhibitor,(inhibitor,i),),产生阻遏物产生阻遏物产生阻遏物产生阻遏物(repressor)(repressor)。第七十六页，本课件共有103页目目 录录一、乳糖操纵子调节机制一、乳糖操纵子调节机制（一一）乳糖操纵子乳糖操纵子(lac operon)的结构的结构 调控区调控区CAP结合位点结合位点启动序列启动序列操纵序列操纵序列 结构基因结构基因Z：-半乳糖苷酶半乳糖苷酶Y

35、：透酶透酶A：乙酰基转移酶：乙酰基转移酶ZYAOPDNA第七十七页，本课件共有103页目目 录录mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时没有乳糖存在时（二二）阻遏蛋白的负性调节阻遏蛋白的负性调节阻遏基因阻遏基因第七十八页，本课件共有103页目目 录录mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白有乳糖存在时有乳糖存在时IDNAZYAOPpol启动转录启动转录mRNA乳糖乳糖半乳糖半乳糖-半乳糖苷酶半乳糖苷酶第七十九页，本课件共有103页目目 录录CAP的正性调节（PositivePositiveControlofCAPControlofCAP）CAP(cataboliteactivatorpr

36、otein)分解代谢分解代谢基因激活蛋白基因激活蛋白l l同二聚体DNA结合区cAMP结合位点第八十页，本课件共有103页目目 录录 CAP CAP ：l l 当当当当它它它它特特特特异异异异地地地地结结结结合合合合在在在在启启启启动动动动子子子子上上上上游游游游时时时时，能能能能促促促促进进进进RNARNARNARNA聚聚合合酶酶与与启动子结合，促进转录，称为启动子结合，促进转录，称为正调控方式正调控方式正调控方式正调控方式。l l 但但但但游游游游离离离离的的的的CAPCAP是是是是不不不不能能能能与与与与启启启启动动动动子子子子结结结结合合合合，必必必必须须须须在在在在细细细细胞胞胞胞内

37、内内内有有有有足足足足够够够够的的的的cAMPcAMPcAMPcAMP时时时时,CAP,CAP,CAP,CAP首首首首先先先先与与与与cAMPcAMPcAMPcAMP形形形形成成成成复复复复合合合合物物物物,此此此此复复复复合合合合物物物物才才才才能能能能与启动子相结合。与启动子相结合。与启动子相结合。与启动子相结合。l l 因此因此CAPCAPCAPCAP也称做也称做也称做也称做cAMPcAMP受体蛋白受体蛋白受体蛋白受体蛋白。第八十一页，本课件共有103页目目 录录+转录转录无葡萄糖，无葡萄糖，cAMP浓度高时浓度高时有葡萄糖，有葡萄糖，cAMP浓度低时浓度低时（三三）CAP的正性调节的正

38、性调节ZYAOPDNACAPCAPCAPCAPCAPCAP第八十二页，本课件共有103页目目 录录第八十三页，本课件共有103页目目 录录协调调节协调调节(coordinate regulation)l l负性调节与正性调节协调合作负性调节与正性调节协调合作负性调节与正性调节协调合作负性调节与正性调节协调合作 阻遏蛋白封闭转录时，阻遏蛋白封闭转录时，阻遏蛋白封闭转录时，阻遏蛋白封闭转录时，CAPCAP不发挥作用不发挥作用 如没有如没有如没有如没有CAP加强转录，即使阻遏蛋白从加强转录，即使阻遏蛋白从加强转录，即使阻遏蛋白从加强转录，即使阻遏蛋白从P P上解聚仍上解聚仍上解聚仍上解聚仍无转录活性

39、无转录活性无转录活性无转录活性l l葡萄糖葡萄糖/乳糖共同存在时，细菌优先利用葡萄糖乳糖共同存在时，细菌优先利用葡萄糖l l葡萄糖可降低葡萄糖可降低葡萄糖可降低葡萄糖可降低cAMP浓度，阻碍其与浓度，阻碍其与浓度，阻碍其与浓度，阻碍其与CAPCAP结合从结合从而抑制转录而抑制转录第八十四页，本课件共有103页目目 录录第八十五页，本课件共有103页目目 录录色氨酸操纵子色氨酸操纵子-阻遏操纵子阻遏操纵子 （tryptophane operon，trp）色氨酸操纵子是由色氨酸操纵子是由调节基因、启动基因、操纵调节基因、启动基因、操纵基因基因及为合成色氨酸的及为合成色氨酸的5 5个酶个酶E E、D

40、 D、C C、B B、A A编码的结编码的结构基因组成。构基因组成。第八十六页，本课件共有103页目目 录录Trp Trp 高时高时 Trp 低时低时 mRNAOPtrpR调节区调节区 结构基因结构基因 RNARNA聚合酶聚合酶 RNARNA聚合酶聚合酶 转录衰减转录衰减色氨酸操纵子色氨酸操纵子第八十七页，本课件共有103页目目 录录第八十八页，本课件共有103页目目 录录 真核基因转录的调节真核基因转录的调节第八十九页，本课件共有103页目目 录录（一）顺式作用元件（一）顺式作用元件 真真核核基基因因的的顺顺式式调调控控元元件件是是基基因因周周围围能能与与特特异转录因子结合而影响转录的异转录

41、因子结合而影响转录的DNADNA序列序列。其其中中主主要要是是起起正正性性调调控控作作用用的的顺顺式式作作用用元元件件，包括包括启动子、增强子启动子、增强子 近年又发现起负性调控作用的元件近年又发现起负性调控作用的元件沉寂子沉寂子第九十页，本课件共有103页目目 录录1.启动子启动子真真核核基基因因启启动动子子是是RNA聚聚合合酶酶结结合合位位点点周周围围的的一一组组转转录录控控制制组组件件，至至少少包包括括一个一个转录起始点转录起始点以及一个以上的以及一个以上的功能组件功能组件。TATA盒盒GC盒盒CAAT盒盒第九十一页，本课件共有103页目目 录录顺式作用元件顺式作用元件第九十二页，本课件

42、共有103页目目 录录2.增强子增强子(enhancer)指指远远离离转转录录起起始始点点、决决定定基基因因的的时时间间、空空间间特特异异性性、增增强强启启动动子子转转录录活活性性的的DNA序序列。列。3.沉默子沉默子(silencer)某些基因的负性调节元件，当其结合特异某些基因的负性调节元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。第九十三页，本课件共有103页目目 录录（二）反式作用因子（二）反式作用因子概概概概念念念念：与与与与顺顺顺顺式式式式作作作作用用用用元元元元件件件件进进进进行行行行特特特特异异异异性性性性结结结结合合合合的的的的蛋蛋蛋蛋

43、白白白白质质质质因因因因子子子子。可可可可使使使使邻邻邻邻近近近近基基基基因因因因开开开开放放放放（正正正正调调调调控控控控）或或或或关关关关闭闭闭闭（负负负负调调调调控）控）控）控）转录因子转录因子结合在结合在TATA盒上的蛋白质因子。盒上的蛋白质因子。l lTFTFA A、TFTFB B、TFTFD D、TFTFE E等等等等第九十四页，本课件共有103页目目 录录转录因子结构转录因子结构DNA结合域结合域转录活性域转录活性域TF蛋白质蛋白质-蛋白质结合域蛋白质结合域第九十五页，本课件共有103页目目 录录最常见的最常见的DNA结合域结合域 1.锌指锌指(zinc finger)C Cys

44、H His常结合常结合GC盒盒第九十六页，本课件共有103页目目 录录ZnCysHis第九十七页，本课件共有103页目目 录录第九十八页，本课件共有103页目目 录录锌指（ZineFinger）Zn2+PheHisHisArgCysCysLeu锌指基元中锌指基元中Cys和和His残残基构成结合锌的位点基构成结合锌的位点锌指与锌指与DNA的作用的作用DNA锌指锌指第九十九页，本课件共有103页目目 录录第一百页，本课件共有103页目目 录录2 2、亮氨酸拉链、亮氨酸拉链(Leucine zipper)(Leucine zipper)蛋白蛋白:第一百零一页，本课件共有103页目目 录录亮氨酸拉链（亮氨酸拉链（leucine zipperleucine zipper）（亮氨酸拉链蛋白结合在一个回文的靶（亮氨酸拉链蛋白结合在一个回文的靶DNA序列上的模式图）序列上的模式图）回文的靶回文的靶DNA序列序列亮氨酸拉链亮氨酸拉链蛋白蛋白第一百零二页，本课件共有103页目目 录录第一百零三页，本课件共有103页