第 14 章 RNA 的生物合成 - 转录 RNA Biosynthesis--Transcription

1. 第14章 RNA的生物合成-转录RNA Biosynthesis--Transcription

2. 转录（transcription）： 以DNA为模板，在RNA聚合酶（RNA polymerase）的作用下合成mRNA，将遗传信息从DNA分子上转移到mRNA分子上，这一过程称为转录（transcription）。

3. 1、转录是基因表达的中心环节 • 转录是以 DNA为模板合成RNA, 并且只是以单股DNA 为模板，因此具有不对称性； • 用以转录的单链DNA, 称为模板链, 与复制不同，转录是局部的,从启动子开始到终止子结束,为一个转录单位; • 转录不需要引物； • 转录的忠实性相对弱； • 转录首先得到RNA前体，然后再进行加工转变为成熟的RNA.

4. 被转录成单个RNA分子的一段DNA 称为一个转录单位(transcript)

5. 2、 RNA聚合酶（ RNA polymerase ） 2.1、原核的RNA聚合酶 分子量48万，5种亚基： 全酶= 核心酶（α2ββ’）+ σ因子 α亚基决定转录的基因 β亚基在5’——3’方向上延长多核苷酸链，其方式与DNA 聚合酶相同，原料为NTP，没有纠错的功能。 β’亚基结合DNA模板 σ因子识别启动子并与之结合

6. 2.2、真核的RNA聚合酶 聚合酶I ：转录45S rRNA 聚合酶II：转录mRNA的前体，称为核不均RNA（hnRNA） 聚合酶III：转录tRNA 和5S rRNA 等

7. 3、 启动子（ promoter ） DNA上的转录起始序列，称为启动子，有序列保守性，不仅是转录起始的位置，而且影响转录的活性。 上游 下游 RNA聚合酶结合在启动子上

8. Pribnow box 注意原核启动子在-35 和-10区域的保守序列

9. 真核转录启动子的保守序列 （TATA box，TATA盒） 并非所有的真核基因都有典型的TATA box，不同生物的基因有不同的上游DNA序列

10. 4、转录过程及其特点 4.1、转录开始 由σ因子辨认并且结合到启动子上，局部解链（10-20bp），拓朴酶等也参与。 4.2、RNA链的延伸 由核心酶催化，以其中的一股DNA 单链作为模板链，以NTP为原料，按照碱基互补配对的原则，通常是由5’ppp嘌呤核苷（G 或A ）开头向着3’延长多核苷酸链，合成开始后，σ因子从模板上脱离下来（可以重复利用）。 核心酶覆盖双链DNA和RNA复合物，向前推进，一边解开螺旋，一边释放出新合成的RNA链，后面已经转录的区域中分开的DNA链又重新形成双螺旋。

11. “转录泡（transcription bubble）”

12. 转录过程中的模板识别、起始和延伸

13. 4.3、转录的终止 A. 依赖ρ因子的终止 新生RNA上有ρ因子的识别位点。它与聚合酶-DNA-RNA复合物结合，向3’端移动，并解开DNA-RNA杂交体，需ATP。 B. 依赖于特定序列的终止 转录终止区有特殊结构。终止区的上游有GC二重对称区，转录的RNA容易形成多个“发卡”结构,转录产物的3’端有polyU序列。这种特殊的二级结构阻止了转录向下游继续推进。

14. A B 转录的全过程

15. 5、RNA后的加工（ post-transcriptional processing） 转录得到的只是初级产物，通常要经过加工，才能转变为成熟的RNA。tRNA 和rRNA的转录后加工比较简单，而mRNA 的转录后加工比较复杂。 原核基因是多顺反子（poly-cistron），通常是几个相关的结构基因（编码的）同时转录得到多个mRNA。 而真核基因是单顺反子（mono-cistron），又是断裂基因。其结构基因中由编码的外显子（exon）和不编码的内含子（intron）间隔排开。转录得到的是“毛坯”，要在其5’端加上鸟嘌呤“帽子”，3’端加上polyA的“尾巴”，切除内含子，拼接外显子，才能成为一个成熟的mRNA。

16. 原核前体RNA的加工

17. 注意稀有碱基 tRNA转录后的加工与修饰

18. 真核rRNA前体转录后的加工

19. 内含子 外显子 真核mRNA前体转录后加工(以卵清蛋白mRNA的转录为例) mRNA的剪切

20. 真核生物mRNA的转录后加工 首、尾部的修饰 1）5‘端形成帽子结构（m7GpppGp-） 2）3‘端加上多聚腺苷酸尾巴（polyA tail） 帽子结构

21. 6、核酶的发现 在原生动物四膜虫（tetrahymena）中，26S rRNA分子是 有一个6.4kb的前体经切除1个414nt的内含子后形成的,在此 过程中, RNA进行了自我剪接（self-splicing），但是要有鸟 嘌呤存在的条件下通过转酯反应实现. RNA催化作用的发现提示了生命的最初形式可能是兼遗传 信息载体和催化功能于一身的RNA.

22. 本 章 结 束

23. 动物生物化学练习（3） 1．图示多核苷酸链在溶液中可能形成怎样的结构： 5’AUUCCGACUGGCGAAGUCGGCGC 3’ 2. DNA的复制包括哪些主要阶段？为什么复制具有半保留性？为什么说子链的合成是半不连续的？ 3. 转录的终止出现在DNA分子中特定的碱基顺序上。原核DNA转录的终止顺序有明显的结构特点，请予描述。除此以外，还有什么其它的终止转录的方式？ 4. 关于多肽链的生物合成，请你, A. 说明氨基酰-tRNA合成酶的特点； B. 图示原核70S 起始复合物； C. 解释延伸因子Tu的作用； D. 指出何时肽酰基转移酶起作用。 5. 无论是在DNA复制、还是RNA的转录或者是蛋白质翻译的过程，我们都能看到碱基互补配对的原则贯穿在遗传信息从DNA传递到蛋白质的各个环节。请作简要地介绍并评价其生物学意义。 6. 为了克隆某个真核细胞的蛋白质的基因，研究人员更愿意先从组织中分离它的mRNA，这样得到这个基因就不难了。为什么？