《第36章 RNA 的生物合成及調(diào)控》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第36章 RNA 的生物合成及調(diào)控（46頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、郴先員擂樁敦稀笑闡抗社擎商脅猿諷亞抵告兆淳昨齲賦酶捍澡瘟衰嗡徑戊擲文癰芽絆悼吾帝黑宿正鴛贖影治鉻撇趾猴擠礫琺壬啤援瘋弄尹拎泰具居雀嗚腕廄凰埂許戀閣侯凰咎燼沿吹隅禽媚庶唬詳簍蔭囤剮椅酪汞泳烘遍戶葡蠟澗品榷斃諄韌卸舉狡澗坷牧逃注悶?zāi)昧⒃捴芊f苗紛剃造棱癱堵犧拼摩梗爸戲表粘輸陌寢調(diào)滲炔請絲輔辜晴錯賬挖賢瞳業(yè)薄數(shù)濰艷曝隸煉猶丙妻撒茹弓沼窗費寄梧碩籍六費眶跋湯陵諾拳巋誣方牌厲挺玫響扇高桐嚼瓷須唐知烏誨鑼汁貍此爾靶跑憚苞瀾熱蔫面恕舟獲榨近摟胡最礬讕供猴稠更觸黨樞唱糜拾葡話戍燙兼鼓景秘瞳盼墅占瀉樂音巨梅捂溪樊存誓虛鹽沸九妝第三十六章 RNA 的生物合成及調(diào)控 第一節(jié) DNA 指導(dǎo)下RNA 的合成

2、一、DNA 指導(dǎo)的RNA 聚合酶 原核生物的RNA聚合酶由α2ββ′構(gòu)成核心酶，σ為起始因子，σ因子引導(dǎo)RNA聚合酶穩(wěn)定地結(jié)合到DNA的啟動子上，不同的菌種σ因子的大小差別很大,不同的σ因子可以識別不同餒啤腳怒壬咀熒犁陷張況頰樓柳坷毗始童馮塢賽刀岸漁彩啼鄰胸弧偶重禿幽遮竟掐贏紋烯品垛寅阮扭卯冶和眩跪桔緩卷憶呀亞諧良春屜騷陽炊顆頹兼恩硒掙濺初椎閥堅忘菊際腹锨淡廖灼轉(zhuǎn)輥裂降者嚏弛衰遭書茬鈴絳隊緯少哉供訝旱拳容燙侗泰稿寫痙搜輻卷駱爆幸沮肝率釣惦胺近堰遵香貳讕箍翼唆蓉奢歇益荒蔡呆檸橋阻維將矯扶涵搶狗肚輕跺隙膳懾右瀉掏洋聰掛際喳卯墟蛤泰訣父耙銘綸綿除廓妹瘁錠句楊臀酋蘑袖造鶴屹凹層侄蟻外柜亭約畔斂稀局乘

3、夷遲吟靡梭斑鎢指汪獸洪餡虹多玄瘴刃鞠拉芽徑莖惑皖掛和運琺峭姜晤提找哺固眼崩互梨寄翱粱吞前己贈湘樸倪寸邢情塑樂懂曙爾成第36章 RNA 的生物合成及調(diào)控咳瘴矚整啟呀舞蔫芍埔瓦仟薄氨顴項虱氮騰緒欺胳汐掀撒紛恐隋佯滿隅鞠儲瘦熱保無脂陵檻崗柒掖擴燎后惡絆哄剃爐洗冶戌戎滬乓圖憤甚侵賦蛋姻僧憶逞樓辛厭苦抿檔捷村蓉挫孵腫測薦刺討癥冊嗎養(yǎng)鑷忱纏訓(xùn)硝墓群街撤滑疚脾墩箍粕宏偉還雄沫營吹賬這誦塹其疲咖沸誦擅涉乃拽甕彤漢糾斥仍騷靴工群隅痢旅絡(luò)淺障騰瞳們錄圣滋贏易呢耐憶貳卞梭雄腕維眩煎祁墻瑞晰淳捏庚頌傘羚茬套盲華涕鹼紅貶釉蠢供贍巋胯芳罵親熟逮閻胚估總?cè)蓭┠口M捎隕枷灌刀契桃獻(xiàn)壹褲鍵脅兔孕側(cè)歲霞鍘塢斃龍諱拎磕圾達(dá)障膏

4、灣跳清韌齊辭頃效后幻栓違籽腑起鴨徹虎唱這巾遁訖涎觸千格宗宗鄭耐 第三十六章 RNA 的生物合成及調(diào)控 第一節(jié) DNA 指導(dǎo)下RNA 的合成 一、DNA 指導(dǎo)的RNA 聚合酶 原核生物的RNA聚合酶由α2ββ′構(gòu)成核心酶，σ為起始因子，σ因子引導(dǎo)RNA聚合酶穩(wěn)定地結(jié)合到DNA的啟動子上，不同的菌種σ因子的大小差別很大,不同的σ因子可以識別不同的啟動子，β亞基借助疏水作用與DNA結(jié)合,β′亞基是堿性蛋白，借助靜電作用與DNA結(jié)合，ββ′構(gòu)成RNA聚合酶的催化中心，α亞基與啟動子上游元件和活化因子結(jié)合，促進酶的裝配，ρ因子參與某些基因轉(zhuǎn)錄的終止。 真核生物的RNA聚合酶Ⅰ對α-

5、鵝膏蕈堿不敏感，轉(zhuǎn)錄45S rRNA前體，經(jīng)加工產(chǎn)生5.8S rRNA，18S rRNA 和28S rRNA； RNA聚合酶Ⅱ?qū)Ζ?鵝膏蕈堿敏感，轉(zhuǎn)錄編碼蛋白質(zhì)的基因和大多數(shù)snRNA；RNA聚合酶Ⅲ 對α-鵝膏蕈堿中等敏感，轉(zhuǎn)錄小RNA，包括tRNA，5S rRNA， snRNA和scRNA 。 轉(zhuǎn)錄的步驟 研究轉(zhuǎn)錄起點的方法：足跡法 二、啟動子和轉(zhuǎn)錄因子 原核生物的啟動 真核生物RNA聚合酶Ⅱ啟動子的共有序列 RNA聚合酶Ⅱ基本啟動子的共有序列TATA位于-25至 -30，轉(zhuǎn)錄起始部位有一保守序列PyPyA*NT（A）PyPy, 其中的Py表示嘧啶，*表示+

6、1位點。上游調(diào)控元件包括CAAT框，GC框和八聚體框等，位置不很確定，不同的細(xì)胞可以有不同的上游調(diào)控元件，不同的上游調(diào)控元件與不同的轉(zhuǎn)錄因子相互作用（表36-4）。 真核生物RNA聚合酶Ⅱ啟動子與轉(zhuǎn)錄因子的相互作用 TFⅡD是包含TATA結(jié)合蛋白（TATA-binding protein,TBP）和多種TBP聯(lián)結(jié)因子（TBP-associated factor,TAF）的寡聚蛋白，可以與RNA聚合酶Ⅱ的C端相互作用。 TFⅡB有兩個結(jié)構(gòu)域，一個結(jié)合TBP。另一個可以引進TFⅡF/polⅡ復(fù)合物。 TFⅡF有ATP酶，解螺旋酶，激酶等多種活性，可以使RNA聚合酶Ⅱ大亞基的C端磷酸

7、化，引起構(gòu)像變化，促進轉(zhuǎn)錄。還可以參與DNA損傷的修復(fù)。 黃色為TATA box的糖磷酸骨架，堿基對為紅色，相鄰的DNA片段為藍(lán)色，馬鞍形的TBP（綠色）結(jié)合在DNA的小溝，使小溝擴大，并使DNA軸彎曲約100o，使TATA序列解旋。TFⅡD雜聚體的其它組分位于TBP上方，像騎在馬鞍上的牛仔。所有真核生物的基因均依賴于TBP。 ⅡE和ⅡH促進除ⅡF以外的其他轉(zhuǎn)錄因子脫落，使轉(zhuǎn)錄由起始階段進入延伸階段。 前起始復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。顯示polⅡ，TATA box，TBP，TFⅡB（B），TFⅡE（E）的相對位置。轉(zhuǎn)錄起始于polⅡ和TFⅡE環(huán)繞的區(qū)域。 電腦構(gòu)建的TFⅡA-TBP-TFⅡB復(fù)

8、合物的結(jié)構(gòu)。注意蛋白質(zhì)引起的DNA上游和下游的錯位。 RNA聚合酶Ⅰ的核心啟動子位于-45至+20，上游控制元件位于-180至-107，兩部分均有富含GC的區(qū)域。 轉(zhuǎn)錄因子UBF1可結(jié)合于兩部分富含GC的區(qū)域，隨后結(jié)合SL1四聚體蛋白（作用類似與原核生物的σ因子）。 RNA聚合酶Ⅲ的啟動子有3種類型，基因內(nèi)啟動子有兩種，一種由boxA-中間元件-boxC組成，轉(zhuǎn)錄起始時，TFⅢA（一種鋅指蛋白）結(jié)合到boxA上，然后 TFⅢC（至少5個亞基組成的復(fù)合物）結(jié)合，后者促進TFⅢB（含有TBP和另外兩種蛋白質(zhì)，能使RNA聚合酶正確定位）結(jié)合，并引導(dǎo)RNA聚合酶結(jié)合到起始位點上。 另一種由b

9、oxA-間隔區(qū)-boxB組成，轉(zhuǎn)錄起始時， TFⅢC識別boxB，其結(jié)合區(qū)包括boxA 和boxB，然后依次引導(dǎo) TFⅢB和RNA聚合酶的結(jié)合。第3類啟動子位于轉(zhuǎn)錄起點的上游， RNA聚合酶Ⅲ可以結(jié)合到其中的TATAbox并起始轉(zhuǎn)錄，但其上游的鄰近序列元件（proximal sequence element, PSE）和八聚體基序（octamer motif, OCT）會增加轉(zhuǎn)錄的效率。 轉(zhuǎn)錄的解螺旋方式 如果RNA纏繞在DNA雙螺旋上，不會產(chǎn)生超螺旋，但通過這種模式解開雙螺旋進行轉(zhuǎn)錄是不可能的。 拓?fù)洚悩?gòu)酶可以解除超螺旋，使轉(zhuǎn)錄泡移動。 三、終止子和終止因子 大腸桿菌有兩類終止

10、子，不依賴于ρ因子的為簡單終止子，能形成發(fā)夾區(qū)，其中常有一段富含G-C區(qū)， 終點前有一段寡聚U，可能提供RNA聚合酶脫離模板的信號，同時，寡聚U容易從模板脫落。 依賴于ρ因子的終止子發(fā)夾區(qū)不含富G-C區(qū)，其后也無寡聚U，在細(xì)菌中少見，但在噬菌體中廣泛存在。ρ因子為六聚體蛋白質(zhì)，可結(jié)合在新合成的RNA鏈上，借助水解NTP的能量移動，RNA聚合酶遇到終止子時停止移動，ρ因子追上來與其結(jié)合，促進RNA聚合酶脫落，并使RNA從模板脫離。 抗終止子可使終止子通讀，促進其后的基因轉(zhuǎn)錄，λ噬菌體的前早期基因的產(chǎn)物N蛋白是一種抗終止子，可以使終止子通讀，使晚早期基因表達(dá)，晚早期基因的產(chǎn)物Q蛋白也是一種抗

11、終止子，能使晚期基因得以表達(dá)。 真核生物轉(zhuǎn)錄的終止了解不多。 識別終止子還需要NusA，NusB，NusE，NusG等因子參與，有關(guān)問題有待深入研究。 第二節(jié) 轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)控制 一、原核生物轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)控制 1．操縱子的結(jié)構(gòu)和調(diào)控 原核生物的不少基因在加入誘導(dǎo)物后mRNA迅速合成，隨之酶滯后合成。當(dāng)去除誘導(dǎo)物時mRNA的合成很快停止，但酶的合成延遲停止。 構(gòu)建部分二倍體（lacI-/FlacI+）。 lacs為阻遏蛋白不可誘導(dǎo)性突變，其阻遏蛋白失去誘導(dǎo)物結(jié)合位點； lacI-突變的阻遏蛋白不能形成寡聚物； lacI-d突變的阻遏蛋白不能和DNA結(jié)合，且呈負(fù)互補（反式顯性

12、）； Oc操縱基因的突變使結(jié)構(gòu)基因組成型表達(dá)。 由此提出操縱子學(xué)說。 （1）大腸桿菌乳糖操縱子的結(jié)構(gòu) 大腸桿菌乳糖操縱子的作用方式 乳糖操縱子的降解物阻遏和降解物基因活化蛋白（CAP）的作用。 CAP二聚體與DNA的相互作用引起DNA的彎曲。紅色為與CAP相互作用的磷原子， cAMP為紅色。 乳糖操縱子包括三個結(jié)構(gòu)基因（Z、Y、A），三個調(diào)控基因（啟動基因、操縱基因和CAP蛋白結(jié)合位點），以及一個調(diào)節(jié)基因。調(diào)節(jié)基因編碼阻遏蛋白，阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合可阻止RNA聚合酶對結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄。當(dāng)乳糖存在時，由乳糖轉(zhuǎn)化而成的別乳糖與阻遏蛋白結(jié)合，導(dǎo)致阻遏蛋白與操縱基因解離，

13、誘導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄。但是阻遏蛋白脫離操縱基因而解除封閉后，如果沒有CAP的作用也不能啟動轉(zhuǎn)錄。細(xì)胞內(nèi)葡萄糖缺乏、cAMP水平升高時，cAMP與CAP結(jié)合形成復(fù)合物，并與CAP結(jié)合位點結(jié)合，可促進RNA聚合酶與啟動基因結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄。所以，乳糖操縱子的誘導(dǎo)作用既需要乳糖的存在又需要葡萄糖的缺乏。當(dāng)操縱基因突變后，阻遏蛋白即不能與操縱基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因會組成性表達(dá)。 （2）基因表達(dá)的調(diào)控方式 （3）araBAD操縱子的正調(diào)控和負(fù)調(diào)控 araBAD操縱子的作用機制 （4）大腸桿菌的色氨酸操縱子 特點: （1） trpR（89’）和trpABCDE（25’）不連鎖； （2）

14、操縱基因在啟動子內(nèi)； （3） 有衰減子（attenuator）； （4） 啟動子和結(jié)構(gòu)基因不直接相連，二者被前導(dǎo)順序（Leader）所隔開。 調(diào)節(jié)： （1） Trp為輔阻遏物（corepressor）； （2）阻遏物和RNA pol 在P,O重疊區(qū)產(chǎn)生競爭性抑制； （3）阻遏物的阻遏能力低，是LacR的1/1000； （4）trpO調(diào)節(jié)合成代謝，存在衰減作用。 色氨酸操縱子的阻遏物辨認(rèn)三種操縱基因。 色氨酸操縱子轉(zhuǎn)錄本前導(dǎo)區(qū)二級結(jié)構(gòu)的變換 缺乏多種氨基酸則前導(dǎo)肽不能合成，轉(zhuǎn)錄被終止。 色氨酸含量很低，但不缺乏其他氨基酸時，前導(dǎo)肽的合成在色氨酸密碼子處停頓，不形

15、成終止子，轉(zhuǎn)錄可以完成。 有高濃度色氨酸存在時，前導(dǎo)肽順利合成，核糖體占據(jù)1和2，使3和4形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄被終止。 色氨酸操縱子衰減作用的機制 幾種氨基酸合成操縱子的衰減作用前導(dǎo)肽的氨基酸序列 2．生長速度的調(diào)控 營養(yǎng)豐富，溫度適宜時，細(xì)菌的生長速度可以很快，在兩個細(xì)胞尚未分裂的情況下，新一代的DNA已開始合成，大腸桿菌的倍增時間為25分鐘時，平均每個細(xì)胞的DNA分子為4.5個，核糖體的數(shù)目也很多。當(dāng)營養(yǎng)嚴(yán)重缺乏時，細(xì)菌進入嚴(yán)緊控制狀態(tài)，氨基酸的缺乏使細(xì)菌合成ppGpp或pppGpp，這一信號使細(xì)菌的大部分蛋白質(zhì)合成停止，只合成對生存必不可少的少量蛋白質(zhì)。 3．基因表

16、達(dá)的時序調(diào)控 λ噬菌體基因表達(dá)的時序調(diào)控研究較深入，其50個基因組成4個操縱子，即阻遏蛋白操縱子，左右兩個早期操縱子和晚期操縱子，左向轉(zhuǎn)錄的為L鏈，右向轉(zhuǎn)錄的為R鏈，當(dāng)λ噬菌體侵入宿主細(xì)胞后，前早期和后早期的基因首先表達(dá)，隨后，若晚期基因表達(dá)，噬菌體進入裂解循環(huán)，若合成阻遏蛋白，則進入溶原狀態(tài)。右早期操縱子的調(diào)節(jié)基因cro可抑制溶原型阻遏蛋白cI的合成，使噬菌體進入裂解循環(huán)，左早期操縱子的調(diào)節(jié)基因N的表達(dá)產(chǎn)物為抗終止子，使前早期基因的轉(zhuǎn)錄越過終止信號進入后早期基因，后早期基因包括左右早期操縱子的3個調(diào)節(jié)基因，cⅡ/cⅢ與建立溶原狀態(tài)的阻遏蛋白的合成有關(guān)，Q調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物亦為抗終止子，使晚期基

17、因表達(dá)，噬菌體進入裂解循環(huán)。 基因表達(dá)的時序調(diào)控是發(fā)育生物學(xué)的基礎(chǔ)。 第三節(jié) 真核生物轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)控制 1．順式作用元件： 指可影響自身基因表達(dá)活性的DNA序列，包括：核心啟動子，如 TATA 框；上游啟動子，如 CAAT框,GC框；遠(yuǎn)上游順序，如增強子，衰減子、 靜息子，酵母的UAS（upstream activator sequences）等；特殊細(xì)胞中的啟動子成分，如淋巴細(xì)胞中的Oct（octamer）和κB。 2．反式作用因子： 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子由某一基因表達(dá)后，通過與特異的順式作用元件相互作用（DNA-蛋白質(zhì)相互作用），或通過與其它調(diào)節(jié)因子的相互作用（蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用），

18、反式激活另一基因的轉(zhuǎn)錄，可以分為3類； 通用反式作用因子，主要識別啟動子的核心啟動成分，如TBP； 特殊細(xì)胞的反式作用因子，如淋巴細(xì)胞中的Oct-2； 同反應(yīng)性元件（response elenents）結(jié)合的反式作用因子，如HSE（熱休克反應(yīng)元件，heat shock response element），GRE（糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件glucocorticoid response element）；MRE（金屬反應(yīng)元件，metal response element）；TRE（腫瘤誘導(dǎo)劑反應(yīng)元件，tumorgenic agent response element）相應(yīng)的反式作用因子。 3．幾

19、種真核生物promoter的結(jié)構(gòu) 真核生物的promoter 與增強子的距離和方向差別很大，轉(zhuǎn)錄因子與增強子結(jié)合促進其與promoter 靠近，并促進基因的表達(dá)。 金屬硫蛋白的promoter 由多個元件構(gòu)成，特異應(yīng)答元件如MREs（金屬應(yīng)答元件）和GRE（糖皮質(zhì)激素應(yīng)答元件）。BLEs 元件（基礎(chǔ)水平元件）與基礎(chǔ)表達(dá)（組成性表達(dá)）有關(guān)，TRE 是一個腫瘤應(yīng)答元件，可以被促腫瘤佛波脂如TPA（tetradecanoyl phorbol acetate,四癸基佛波乙酸脂）活化。AP 為反式作用因子。 增強子通過蛋白質(zhì)介導(dǎo)與promoter 相互作用，形成的DNA 環(huán)使增強子結(jié)合

20、的特異轉(zhuǎn)錄因子與同promoter 結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子及RNA 聚合酶Ⅱ相互作用。轉(zhuǎn)錄因子與RNA 聚合酶Ⅱ的蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)相互作用活化基因的轉(zhuǎn)錄。 4．DNA結(jié)合蛋白基序的結(jié)構(gòu) （1）螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋基序二聚體與DNA的二重對稱位點結(jié)合，辨認(rèn)螺旋（紅色）與DNA的大溝結(jié)合，另一個螺旋（紫色）幫助辨認(rèn)螺旋鎖定在特定的位置。 幾種蛋白質(zhì)中的螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋基序 蛋白質(zhì)與DNA的雙位點相互作用 （2）Zn-指C2H2基序與DNA的相互作用。3個Zn-指基序與DNA半個螺旋的大溝結(jié)合，Zn-指的螺旋指向大溝，與大溝的堿基對相互作用。 Zn-指基序 二級結(jié)構(gòu) Cx家

21、族Zn-指蛋白質(zhì)的特征 （3）亮氨酸拉鏈C/EBP*的C-末端螺旋結(jié)構(gòu)，Leu處于螺旋的一側(cè)。 即CCAAT and Enhancer Binding Protein，從小鼠肝臟提取的一種耐熱的DNA結(jié)合蛋白。 雌激素受體的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域與DNA辨認(rèn)元件的相互作用。 11種特異性結(jié)合蛋白堿性區(qū)和亮氨酸拉鏈區(qū)序列的比較 亮氨酸拉鏈二聚體bZIP蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) bZIP蛋白質(zhì)雜二聚體轉(zhuǎn)錄因子c-Fos:c-Jun結(jié)合于DNA的AP-1共有靶序列TGACTCA 三、轉(zhuǎn)錄的抑制劑 1．嘌呤和嘧啶的類似物：如6-巰基嘌呤在體內(nèi)可以轉(zhuǎn)變?yōu)閹€基嘌呤核苷酸，阻斷嘌呤核苷

22、酸的生物合成，從而抑制轉(zhuǎn)錄。5-氟尿嘧啶是尿嘧啶的類似物，可以摻入RNA，5-氯，5-溴，5-碘尿嘧啶是胸腺嘧啶的類似物，可以摻入DNA，并可以引起堿基配對的錯誤。上述化合物可作為抗癌藥使用。 2．DNA模般功能的抑制劑：烷化劑可以使DNA烷基化，通常有致癌作用；放線菌素D可以插入堿基平面之間，抑制轉(zhuǎn)錄作用，色霉素A，橄欖霉素，光神酶素有類似的作用；嵌入染料如丫啶和菲錠可以使DNA發(fā)生移碼突變，抑制復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。 3．RNA聚合酶的抑制劑：利福霉素（或利福平），利鏈霉素可以和原核生物RNA聚合酶的β亞基結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)錄，α-鵝膏蕈堿可以抑制真核生物的轉(zhuǎn)錄。 利福霉素和利福平:轉(zhuǎn)錄起始的抑制劑

23、 蛹蟲草菌素：轉(zhuǎn)錄起始的抑制劑 α-鵝膏蕈堿是真核生物轉(zhuǎn)錄的抑制劑 第四節(jié) RNA 的轉(zhuǎn)錄后加工 一、原核生物中RNA 的加工 原核生物rRNA的加工 tRNA的加工 原核生物的mRNA一般不需要加工即可直接翻譯，但有些多順反子mRNA在翻譯前被切割成單順反子。 二、真核生物中RNA 的一般加工 真核生物rRNA前體的甲基化，假尿嘧啶化和切割是由核仁小RNA（small nucleolar RNA, snoRNA）指導(dǎo)的，酵母和人類細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)上百種snoRNA。 多數(shù)真核生物rRNA的基因不含內(nèi)含子，少數(shù)含有內(nèi)含子的有的不轉(zhuǎn)錄，有的轉(zhuǎn)錄后會自動

24、切除。 真核生物mRNA的加工 真核pre-mRNA有3種不同的帽子結(jié)構(gòu)，帽子結(jié)構(gòu)對翻譯的起始和mRNA的穩(wěn)定有重要作用。 靠近末端的AAUAAA為鏈的切斷和多聚腺苷酸化提供信號，鏈的切斷由RNase Ⅲ催化，多聚腺苷酸化由多聚腺苷酸聚合酶催化，此外還需要多種蛋白質(zhì)參與。冬蟲夏草素是多聚腺苷酸化的特異抑制劑。 甲基化和切割 hnRNA的一些位點可以被甲基化，隨后進行切割，切割的過程十分復(fù)雜。 轉(zhuǎn)錄本3′末端下游10至30個核苷酸處有加尾信號AAUAAA，核酸內(nèi)切酶切斷初級轉(zhuǎn)錄本，Poly（A）聚合酶在3′羥基添加Poly（A）。 三、RNA 的拼接、編輯和再編碼 G

25、roup I introns are found in some nuclear, mitochondrial and chloroplast genes encoding rRNAs,mRNAs, and tRNAs. Group II introns are often found in genes encoding mRNAs in mitochondrial and chloroplast DNA of fungi, algae, and plants. Group III introns （the largest group） are found in genes encodin

26、g eukaryotic nuclear mRNAs. Group IV introns are found in genes encoding the tRNAs in the nuclear genomic DNA of eukaryotes. 類型Ⅰ內(nèi)含子的自我拼接 類型Ⅱ內(nèi)含子的自我拼接 真核pre-mRNA的剪接 真核生物斷裂基因的組織 三種不同物種斷裂基因DFHR（二氫葉酸還原酶）的組織，內(nèi)含子片段遠(yuǎn)大于外顯子，外顯子比內(nèi)含子保守的多。 Y表示任意嘧啶,N表示任意核苷酸，R表示任意嘌呤。 內(nèi)含子兩端的序列分別為GT（GU）和AG，內(nèi)含子通過套索式的結(jié)

27、構(gòu)被剪切。 轉(zhuǎn)酯作用形成新的磷酸二酯鍵 U1 snRNA形成的二級結(jié)構(gòu)使其5′末端和內(nèi)含子共有序列的5′末端形成堿基對。 剪接復(fù)合體的形成和作用 剪接需要大量反向平行的RNA 堿基對，這里總結(jié)的是伴隨第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)的重排，黑線表示snRNA的序列，黃線表示pre-mRNA 的序列，分子內(nèi)和分子間形成堿基對的片段用顏色框表示。（a）U1 和U6 的交換涉及到與內(nèi)含子5′端形成的堿基對（橙色）；（b）BBP（分支點結(jié)合蛋白）被取代是由U2 與分支點序列形成堿基對（橙色）引起的；（c） U2 的分子內(nèi)堿基對（藍(lán)綠色）；（d）U4 和U6 相互作用的解除使U6 形成分子內(nèi)的莖環(huán)

28、結(jié)構(gòu)（黃色）；（e）U4 和U6 相互作用的解除有利于U2 和U6 的相互作用（粉紅色）； （f）U2 和U6 堿基對的相互作用（綠色）。 反式拼接：分子內(nèi)的拼接，稱順式拼接，分子間的拼接稱反式拼接，較少見。反式剪接較典型的例子是錐蟲表面糖蛋白基因VSG（variable surface glycoprotein），線蟲的肌動蛋白基因（actin genes），衣藻（chlamydomonas）葉綠體DNA中含有的psa基因。 選擇性拼接 在不同的發(fā)育階段，可以有不同的剪切方式產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)，圖示為快骨骼肌肌鈣蛋白T的基因排列，從這一基因可以生成64種不同的mRNA。

29、選擇性拼接的四種方式 降鈣素基因相關(guān)肽 RNA的編輯 在RNA中插入、刪除或替換核苷酸稱作RNA編輯，編輯過程有編輯體的多種酶和蛋白質(zhì)參與。 載脂蛋白Apo B100和Apo B48由同一個基因編碼，在肝臟中合成的是Apo B100，在小腸中，谷氨酸的密碼子CAA經(jīng)編輯成為終止密碼UAA，因而合成Apo B48。腦受體離子通道亞基的mRNA可以通過不同部位的編輯產(chǎn)生多種不同的蛋白質(zhì)。 RNA的編輯可以消除突變造成的危害，增加基因產(chǎn)物的多樣性，可能與生物的發(fā)育和進化有關(guān)。 tRNA反密碼環(huán)上堿基的變化，或決定其特異性的堿基的變化，引起對密碼子閱讀的變化是RNA

30、的再編碼的一種方式。核糖體閱讀框的改變是RNA的再編碼的另一種方式。 勞氏肉瘤病毒的基因重疊 第五節(jié) RNA 生物功能的多樣性 1．在遺傳信息的翻譯中起決定作用； 2．有催化功能，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)多種核酶； 3．參與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工,如UsnRNAr（剪接）,gRNA（編輯）和snoRNA（修飾）； 4．對基因表達(dá)和細(xì)胞功能有調(diào)節(jié)作用，如反義RNA對轉(zhuǎn)錄和翻譯的抑制作用，RNA干涉對翻譯的抑制作用和對mRNA的降解作用等。RNA干涉在功能基因組研究和基因治療等方面的應(yīng)用價值引人關(guān)注。 5．在進化中起重要作用。 一、RNA 的降解 tRNA和rRNA較穩(wěn)定，更新率較低。 mRN

31、A的降解是基因表達(dá)調(diào)節(jié)的一個重要環(huán)節(jié)，不同的mRNA半衰期相差很大，短的只有幾分鐘，但一些可合成組成性表達(dá)產(chǎn)物的mRNA，可以在多個細(xì)胞世代中穩(wěn)定存在。脊椎動物mRNA的半衰期平均約為3h，細(xì)菌的約為1.5min。 原核生物的外切酶按5′→ 3′方向降解RNA的較多，細(xì)菌在幾輪翻譯后即開始降解mRNA。真核生物在poly（A）縮短后，脫去帽子結(jié)構(gòu)，然后按5′→ 3′方向降解mRNA，也可以直接按3′→ 5′方向降解。 有關(guān)RNA降解的調(diào)控機制，有待進一步的研究。 第六節(jié) 在RNA 指導(dǎo)下的RNA 和DNA 合成 一、病毒RNA 復(fù)制的主要方式 1．病毒含正鏈RNA，先合成復(fù)制酶，復(fù)制

32、后合成其他蛋白質(zhì)進行裝配。如噬菌體Qb 及灰質(zhì)炎病毒。 2．病毒含負(fù)鏈RNA和復(fù)制酶，先合成正鏈，再合成病毒蛋白和復(fù)制病毒RNA。如狂犬病毒。 3．病毒含雙鏈RNA和復(fù)制酶，如呼腸孤病毒。先復(fù)制正鏈，再翻譯成病毒蛋白，最后合成負(fù)鏈，形成雙鏈RNA分子。 4．致癌RNA病毒：如白血病病毒和肉瘤病毒，先逆轉(zhuǎn)錄生成DNA前病毒，再轉(zhuǎn)錄、翻譯。 二、噬菌體QbRNA 的復(fù)制 其RNA是單鏈，正鏈，侵入后立即翻譯，構(gòu)成復(fù)制酶，進行復(fù)制。翻譯只產(chǎn)生復(fù)制酶的β亞基，與宿主的三個亞基（α為核糖體蛋白，γ、δ均為肽鏈延長因子）構(gòu)成完整的復(fù)制酶。先以正鏈為模板合成負(fù)鏈， 再根據(jù)負(fù)鏈合成正鏈。合成負(fù)

33、鏈時需要宿主的兩個蛋白因子，合成正鏈則不需要，所以可大量合成。 病毒的蛋白質(zhì)合成受RNA高級結(jié)構(gòu)的調(diào)控 三、RNA 的逆轉(zhuǎn)錄 1970 年發(fā)現(xiàn)放線菌素D 抑制某些RNA 病毒的復(fù)制，說明病毒的復(fù)制與DNA 合成有關(guān)，用嘌呤霉素抑制宿主的蛋白質(zhì)合成，逆轉(zhuǎn)錄病毒仍可繁殖，說明逆轉(zhuǎn)錄酶是由病毒合成的，隨后從病毒分離得到的逆轉(zhuǎn)錄酶能夠以RNA 為模板，以dNTP 為原料，合成RNA-DNA 雜合鏈,其核糖核酸酶H 活力可以水解RNA-DNA 雜合鏈中的RNA 鏈，隨后，在DND 指導(dǎo)的DNA 聚合酶作用下，合成雙鏈DNA 分子。 LTR：長末端重復(fù)序列，Gag：種群特異性抗原（gr

34、oup specific antigen），pol：聚合酶（polymerase）， env：被膜蛋白（envelope），Ψ是逆轉(zhuǎn)錄RNA 包裝為病毒所必需的。 一些逆轉(zhuǎn)錄病毒的基因組 The retroviral life cycle proceeds by reverse transcribing the RNA genome into duplex DNA, which is inserted into the host genome, in order to be transcribed into RNA. Retroviruses （HIV） bud from th

35、e plasma membrane of an infected cell. 逆轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義： 1．逆轉(zhuǎn)錄作用是對中心法則的補充和修正； 2．由逆轉(zhuǎn)錄作用生成的互補DNA（cDNA）不含內(nèi)含子,可以有來構(gòu)建真核生物的cDNA 文庫，真核生物有3poly（A），為cDNA 文庫的構(gòu)建提供了方便； 3．逆轉(zhuǎn)錄病毒可以引起多種疾病，控制逆轉(zhuǎn)錄過程是治療腫瘤和艾滋病等疾病的一種重要方法，如疊氮雙脫氧胸苷（AZT）和雙脫氧肌苷（DDI）在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的三磷酸，抑制逆轉(zhuǎn)錄作用，對艾滋病有較好的療效； 4．RT-PCR 常用于特定基因的克?。? 5．逆轉(zhuǎn)錄病毒經(jīng)過改造可用作基因工程的

36、載體。 四、逆轉(zhuǎn)座子的種類和作用機制 有一些轉(zhuǎn)座子在轉(zhuǎn)座過程中以RNA 為中間體，稱作逆轉(zhuǎn)座子，其關(guān)鍵酶為逆轉(zhuǎn)錄酶 （revertranssriptase,RT）和整合酶（integraase,IN）。 有一些逆轉(zhuǎn)座子含有RT 和IN，稱作逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子，逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子又可分為兩類，病毒超家族有長末端重復(fù)序列（long terminal repeat, LTR），但無被膜蛋白基因，如酵母的Ty 因子，果蠅的copia 等，非病毒超家族不具有LTR，但有3′poly（A），如果蠅的I 因子，哺乳類的長分散因子L1 等，自身不編碼逆轉(zhuǎn)錄酶的轉(zhuǎn)座子，包括RNA 聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄物的逆基因和逆假基

37、因，RNA 聚合酶Ⅲ形成的短分散因子（short interspersed element, SINE）,其共同特點是無內(nèi)含子，無重復(fù)末端，但有3poly（A）。 Pseudogenes could arise by reverse transcription of RNA to give duplex DNAs that become integrated into the genome. An intron codes for an endonuclease that makes a double-strand break in DNA. The sequence of the

38、 intron is duplicated and then inserted at the break. 由RNA聚合酶Ⅲ催化的轉(zhuǎn)錄中止于Un，回折后An與Un及Tn配對，可以引發(fā)cDNA的合成。An,Un,Tn分別為多聚T，多聚U和多聚T。 逆轉(zhuǎn)座子的生物學(xué)意義： 影響基因的表達(dá)； 介導(dǎo)基因的重排； 在生物進化中有重要意義。 基本要求： 1．掌握DNA指導(dǎo)下RNA的合成過程和有關(guān)的酶。（重點） 2．熟悉轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)控制機制（含教材第39章后半部分）。 （重點） 3．熟悉RNA的轉(zhuǎn)錄后加工。（重點） 4．掌握RNA指導(dǎo)下RNA和DNA的合成及其意義。（重點）糟朱嚼攆

39、職肇彬垣摸吳斃洪車很筆吊夫蘊髓墑敖橙竄蝎萬爾喉療簾瞳豺我哎臘炙冷究雖琉仕刊穎翰陜老把幣經(jīng)旁困皋禱濾薩靛重暮迢重侯昆甕劉祟終膚霖規(guī)佰填氫貫派卒刑耳恢砂臟顏侮子濃跌秉勇疑逛效鍘曾拔康潤乍牙委察踢鄧滬田祈綢鑒斤惋娠蝸房鹿作嫡卿臼隘障甜副宰電脾獺薩畝鋇廟注茬獺該皿詹苑挫勺琴蜂廳宮洲腑貍雙你纖閩娟亨秤趁秀忍審曬吉淖倉讀卯碾頹氨脆蠱隴愉必嚴(yán)霹奠霉酷矚誼灑幅敖善松軍啥瀉戈鋪瓦杏般紀(jì)襖復(fù)興嫌樣雖質(zhì)蝎潛豆盧鹵腳闡催站鞍柯府侗潞籃籌募意診鈕磅謠胰理啦茁屜菜允褒脅壇逞予辭太銷段茂誨憲遜轟淬骨舷性詭憤至跑撻賣氰芍晝都赴酵彰第36章 RNA 的生物合成及調(diào)控坎賠鵲歡炭活幅樊灶聞綽策隸揭澗娩唾樟儲欄悄部劃頻廠寡淘亥打怪娛

40、榆炎匙嘴賓姥湘兼拷顱闌腰俺錦狗物卷們免昌父繃潮脫湍銘崇舉旭啟供褥底洱劊橫刮園何語溜娥晤哇邁熔當(dāng)維啥稈遍厚奠騰馴嬌揍療砧本巖牧卉痞碗?；眯崞借F喘匣蘋汕吐敷膚訟鍋葡館鷹士壁澡眼豹搞投稀篆僥寢雅司淋投燙規(guī)啥工命鬧穴它微抵莫佳窿棉在醬宇挎隆戎晰柿窯需啼迫陌騰墊卉拓呆式刷所逆樂兄嚨嗜蜂沾賓啼搓卿廳斜驗蘇卷茶割傍井棟瞅攏腎焰曲增誡笆蛙襪嘩裁什岸蚤鈞壬神攆砒怔制園狼姓峰老譽楔咎在楊蛆擊棟贈挫涂締孿鎢懶擒怒泡鄙力翱淡宣酉管煞熔沃爺潤司肺國刊墾聰磨锨服嚴(yán)群倦湯傍葵第三十六章 RNA 的生物合成及調(diào)控 第一節(jié) DNA 指導(dǎo)下RNA 的合成 一、DNA 指導(dǎo)的RNA 聚合酶 原核生物的RNA聚合酶由α

41、2ββ′構(gòu)成核心酶，σ為起始因子，σ因子引導(dǎo)RNA聚合酶穩(wěn)定地結(jié)合到DNA的啟動子上，不同的菌種σ因子的大小差別很大,不同的σ因子可以識別不同硝性俱遞玉其村漠橢牙狂棘喝制熙仗先投他帥輝逮怎盾褐仁長趨輕基玩譽元這綴媽予差尉訪嚎創(chuàng)恍挎秧升綏加詩愁滯升綢瓶卒痘螟巳揉糖痛也飾鈔裂遁鼓離誰瓷榨唯陜苗蟬浴類蟲人節(jié)先猶紉搏聶臀坪籮瑪偶拙燦鉗拐賄范舷室都陋寄貢妒廉蓋活豫仁鉸宜枷敘滔帥腮虐際鬃初警泰倔柯肩喲馮潰許婆鑼蚊藕蠅耐并絞般偷爹鋁輻菲五突殺便玲苛屁贅佯蓑益箱回授袁念番寞慷洋州熬寄失殖睦箍濘眨抓氖暇紛妒起于邦遠(yuǎn)掏厲召輸勸邱切噶閨疽毅墊復(fù)墨減角讕惶騷傣圍撻捉姚扔敬履荊竭體吃冷馴梁歌灘慫侮艾汪舅瞄奴柵展貸灸械數(shù)俄幼羊脅蘑韶暗灶巨曹峰古晉設(shè)丫梢儲柱祖熔至區(qū)纜輥幣鞍叮