第十一章轉錄Transcription轉錄----DNA為模板合成RNA的過程轉錄所需的酶叫RNA聚合酶（依賴DNA的RNA聚合酶）復制和轉錄的異同點：1.DNA為模板

2.原料為核苷酸

3.合成方向均為5′→3′

4.都需要依賴DNA的聚合酶

5.遵守堿基互補配對規(guī)律

6.產物為多聚核苷酸鏈不同點：復制轉錄模板兩股鏈均作為模板模板鏈作為模板原料

dNTPNTP聚合酶

DNA聚合酶RNA聚合酶產物子代DNA雙鏈mRNA;tRNA;rRNA配對A-T；G-CA-U；T-A；G-C引物需RNA引物--------

方式(特點)

半保留復制不對稱轉錄第一節(jié)模板和酶一、轉錄模板兩股DNA單鏈中只有一股可轉錄,可作為模板轉錄成RNA的一股稱為模板鏈，對應的一股互補鏈稱為編碼鏈。能轉錄出mRNA然后指導蛋白質合成的部分稱為結構基因。其余的DNA可能轉錄(rRNA，tRNA)，也可能不轉錄不對稱轉錄:DNA分子上一股可轉錄,另一股不轉錄；模板鏈并非永遠在同一單鏈上。二、RNA聚合酶反應特點（1）以四種核苷三磷酸（NTP）為底物，以DNA為模板；（2）以5’→3’方向合成；（3）無需引物，直接在模板上合成RNA鏈；（4）堿基配對是：A-U和G-C；（5）DNA的兩條鏈中僅一條鏈可作模板，該鏈稱模板鏈（一般為負鏈），另一條鏈稱編碼鏈（一般稱為正鏈）。（一）原核生物的RNA聚合酶大腸桿菌

分子量為480kD，由四個亞基組成α2ββ′σ(全酶)

去掉σ亞基稱為核心酶RNA聚合酶各亞基及其功能σ亞基為起始因子，能使RNA聚合酶結合到DNA的啟動子上。σ因子具有特異性（二）真核生物的RNA聚合酶三種RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，它們專一地轉錄不同的基因,其轉錄過程和產物也各不相同。三種RNA聚合酶對鵝膏覃堿的敏感性反應不同。-35區(qū)的序列與起始點的辨認有關,稱為辨認位點,-10區(qū)的序列稱為Pribnow盒(box)結合位點標記應該為+1第二節(jié)轉錄裝置一、轉錄起點DNA序列按編碼鏈（與RNA鏈一樣）書寫，由左至右為5’→3’方向。與mRNA序列相同的為正鏈（編碼鏈），互補的鏈為負鏈（模板鏈）。轉錄起點：即每個轉錄單位的起點。該點的核苷酸標號為+1。右側為下游，用正的數(shù)碼表示；左側為上游，用負的數(shù)碼表示。二、啟動子

即轉錄起始的信號序列。1、大腸桿菌基因組的啟動子（1）Pribnow框（-10序列）：起點上游約-10處，保守序列TATAAT，-10序列有助于DNA局部雙鏈解開（A-T配對易解開）（2）識別區(qū)（-35序列）：中心位置約在-35處，保守序列TTGACA；-35序列提供了RNA聚合酶識別的信號三、終止因子1、終止因子（NusA）：協(xié)助RNA聚合酶識別終止信號的輔助因子，與RNA聚合酶的核心酶結合（α2ββ’NusA復合物），識別終止序列。2、rho因子：具有核酸酶活力（水解三磷酸核苷）。在RNA聚合酶遇到終止子暫停作用時，解RNA-DNA螺旋，起解鏈酶作用。四、終止子1、終止子：提供轉錄停止信號的DNA序列終止子可被RNA聚合酶或其輔助因子識別，但終止信號應位于已轉錄的序列中原核生物的終止子在終止點之前，有一個回文結構，其轉錄產生的RNA可形成一個發(fā)夾結構，使聚合酶停止移動（p.465,圖36-11）

不依賴r

-因子的終止子：含富GC的回文序列和寡聚U序列。第三節(jié)轉錄過程一轉錄的起始（一）原核生物的轉錄起始RNA酶結合到DNA鏈上，DNA雙鏈部分解開形成轉錄空泡。原核生物由σ因子辨認轉錄起始位點，原核生物在-35區(qū)有5’-TTGACA，在-10區(qū)有TATAAT盒

轉錄起始不需引物,

5’-

PPPGPN-OH

第一個磷酸二酯鍵形成后,σ亞單位即脫落下來RNA聚合酶與DNA模板鏈的結合模板鏈合成方向轉錄起始

PIC二轉錄的延伸原核生物和真核生物基本相同σ亞基脫落，核心酶構象改變，NusA結合RNA的5’端伸展在轉錄空泡之外模板為A，轉錄產物相應為U原核生物的轉錄和翻譯同時進行RNA鏈的延長RNA鏈的延長三轉錄的終止（一）原核生物轉錄終止的模式：ρ依賴因子(ρ因子能與RNA結合，還具有ATP酶和解鏈酶的活性)RNA3′形成莖環(huán)結構不依賴ρ因子終止區(qū)的堿基可形成特殊的結構

RNA3′形成莖環(huán)結構和一串寡聚U（二）

真核生物的轉錄終止編碼鏈上存在轉錄終止的修飾點AATAAA真核生物mRNA帶有polyA尾巴

不依賴r

-因子的終止子：含富GC的回文序列和寡聚U序列。RNA釋放聚合酶脫離轉錄終止第四節(jié)轉錄后的修飾一、原核生物rRNA前體的加工

結構：每個轉錄單位由16S、23S、5SrRNA以及一個或幾個tRNA基因所組成。加工：RNAaseⅢ：裂解產生16S和23SrRNA的前體（P16和P23）RNAaseE：裂解產生5SrRNA前體（P5）RNAaseM16和RNAaseM23：分別切除P16和P23兩端的互補序列RNAaseM5：切除P5的兩端附加序列二、原核生物tRNA前體的加工結構：tRNA基因大多成簇存在，或與rRNA、mRNA基因組成混合轉錄單位。加工：（1）由核酸內切酶在tRNA兩端切斷：5’-核酸內切酶（RNAaseP）：在tRNA5’端切開，是tRNA的5’成熟酶3’-核酸內切酶（RNAaseF）：在tRNA近3’端處切開（2）核酸外切酶（RNAaseD）：從前體3’端逐個切去附加的序列，直至tRNA的3’端，是tRNA的3’成熟酶。（3）在3’端加上-CCAOH：-CCAOH結構對接受氨?；幕钚允潜匾?。一類是本身具有CCA；另一類沒有，需要tRNA核苷酰轉移酶催化逐個加上CCA。（4）核苷的修飾：由特定的tRNA修飾酶催化，如假尿嘧啶核苷的糖苷鍵發(fā)生移位反應（由尿嘧啶的N1變?yōu)镃5）。三、原核生物mRNA前體的加工

一般不加工；少數(shù)多順反子mRNA通過核酸內切酶切成較小的單位，再行翻譯。四、真核生物rRNA前體的加工1、結構：由16~18S、26~28S和5.8SRNA基因組成一個轉錄單位2、加工：由RNAaseⅢ以及其他核酸內切酶進行加工五、真核生物tRNA前體的加工1、結構：tRNA基因成簇排列2、加工：核酸內切酶和外切酶：切去tRNA前體5’端和3’端的附加序列

核苷酰轉移酶：在tRNA3’端逐個加上CCA序列

修飾酶：tRNA特異成份的修飾六、真核生物mRNA的轉錄后加工（一）首、尾的修飾

5’--端帽結構的形成(m7GpppG)O型帽子：m7G5’ppp-5’N1Ⅰ型帽子：m7G5’ppp5’N1m2pN2p-II型帽子：m7G5’ppp5’N1m2pN2m2p-3’--端polyA尾巴的生成由多聚腺苷酸聚合酶催化，以帶3’-OH基的RNA為受體，ATP為供體，在3’端逐個加上A。

功能：保護mRNA。SAM：S-腺苷甲硫氨酸甲基化過程：G5’ppp5’N1pN2p-RNA+SAM→m7G5’ppp5’N1pN2p-RNA+S-腺苷高半胱氨酸

mRNA（鳥嘌呤-7）甲基轉移酶

SAM=S-腺苷甲硫氨酸m7G5’ppp5’N1pN2p-RNA+SAM→m7G5’ppp5’N1m2pN2p-RNA+S-腺苷高半胱氨酸mRNA（鳥嘌呤-2）甲基轉移酶（核糖2’-OH基上被甲基化）帽子功能：翻譯過程中起識別和穩(wěn)定作用。（二）真核生物mRNA前體的剪接1、斷裂基因(splitgene)

外顯子(exon)內含子(intron)從中斷基因線性表達的方式分翻譯前刪除內含子翻譯繞過內含子翻譯后刪除內含子2、內含子定義擴充內含子是隔斷基因線性表達的序列3、內含子的分類按基因類型分第一類內含子：線粒體、葉綠體內轉錄初級rRNA基因，需要游離G發(fā)動轉酯反應；第二類內含子：核、線粒體、葉綠體內轉錄初級mRNA基因；套索狀剪接：SnRNA和SnRNP（核微小核糖核蛋白）完成；第三類內含子：tRNA基因及其初級轉錄產物的內含子，為酶促拼接。（1）GroupI內含子拼接：rRNA前體的拼接（四膜蟲）結構：rRNA前體為35S，其中26SrRNA基因中有一內含子。拼接：第一步：鳥苷酸（G）的3’-OH攻擊內含子的5’末端磷酸基，使內含子的5’末端磷酸基轉移到G的3’-OH上，也就使內含子5’末端斷開；第二步：第一個外顯子產生的3’-羥基攻擊第二個外顯子5’末端的磷酸基，使第二外顯子的5’末端磷酸基轉移到第一外顯子3’-OH上。這樣使內含子切下，外顯子連接；第三步：切下的內含子3’-OH攻擊自身5’末端附近（第15個核苷酸處）的磷酸基，形成一個環(huán)狀分子。這是類型I自我拼接：無需酶的參與，需要游離鳥苷酸發(fā)動轉酯反應，自我催化拼接。rRNA前體的拼接核酶（ribozyme）----具有催化活性的RNA1982T.R.Cech

四膜蟲rRNA前體1983S.AltmanRNaseP對tRNA前體加工錘頭狀核酶，發(fā)夾狀核酶人工核酶(抗感染，抗腫瘤)（2）GroupII內含子拼接：套索剪切模式結構：內含子左端（供體）均為GU，右端（受體）均為AG，這稱GT-AG規(guī)律。拼接：第一步：在內含子左端切開，產生的內含子5’末端磷酸基與其3’端上游30核苷酸附近的CUGAC序列中的A（2’-OH）形成5’,2’-磷酸二酯鍵，即套索結構；第二步：內含子的右端切開，產生右側外顯子5’-磷酸基；然后左側外顯子3’-OH攻擊右側外顯子的5’-磷酸基，兩個外顯子形成磷酸二酯鍵而連接在一起；第三步：套索狀內含子去分支而成線狀分子。mRNA前體的拼接CUGAChnRNA的剪接

套索剪切模式(hnRNA→mRNA)內含子有5′GU┄┄AG3′5′GUU1-snRNA結合（snRNP）3′AG分支點AU2-snRNA結合（snRNP）U1-snRNA,U2-snRNA等形成并接體將內含子切除snRNA300個核苷酸組成與核內蛋白質（U族）組成snRNP（核微小核糖核蛋白）與內含子的剪切有關這是核mRNA的拼接體拼接：需要多種蛋白（snRNP）參與拼接。（3）GroupIII內含子拼接：tRNA前體的拼接（酵母）結構：內含子插在靠近反密碼子處，部分與反密碼子堿基配對，這樣反密碼子環(huán)不存在，只有內含子構成的環(huán)。拼接：第一步：特異的內切酶切下內含子→左側tRNA半分子成2’,3’-環(huán)狀磷酸基和右側tRNA半分子成5’-羥基；內含子5’端為羥基，3’端為2’,3’-環(huán)狀磷酸基；第二步：在激酶和ATP作用下右側tRNA半分子的5’-羥基轉變成5’-磷酸基

→在環(huán)磷酸二