分子生物學(xué)第三章 生物信息的傳遞(上)

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1、3 生物信息的傳遞生物信息的傳遞(上上) 從從DNA到到RNAv 現(xiàn)代分子生物學(xué)最基本原理是：v 基因作為惟一能夠自主復(fù)制、永久存在的單位，其生物功能是以蛋白質(zhì)的形式表達(dá)出來(lái)的。v v DNA序列是遺傳信息的貯存者，它通過(guò)自主復(fù)制得到永存，并通過(guò)轉(zhuǎn)錄生成信使RNA，翻譯生成蛋白質(zhì)的過(guò)程來(lái)控制生命現(xiàn)象。v v基因表達(dá)包括:v 轉(zhuǎn)錄(transcription)v 翻譯(translation)v 兩個(gè)階段。 v 轉(zhuǎn)錄是指拷貝出一條與DNA鏈序列完全相同(除了T U之外)的RNA單鏈的過(guò)程;v 是基因表達(dá)的核心步驟；v 翻譯是指以新生的mRNA為模板，把核苷酸三聯(lián)遺傳密碼子翻譯成氨基酸序列、合成多

2、肽鏈的過(guò)程。v 是基因表達(dá)的最終目的。 v DNA是貯藏遺傳信息的最重要的生物大分子。v DNA分子中的核苷酸排列順序不但決定了胞內(nèi)所有RNA及蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)，還通過(guò)蛋白質(zhì)(酶)的功能間接控制了細(xì)胞內(nèi)全部有效成分的生產(chǎn)、運(yùn)轉(zhuǎn)和功能發(fā)揮。參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì):原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 模板: DNA酶: RNA聚合酶其他蛋白質(zhì)因子RNA合成方向合成方向：5 3v 我們把與mRNA序列相同的那條DNA鏈稱(chēng)為編碼鏈(coding strand)或稱(chēng)有意義鏈(sense strand)v 把另一條根據(jù)堿基互補(bǔ)原則指導(dǎo)mRNA合成的DNA鏈稱(chēng)為模板鏈(templ

3、ate strand)或稱(chēng)反義鏈(antisense strand)。 v 貯藏在任何基因中的生物信息都必須首先被轉(zhuǎn)錄生成RNA，才能得到表達(dá)。v DNA和RNA雖然很相似，只有T或U及核糖的第二位碳原子上有所不同，但它們的生物學(xué)活性卻很不同。轉(zhuǎn)錄的不對(duì)稱(chēng)性 在RNA的合成中，DNA的二條鏈中僅有一條鏈可作為轉(zhuǎn)錄的模板，稱(chēng)為轉(zhuǎn)錄的不對(duì)稱(chēng)性。編碼鏈與模板鏈 與mRNA序列相同的那條DNA鏈稱(chēng)為編碼鏈；將另一條根據(jù)堿基互補(bǔ)原則指導(dǎo)mRNA合成的DNA鏈稱(chēng)為模板鏈。GCAGTACATGTC5533DNACGTCATGTACAG編碼鏈模板鏈GCAGUACAUGUCmRNA轉(zhuǎn)錄模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一條單鏈

4、上轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向5 5 3 3 3 3 5 5 模板鏈模板鏈編碼鏈編碼鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈模板鏈轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向 DNA分子上轉(zhuǎn)錄出分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱(chēng)為結(jié)構(gòu)基因。的區(qū)段，稱(chēng)為結(jié)構(gòu)基因。結(jié)構(gòu)基因：轉(zhuǎn)錄單元（transcription unit） 一段從啟動(dòng)子開(kāi)始至終止子結(jié)束的DNA序列。v RNA主要以單鏈形式存在于生物體內(nèi)v 其高級(jí)結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，它們既擔(dān)負(fù)著貯藏及轉(zhuǎn)移遺傳信息的功能;v 又能作為核酶直接在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮代謝功能。v 除少數(shù)RNA病毒，所有RNA分子都來(lái)自DNA。儲(chǔ)存于DNA雙鏈中的遺傳信息通過(guò)轉(zhuǎn)錄按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則被轉(zhuǎn)化成為單鏈RNA分子。v生物體內(nèi)共有3種RNA:v

5、 編碼特定蛋白質(zhì)序列的信使RNA (messenger RNA，mRNA);v 能特異性解讀mRNA中的遺傳信息、將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)氨基酸后加入多肽鏈中的轉(zhuǎn)移RNA (transfer RNA，tRNA);v 直接參與核糖體中蛋白質(zhì)合成的核糖體RNA (ribosomal RNA，rRNA)。31 RNA的轉(zhuǎn)錄v 311 轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程v 原核還是真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程都包括：v 模板識(shí)別v 轉(zhuǎn)錄起始v 通過(guò)啟動(dòng)子v 轉(zhuǎn)錄的延伸v 終止大腸桿菌中依賴(lài)于大腸桿菌中依賴(lài)于DNADNA的的RNARNA轉(zhuǎn)錄過(guò)程轉(zhuǎn)錄過(guò)程 （a)a)在轉(zhuǎn)錄的任意時(shí)刻，轉(zhuǎn)錄泡中單鏈在轉(zhuǎn)錄的任意時(shí)刻，轉(zhuǎn)錄泡中單鏈DNADNA的長(zhǎng)

6、度約在的長(zhǎng)度約在17bp17bp左右，被聚合形成復(fù)合物所保護(hù)的左右，被聚合形成復(fù)合物所保護(hù)的DNADNA序列約為序列約為35bp;35bp; (b) (b)由于基因轉(zhuǎn)錄所引起的由于基因轉(zhuǎn)錄所引起的DNADNA超螺旋結(jié)構(gòu)變化超螺旋結(jié)構(gòu)變化v 模板識(shí)別階段主要指RNA聚合酶與啟動(dòng)子DNA雙鏈相互作用并與之相結(jié)合的過(guò)程。v 轉(zhuǎn)錄起始前，啟動(dòng)子附近的DNA雙鏈分開(kāi)形成轉(zhuǎn)錄泡以促使底物核糖核苷酸與模板DNA的堿基配對(duì)。v 轉(zhuǎn)錄起始就是RNA鏈上第一個(gè)核苷酸鍵的產(chǎn)生。v 轉(zhuǎn)錄起始后直到形成9個(gè)核苷酸短鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)啟動(dòng)子階段v 此時(shí)RNA聚合酶一直處于啟動(dòng)子區(qū)，新生的RNA鏈與DNA模板鏈的結(jié)合不夠牢固，很容易

7、從DNA鏈上掉下來(lái)并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄重新開(kāi)始。v v 一旦RNA聚合酶成功地合成9個(gè)以上核苷酸并離開(kāi)啟動(dòng)子區(qū)，轉(zhuǎn)錄就進(jìn)入正常的延伸階段。v 通過(guò)啟動(dòng)子的時(shí)間代表一個(gè)啟動(dòng)子的強(qiáng)弱。v 一般說(shuō)來(lái)，通過(guò)啟動(dòng)子的時(shí)間越短，該基因轉(zhuǎn)錄起始的頻率也越高。v RNA聚合酶離開(kāi)啟動(dòng)子，沿DNA鏈移動(dòng)并使新生RNA鏈不斷伸長(zhǎng)的過(guò)程就是轉(zhuǎn)錄的延伸。v 大腸桿菌RNA聚合酶的活性一般為每秒合成50-90個(gè)核苷酸。v 隨著RNA聚合酶的移動(dòng)，DNA雙螺旋持續(xù)解開(kāi)，暴露出新的單鏈DNA模板，新生RNA鏈的3末端不斷延伸，在解鏈區(qū)形成RNA-DNA雜合物。而在解鏈區(qū)的后面，DNA模板鏈與其原先配對(duì)的非模板鏈重新結(jié)合成為雙螺旋。v

8、 當(dāng)RNA鏈延伸到轉(zhuǎn)錄終止位點(diǎn)時(shí)，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯鍵，RNA-DNA雜合物分離，轉(zhuǎn)錄泡瓦解，DNA恢復(fù)成雙鏈狀態(tài)，而RNA聚合酶和RNA鏈都被從模板上釋放出來(lái)，這就是轉(zhuǎn)錄的終止。v 真核細(xì)胞與原核細(xì)胞在模板的識(shí)別不同：v 真核生物RNA聚合酶不能直接識(shí)別基因的啟動(dòng)子區(qū)，所以，需要一些被稱(chēng)為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的輔助蛋白質(zhì)按特定順序結(jié)合于啟動(dòng)子上，RNA聚合酶才能與之相結(jié)合并形成復(fù)雜的前起始復(fù)合物(preinitiation transcription complex，PIC)，以保證有效地起始轉(zhuǎn)錄。v 轉(zhuǎn)錄和翻譯的速度基本相等v 37時(shí)，轉(zhuǎn)錄生成mRNA的速度大約是每分鐘2500個(gè)核苷

9、酸，即每秒鐘合成14個(gè)密碼子，而蛋白質(zhì)合成的速度大約是每秒鐘15個(gè)氨基酸。v 正常情況下，從一個(gè)基因開(kāi)始表達(dá)到細(xì)胞中出現(xiàn)其mRNA的間隔約為2.5min，而再過(guò)半分鐘就能在細(xì)胞內(nèi)測(cè)到相應(yīng)的蛋白質(zhì)。v3.1.2.1 RNA聚合酶v 雙鏈DNA為模板(若以單鏈DNA做模板，則活性大大降低)v 4種核苷三磷酸作為活性前體v 以Mg2/Mn2為輔助因子v 催化RNA鏈的起始、延伸和終止。 312 轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要成分v 不需要任何引物v 催化生成的產(chǎn)物是與DNA模板鏈互補(bǔ)的RNA。v v RNA或RNA-DNA雙鏈雜合體不能作為模板。v RNA聚合酶是轉(zhuǎn)錄過(guò)程中最關(guān)鍵的酶。v 原核和真核生物的RNA聚合

10、酶雖然都能催化RNA的合成，但在其分子組成、種類(lèi)和生化特性上各有特色。v 大多數(shù)原核生物RNA聚合酶的組成是相同的，大腸桿菌RNA聚合酶由2個(gè)亞基、一個(gè)亞基、一個(gè)亞基和一個(gè)亞基組成，稱(chēng)為核心酶。v 加上一個(gè)亞基后則成為聚合酶全酶(holoenzyme)，相對(duì)分子質(zhì)量為4.65x105。大腸桿菌RNA聚合酶的組成分析亞基基因相對(duì)分子量亞基數(shù)組分功能rpoA36,5002核心酶核心酶組裝，啟動(dòng)子識(shí)別rpoB151,0001核心酶和共同形成RNA合成的活性中心rpoC155,0001核心酶？11,0001核心酶？rpoD70,0001因子存在多種因子，用于識(shí)別不同的啟動(dòng)子v 亞基可能與核心酶的組裝及

11、啟動(dòng)子識(shí)別有關(guān)，并參與RNA聚合酶和部分調(diào)節(jié)因子的相互作用。v 和亞基組成了聚合酶的催化中心，它們?cè)谛蛄猩吓c真核生物RNA聚合酶的兩個(gè)大亞基有同源性。v 亞基能與模板DNA、新生RNA鏈及核苷酸底物相結(jié)合。v T4噬菌體感染大腸桿菌后對(duì)亞基的一個(gè)精氨酸殘基進(jìn)行ADP糖基化修飾，造成RNA聚合酶全酶對(duì)啟動(dòng)子親和力降低。v 因子可以極大地提高RNA聚合酶對(duì)啟動(dòng)子區(qū)DNA序列的親和力，酶底結(jié)合常數(shù)提高103倍，酶底復(fù)合物的半衰期可達(dá)數(shù)小時(shí)甚至數(shù)十小時(shí)。 v 因子還能使RNA聚合酶與模板DNA上非特異性位點(diǎn)的結(jié)合常數(shù)降低104倍，使酶底復(fù)合物的半衰期小于1s。因此，加入因子以后，RNA聚合酶全酶識(shí)別啟

12、動(dòng)子序列的特異性總共提高了107倍。v 每個(gè)細(xì)胞中約有7000個(gè)RNA聚合酶分子，根據(jù)細(xì)胞的生長(zhǎng)情況，任何時(shí)候都可能有2000-5000個(gè)酶在執(zhí)行轉(zhuǎn)錄DNA模板的功能。 v 因子的作用是負(fù)責(zé)模板鏈的選擇和轉(zhuǎn)錄的起始，它是酶的別構(gòu)效應(yīng)物，使酶專(zhuān)一性識(shí)別模板上的啟動(dòng)子。v 核心酶在T7噬菌體DNA上約有1300個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，平均結(jié)合常數(shù)為21011。v 加入因子后則出現(xiàn)兩類(lèi)位點(diǎn)，大部分位點(diǎn)的結(jié)合常數(shù)在108109之間，但有8個(gè)位點(diǎn)的結(jié)合常數(shù)在10121014之間。v 表明因子不僅增加聚合酶對(duì)啟動(dòng)子的親和力，還降低了它對(duì)非專(zhuān)一位點(diǎn)的親和力。v 在某些細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)含有能識(shí)別不同啟動(dòng)子的因子，以適應(yīng)不同生長(zhǎng)

13、發(fā)育階段的要求，調(diào)控不同基因轉(zhuǎn)錄的起始。v 轉(zhuǎn)錄的起始從化學(xué)過(guò)程來(lái)看是單個(gè)核苷酸與開(kāi)鏈啟動(dòng)子-酶復(fù)合物相結(jié)合構(gòu)成新生RNA的5端，再以磷酸二酯鍵的形式與第二個(gè)核苷酸相結(jié)合，起始的終止反映在因子的釋放。v 只有當(dāng)新生RNA鏈達(dá)到6-9個(gè)核苷酸時(shí)才能形成穩(wěn)定的酶-DNA-RNA三元復(fù)合物，才釋放因子,轉(zhuǎn)錄進(jìn)入延伸期。v 當(dāng)聚合酶按5-3方向延伸RNA鏈時(shí)，解旋的DNA區(qū)域也隨之移動(dòng)。聚合酶可以橫跨約40個(gè)堿基對(duì)，而解旋的DNA區(qū)域大約是17個(gè)堿基對(duì)。自由核苷酸能被聚合酶加到新生的RNA鏈上，并形成DNA-RNA雜合體。v 隨著聚合酶在模板上的運(yùn)動(dòng)，靠近3端的DNA不斷解旋，同時(shí)在5端重新形成DNA

14、雙鏈，將RNA鏈擠出DNA-RNA雜合體。RNA的3端大約有20-30個(gè)核苷酸與DNA或聚合酶相結(jié)合。v 真核生物中共有3類(lèi)RNA聚合酶，其結(jié)構(gòu)比大腸桿菌RNA聚合酶更復(fù)雜，它們?cè)诩?xì)胞核中的位置不同，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄的基因不同，對(duì)-鵝膏蕈堿的敏感性也不同。 真核生物RNA聚合酶一般有8-14個(gè)亞基所組成，相對(duì)分子質(zhì)量超過(guò)5x105。 雖然不同生物3類(lèi)聚合酶的亞基種類(lèi)和大小各異，但存在兩條普遍遵循的原則： 一是聚合酶中有兩個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量超過(guò)1 x105的大亞基； 二是同種生物3類(lèi)聚合酶有“共享”小亞基的傾向，即有幾個(gè)小亞基是其中3類(lèi)或2類(lèi)聚合酶所共有的。v 除了細(xì)胞核中的RNA聚合酶之外，真核生物線(xiàn)粒體

15、和葉綠體中還存在著不同的RNA聚合酶。v 線(xiàn)粒體RNA聚合酶只有一條多肽鏈，相對(duì)分子質(zhì)量小于7x104，是已知最小的RNA聚合酶之一，與T7噬菌體RNA聚合酶有同源性。v 葉綠體RNA聚合酶比較大，結(jié)構(gòu)上與細(xì)菌中的聚合酶相似，由多個(gè)亞基組成，部分亞基由葉綠體基因組編碼。v 線(xiàn)粒體和葉綠體RNA聚合酶活性不受-鵝膏蕈堿所抑制。RNA聚合酶與DNA聚合酶的區(qū)別RNA聚合酶DNA聚合酶大小(M)大，4.8105D小，1.09105dol引物無(wú)有產(chǎn)物較短，游離較長(zhǎng)，與模板以氫鍵相連作用方式一條鏈的某一段兩條鏈同時(shí)進(jìn)行外切酶活性無(wú)5 3，3 5校對(duì)合成能力無(wú)有修復(fù)能力無(wú)有3122 轉(zhuǎn)錄復(fù)合物v 轉(zhuǎn)錄可被

16、分為4個(gè)階段：v 啟動(dòng)子的選擇v 轉(zhuǎn)錄起始v RNA鏈的延伸v 終止。 a aa ab bw wRPB3RPB11RPB2RPB1RPB6The same color indicate the homologous of the two enzymesprokaryoticeukaryoticb b“Crab claw” shape of RNAPActive center cleft 模板模板DNA進(jìn)入轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的路徑進(jìn)入轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的路徑 （A）俯瞰圖。雙螺旋DNA用傾斜的圓筒表示，TF II轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)用虛圈表示；（B）后視圖。DNA從鉗子型結(jié)構(gòu)和墻體或平滑結(jié)構(gòu)的中間穿越。There

17、 are various channels allowing DNA, RNA and ribonucleotides (rNTPs) into and out of the enzymes active center cleftv 啟動(dòng)子選擇階段:v 包括RNA聚合酶全酶對(duì)啟動(dòng)子的識(shí)別，聚合酶與啟動(dòng)子可逆性結(jié)合形成封閉復(fù)合物 (closed complex)。此時(shí)，DNA鏈仍處于雙鏈狀態(tài)。v 伴隨著DNA構(gòu)象上的重大變化，封閉復(fù)合物轉(zhuǎn)變成開(kāi)放復(fù)合物(open complex)，聚合酶全酶所結(jié)合的DNA序列中有一小段雙鏈被解開(kāi)。v 對(duì)于強(qiáng)啟動(dòng)子來(lái)說(shuō)，從封閉復(fù)合物到開(kāi)放復(fù)合物的轉(zhuǎn)變是不可逆的，是

18、快反應(yīng)。v 開(kāi)放復(fù)合物與最初的兩個(gè)NTP相結(jié)合并在這兩個(gè)核苷酸之間形成磷酸二酯鍵后即轉(zhuǎn)變成包括RNA聚合酶、DNA和新生RNA的三元復(fù)合物。v 除了RNA聚合酶之外，真核生物轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程中至少還需要7種輔助因子參與。v復(fù)合物的兩條的反應(yīng)途徑：v 一是合成并釋放2-9個(gè)核苷酸的短RNA轉(zhuǎn)錄物，即所謂的流產(chǎn)式起始；v 二是盡快釋放亞基，轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物通過(guò)上游啟動(dòng)子區(qū)并生成由核心酶、DNA和新生RNA所組成的轉(zhuǎn)錄延伸復(fù)合物。 v轉(zhuǎn)錄的真實(shí)性:v 取決于有特異的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)v 轉(zhuǎn)錄起始后按照堿基互補(bǔ)原則準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)錄模板DNA序列及具有特異的終止部位。v RNA的合成是在模板DNA的啟動(dòng)子位點(diǎn)上起始是靠因

19、子來(lái)完成的。因子因子 因子因子是一個(gè)相對(duì)分是一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為子質(zhì)量為2.0105的的六聚六聚體體蛋白。蛋白。 其功能是作為其功能是作為RNA pol的一種輔助因子，當(dāng)?shù)囊环N輔助因子，當(dāng)其濃度為其濃度為RNA pol濃度的濃度的10%時(shí)在體外可發(fā)揮最時(shí)在體外可發(fā)揮最高的活性。高的活性。 結(jié)合到結(jié)合到RNA鏈終止子上游的鏈終止子上游的某一點(diǎn)某一點(diǎn) 因子結(jié)合以后延著因子結(jié)合以后延著RNA向向3端移動(dòng)，跟蹤聚合酶端移動(dòng)，跟蹤聚合酶 追上在終止位點(diǎn)暫停的追上在終止位點(diǎn)暫停的RNA 聚合酶聚合酶終止終止-三元復(fù)合物解體三元復(fù)合物解體因子參與的因子參與的RNA合成終止模式合成終止模式“窮追窮追”（hot

20、pursuit）模型）模型 v RNA聚合酶的核心酶雖可合成RNA，但不能找到模板DNA上的起始位點(diǎn)。v 核心酶的產(chǎn)物是不均一的，因?yàn)樗鼪](méi)有固定的起始位點(diǎn)，而且DNA兩條鏈都可作為模板。只有帶因子的全酶才能專(zhuān)一地與DNA上的啟動(dòng)子結(jié)合，選擇其中一條鏈作為模板，合成均一的產(chǎn)物。v 因子的作用只是負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄的起始，一旦轉(zhuǎn)錄開(kāi)始，它就脫離了起始復(fù)合物，而由核心酶負(fù)責(zé)RNA鏈的延伸。v 因此，聚合酶全酶的作用是啟動(dòng)子的選擇和轉(zhuǎn)錄的起始，而核心酶的作用是鏈的延伸。v 轉(zhuǎn)錄延伸復(fù)合物是轉(zhuǎn)錄循環(huán)中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。v 與轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物相比，延伸復(fù)合物極為穩(wěn)定，可以長(zhǎng)時(shí)間地與DNA模板相結(jié)合而不解離。v 只有

21、在它遇到轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)時(shí)，RNA聚合酶才停止加入新的核苷酸，RNA-DNA雜合物解離，釋放轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物并導(dǎo)致聚合酶本身從模板DNA上掉下來(lái)。v32 啟動(dòng)子與轉(zhuǎn)錄起始v v 大腸桿菌RNA聚合酶與啟動(dòng)子的相互作用主要包括：v 啟動(dòng)子區(qū)的識(shí)別v 酶與啟動(dòng)子的結(jié)合v 因子的結(jié)合與解離。v321 啟動(dòng)子區(qū)的基本結(jié)構(gòu)v 啟動(dòng)子是一段位于結(jié)構(gòu)基因5端上游區(qū)的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之與模板DNA準(zhǔn)確地相結(jié)合。v 啟動(dòng)子具有轉(zhuǎn)錄起始的特異性，基因的特異性轉(zhuǎn)錄取決于酶與啟動(dòng)子能否有效地形成二元復(fù)合物。v 轉(zhuǎn)錄的起始是基因表達(dá)的關(guān)鍵階段;v 啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)影響了它與RNA聚合酶的親和力，從而影響了基因表達(dá)的水

22、平。v轉(zhuǎn)錄單元(transcription unit)： v 是一段從啟動(dòng)子開(kāi)始至終止子(terminator)結(jié)束的DNA序列。v v RNA聚合酶從轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)開(kāi)始沿著模板前進(jìn)，直到終止子為止，轉(zhuǎn)錄出一條RNA鏈。v 在細(xì)菌中，一個(gè)轉(zhuǎn)錄單元可以是一個(gè)基因，也可以是幾個(gè)基因。v 轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)是指與新生RNA鏈第一個(gè)核苷酸相對(duì)應(yīng)DNA鏈上的堿基。v 90的基因的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)是嘌呤，G比A更常見(jiàn)，通常在起始點(diǎn)核苷酸兩側(cè)分別是C和T堿基（如CGT或CAT)。v 常把起點(diǎn)前面，即5末端的序列稱(chēng)為上游(upstream)，而把其后面即3末端的序列稱(chēng)為下游(downstream)。v 在描述堿基的位置時(shí)，一般用

23、數(shù)字表示，起點(diǎn)為+1，下游方向依次為+2、+3,上游方向依次為-1、-2、-3。v 啟動(dòng)子區(qū)是RNA聚合酶的結(jié)合區(qū)，其結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到轉(zhuǎn)錄的效率。啟動(dòng)子區(qū)有什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)呢?v Pribnow把RNA聚合酶全酶與模板DNA結(jié)合后，用DNaseI水解DNA，然后用酚抽提，沉淀純化DNA后得到一個(gè)被RNA聚合酶保護(hù)的DNA片段，約有41-44個(gè)核苷酸對(duì)。v 分離了fd噬菌體、T7噬菌體的A2及A3啟動(dòng)子、噬菌體的PR啟動(dòng)子及大腸桿菌乳糖操縱子的UV5啟動(dòng)子等5段被酶保護(hù)的區(qū)域，并進(jìn)行了序列分析，以后又有人做了50多個(gè)啟動(dòng)子的序列分析后發(fā)現(xiàn)：v 在被保護(hù)區(qū)內(nèi)有一個(gè)由在被保護(hù)區(qū)內(nèi)有一個(gè)由5 5個(gè)核苷酸組成

24、的共同個(gè)核苷酸組成的共同序列，是序列，是RNARNA聚合酶的緊密結(jié)合點(diǎn)，現(xiàn)在稱(chēng)為聚合酶的緊密結(jié)合點(diǎn)，現(xiàn)在稱(chēng)為PribnowPribnow區(qū)區(qū)( (Pribnow box) )，這個(gè)區(qū)的中央大約位于，這個(gè)區(qū)的中央大約位于起點(diǎn)上游起點(diǎn)上游10bp10bp處，所以又稱(chēng)為處，所以又稱(chēng)為-10-10區(qū)區(qū)。大腸桿菌RNA聚合酶全酶所識(shí)別的啟動(dòng)子區(qū)-10序列序列 (Pribnow框盒框盒)v其保守序列為其保守序列為T(mén)ATAAT，位于，位于-10bp左右，其中左右，其中3端端的的“T”十分保守。十分保守。vA.T較豐富，易于解鏈。較豐富，易于解鏈。v它和轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)它和轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)I一般相距一般相距5bp。

25、功能功能: (1) RNA pol緊密結(jié)合緊密結(jié)合;(2) 形成開(kāi)放啟動(dòng)復(fù)合體；形成開(kāi)放啟動(dòng)復(fù)合體；(3) 使使RNA pol定向轉(zhuǎn)錄。定向轉(zhuǎn)錄。v 提純被保護(hù)的片段發(fā)現(xiàn)，RNA聚合酶并不能重新結(jié)合或并不能選擇正確的起始點(diǎn)，表明在保護(hù)區(qū)外可能還存在與RNA聚合酶對(duì)啟動(dòng)子的識(shí)別有關(guān)的序列。v v 啟動(dòng)子的-35bp附近找到了另一段共同序列：TTGACATTGACA。 v 經(jīng)過(guò)數(shù)年的努力，分析了46個(gè)大腸桿菌啟動(dòng)子的序列以后，確證絕大部分啟動(dòng)子都存在這兩段共同序列:v 位于-10bp處的TATA區(qū)v -35bp處的TTGACA區(qū)。-35序列序列 (Sextama盒盒)v其保守序列為其保守序列為T(mén)T

26、GACA，v與與-10序列相隔序列相隔16-19bp。 功能功能: (1)為為RNA pol的識(shí)別位點(diǎn)。的識(shí)別位點(diǎn)。 (2)RNA Pol的核心酶只能起到和模板結(jié)合和催化的的核心酶只能起到和模板結(jié)合和催化的功能，并不能識(shí)別功能，并不能識(shí)別-35序列，只有序列，只有亞基才能識(shí)別亞基才能識(shí)別-35序列，為轉(zhuǎn)錄選擇模板鏈。序列，為轉(zhuǎn)錄選擇模板鏈。v 現(xiàn)已查明，-10位的TATA區(qū)和-35位的TTGACA區(qū)是RNA聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合位點(diǎn)，能與因子相互識(shí)別而具有很高的親和力。v -35區(qū) -10區(qū)v T85T83G81A61C69A52 T89A89T50A65A100 v 因子首先識(shí)別和接合于-35

27、區(qū)序列，所以該序列又稱(chēng)為識(shí)別序列。 35區(qū)區(qū) 10區(qū)區(qū)T85T83G81A61C69A52T89A89T50A65A100v大部分啟動(dòng)子都存在這兩段共同序列，即位大部分啟動(dòng)子都存在這兩段共同序列，即位于于10bp處的處的TATA區(qū)和區(qū)和35bp處的處的TTGACA區(qū)。區(qū)。v它們是它們是RNA聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合位點(diǎn)聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合位點(diǎn),能與能與因子相互識(shí)別而具有很高的親和力。因子相互識(shí)別而具有很高的親和力。 100個(gè)個(gè)E.coli的不同啟動(dòng)子的序列測(cè)定結(jié)果的不同啟動(dòng)子的序列測(cè)定結(jié)果v 在真核生物基因中，Hogness等先在珠蛋白基因中發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似Pribnow區(qū)的Hogness區(qū)(Hogne

28、ss box,又稱(chēng)Goldberg-Hogness框 )，這是位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-25-30bp處的共同序列TATAAA，也稱(chēng)為T(mén)ATA區(qū)。v 另外，在起始位點(diǎn)上游-70-78bp處還有另一段共同序列CCAAT，這是與原核生物中-35bp區(qū)相對(duì)應(yīng)的序列，稱(chēng)為CAAT區(qū)(CAAT box)。典型啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu) -35 -10 轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)TTGACA 16-19bp TATAAT 5-9bp1、核心啟動(dòng)子 定義： 指保證RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)及轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游TATA區(qū)。 作用： 選擇正確的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，保證精確起始TATA 常在-25bp左右，相當(dāng)于原核

29、的-10序列T T8585A A9797T T9393A A8585A A6363A A8383A A50502、上游啟動(dòng)子元件包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等作用： 控制轉(zhuǎn)錄起始頻率。CAAT：-70 -80bpGGGCGG：-80 -110bpv 322 啟動(dòng)子區(qū)的識(shí)別啟動(dòng)子區(qū)的識(shí)別v RNA聚合酶并不直接識(shí)別堿基對(duì)本身，而是通過(guò)氫鍵互補(bǔ)的方式加以識(shí)別。v 在啟動(dòng)子區(qū)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，腺嘌呤分子上的N6、鳥(niǎo)嘌呤分子上的N2、胞嘧啶分子上的N4都是氫鍵供體，而腺嘌呤分子上的N7、N3，胸腺嘧啶分子上的O4、O2，鳥(niǎo)嘌呤分子上的N7、O6、N3和胞嘧啶分子上的O2都是氫

30、鍵受體。v 由于它們分別處于DNA雙螺旋的大溝或小溝內(nèi)，因此都具有特定的方位，而酶分子中也有處于特定空間構(gòu)象的氫鍵受體與供體，當(dāng)它們與啟動(dòng)子中對(duì)應(yīng)的分子在一定距離內(nèi)相互補(bǔ)時(shí)，就形成氫鍵，相互結(jié)合。v 氫鍵互補(bǔ)學(xué)說(shuō)較為圓滿(mǎn)地解釋了啟動(dòng)子功能既受DNA序列影響，又受其構(gòu)象影響這一事實(shí)。v 當(dāng)保守區(qū)某些堿基的取代不影響DNA上氫鍵的方位和特性時(shí)，啟動(dòng)子原有的功能保持不變；v 當(dāng)局部DNA構(gòu)象或電荷密度改變影響了這些基團(tuán)的相對(duì)方位時(shí)，啟動(dòng)子的功能就會(huì)受到影響。v 3.2.3 酶與啟動(dòng)子區(qū)的結(jié)合v 在RNA聚合酶與啟動(dòng)子相互作用的過(guò)程中，聚合酶首先與啟動(dòng)子區(qū)閉合雙鏈DNA相結(jié)合，形成二元閉合復(fù)合物，然后

31、經(jīng)過(guò)解鏈得到二元開(kāi)鏈復(fù)合物。v 解鏈區(qū)一般在-9+13之間，而酶與啟動(dòng)子結(jié)合的主要區(qū)域在其上游。v 一旦開(kāi)鏈區(qū)解鏈，酶分子能以正確的取向與解鏈后的有關(guān)單鏈相互作用，形成開(kāi)鏈復(fù)合物。v 因此，RNA聚合酶既是雙鏈DNA結(jié)合蛋白，又是單鏈DNA結(jié)合蛋白。DNA開(kāi)鏈?zhǔn)前凑誅NA模板序列正確引入核苷酸底物的必要條件。v3.2.4 -10區(qū)和-35區(qū)的最佳間距v 在原核生物中，-35區(qū)與-10區(qū)之間的距離大約是16-19bp，小于15bp或大于20bp都會(huì)降低啟動(dòng)子的活性。v 保持啟動(dòng)子這二段序列以及它們之間的距離是十分重要的，否則就會(huì)改變它所控制基因的表達(dá)水平。v 一旦-35區(qū)相對(duì)于-10區(qū)旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生

32、的超螺旋發(fā)生改變(增減一個(gè)bp會(huì)使兩者之間的夾角發(fā)生36的變化)，若要使酶與DNA在這個(gè)區(qū)域內(nèi)保持正確的取向，就必須使二者之一發(fā)生扭曲，需要增加結(jié)合自由能。10區(qū)和區(qū)和35區(qū)的最佳距離區(qū)的最佳距離v在原核生物中在原核生物中，10區(qū)和區(qū)和35區(qū)的最佳距離大約是區(qū)的最佳距離大約是1619 bp。v過(guò)大或過(guò)小都會(huì)降低轉(zhuǎn)錄活性。過(guò)大或過(guò)小都會(huì)降低轉(zhuǎn)錄活性。 這可能是因?yàn)檫@可能是因?yàn)镽NA Pol本身的大小和空間結(jié)構(gòu)有關(guān)。本身的大小和空間結(jié)構(gòu)有關(guān)。v在細(xì)菌中常見(jiàn)兩種啟動(dòng)子突變：v下降突變(down mutation)：v 如果把Pribnow區(qū)從TATAAT變成AATAAT就會(huì)大大降低其結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄水

33、平；v上升突變(up mutation)：v 即增加Pribnow區(qū)共同序列的同一性。v 如在乳糖操縱子的啟動(dòng)子中，將其Pribnow區(qū)從TATGTT變成TATATT，就會(huì)提高啟動(dòng)子的效率，提高乳糖操縱子基因的轉(zhuǎn)錄水平。v啟動(dòng)子效率：v 不同的啟動(dòng)子的序列之間有很多差別，而且其轉(zhuǎn)錄效率可相差1000倍，總的說(shuō)來(lái)不同啟動(dòng)子區(qū)域的功能如下：v -35序列組成增強(qiáng)與聚合酶因子相識(shí)別和相互作用的識(shí)別區(qū)；v -10序列對(duì)于DNA解旋很重要；v 起始位點(diǎn)附近的序列可影響轉(zhuǎn)錄起始。v啟動(dòng)子的效率高低不一。v 實(shí)驗(yàn)顯示，與聚合酶結(jié)合和開(kāi)放復(fù)合體形成這兩個(gè)步驟的效率在不同的啟動(dòng)子中是不同的。因此，細(xì)胞內(nèi)不同啟動(dòng)

34、子的效率可有幾個(gè)數(shù)量級(jí)的差別從每10分種以上方有一次轉(zhuǎn)錄起始到每1-2秒即有一次起始。這是細(xì)胞用以確定基因表達(dá)效率的基本方式。v 即使是同一基因，其轉(zhuǎn)錄效率也不是固定不變的。v 在不同的生長(zhǎng)情況下轉(zhuǎn)錄可根據(jù)需要而改變。調(diào)節(jié)蛋白與啟動(dòng)子的結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白與啟動(dòng)子的結(jié)合v 在E.coli中轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)常常是通過(guò)某些蛋白質(zhì)的介導(dǎo)。這種調(diào)節(jié)蛋白能夠在啟動(dòng)子處或靠近啟動(dòng)子處與DNA分子相結(jié)合，從而增高或降低RNA聚合酶起始RNA合成的效率。v 這些蛋白質(zhì)中，有的能阻斷RNA聚合酶的結(jié)合，從而抵制轉(zhuǎn)錄，稱(chēng)為阻遏蛋白(repressor);v 有的能與RNA聚合酶結(jié)合并提高其活性，稱(chēng)為激活蛋白(activator

35、)。v 作為一種啟動(dòng)子的阻遏蛋白可能是另一種啟動(dòng)子的激活蛋白，反之亦然，這取決于其結(jié)合位點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。一種調(diào)節(jié)蛋白的名稱(chēng)常常只是反映了它第一次被發(fā)現(xiàn)時(shí)的功能。v325 增強(qiáng)子及其功能增強(qiáng)子及其功能v 除了啟動(dòng)子以外，還有另外一種序列與轉(zhuǎn)錄的起始有關(guān)。v 在SV40的轉(zhuǎn)錄單元上發(fā)現(xiàn)它的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游約200bp處有兩段72bp長(zhǎng)的重復(fù)序列，它們不是啟動(dòng)子的一部分，但能增強(qiáng)或促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的起始，除去這兩段序列會(huì)大大降低這些基因的轉(zhuǎn)錄水平，若保留其中一段或?qū)⒅〕霾逯罝NA分子的任何部位，就能保持基因的正常轉(zhuǎn)錄。v 能強(qiáng)化轉(zhuǎn)錄起始的序列為增強(qiáng)子或強(qiáng)化子(enhancer)。v 除SV40外，還在反轉(zhuǎn)錄

36、病毒基因、免疫球蛋白基因、胰島素基因、胰糜蛋白酶基因等許多基因的啟動(dòng)區(qū)中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了增強(qiáng)子的存在。An enhancer can activate a promoter from upstream or downstream locations, and its sequence can be inverted relative to the promoter,v 如果把-珠蛋白基因置于帶有上述72bp序列的DNA分子上，發(fā)現(xiàn)它在體內(nèi)的轉(zhuǎn)錄水平提高了200倍。而且，無(wú)論把這段72bp序列放在轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游1400bp或下游3300bp處，它都有轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)作用。v 增強(qiáng)子很可能通過(guò)影響染色質(zhì)DNA-蛋

37、白質(zhì)結(jié)構(gòu)或改變超螺旋的密度而改變模板的整體結(jié)構(gòu)，從而使得RNA聚合酶更容易與模板DNA相結(jié)合，起始基因轉(zhuǎn)錄。v增強(qiáng)子能大大增強(qiáng)啟動(dòng)子的活性。增強(qiáng)子有別于啟動(dòng)子處有兩點(diǎn):v 1增強(qiáng)子對(duì)于啟動(dòng)子的位置不固定，而且能有很大的變動(dòng);v 2它能在兩個(gè)方向產(chǎn)生作用。一個(gè)增強(qiáng)子并不限于促進(jìn)某一特殊啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄，它能刺激在它附近的任一啟動(dòng)子。v 各個(gè)基因中的增強(qiáng)子順序差別較大，但有一個(gè)基本的核心順序(core sequence)：v AAAGGTGTGGGTTTGG增強(qiáng)子的特點(diǎn)v 1、遠(yuǎn)距離效應(yīng)v 2、無(wú)方向性v 3、順式調(diào)節(jié)只調(diào)節(jié)位于同一染色體上的靶基因，而對(duì)其它染色體上的基因沒(méi)作用。v 4、無(wú)物種和基因的

38、特異性 可以連接到異源基因上發(fā)揮作用。v 5、具有組織特異性v 6、有相位性 其作用與DNA的構(gòu)象有關(guān)v 7、有的增強(qiáng)子可對(duì)外部信號(hào)產(chǎn)生反應(yīng)。geneTTGACAAACTGTTATAATPuATATTAPytranscribed initiation site -50 -40 -30 -20 -10 1 10 5Recognition siteBinding sitePribnow boxpromoter 40-80bp123（1 1）結(jié)構(gòu)典型，都含有識(shí)別）結(jié)構(gòu)典型，都含有識(shí)別(R)(R)，結(jié)合，結(jié)合(B)(B)和起始和起始(I)(I)三個(gè)位點(diǎn)；三個(gè)位點(diǎn)；（2 2）序列保守，如）序列保守，如-

39、35-35序列，序列，-10-10序列結(jié)構(gòu)都十分保守；序列結(jié)構(gòu)都十分保守；（3 3）位置和距離都比較恒定；）位置和距離都比較恒定；（4 4）直接和多聚酶相結(jié)合；）直接和多聚酶相結(jié)合；（5 5）常和操縱子相鄰；）常和操縱子相鄰；（6 6）都在其控制基因的）都在其控制基因的55端；端；（7 7）決定轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)和方向。）決定轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)和方向。原核生物啟動(dòng)子原核生物啟動(dòng)子的共同的特點(diǎn)的共同的特點(diǎn)v326 真核生物啟動(dòng)子對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響 1979年，美國(guó)科學(xué)家Goldberg首先注意到真核生物中，由RNA聚合酶催化轉(zhuǎn)錄的DNA序列5上游區(qū)有一段與原核生物Pribnow區(qū)相似的富含TA的保守序列。 由于該序列

40、前4個(gè)堿基為T(mén)ATA，所以又稱(chēng)為T(mén)ATA區(qū)(TATA box)。 此后10多年間，科學(xué)家通過(guò)對(duì)許多基因啟動(dòng)子區(qū)的分析，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)功能蛋白基因的啟動(dòng)子都具有共同的結(jié)構(gòu)模式。v真核基因的啟動(dòng)子:v v 在-25-35區(qū)含有TATA序列;v 在-70-80區(qū)含有CCAAT序列(CAAT box);v 在-80-110含有GCCACACCC或GGGCGGG序列(GC box)。v習(xí)慣上將TATA區(qū)上游的保守序列稱(chēng)為:v 上游啟動(dòng)子元件(upstream promoter element，UPE)v 或稱(chēng)上游激活序列(upstream activating sequence，UAS)。v 比較原核和真

41、核基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游區(qū)的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在很大的差別：v 原核基因:v 啟動(dòng)區(qū)范圍較小，一般情況下，TATAAT (Pribnow區(qū))的中心位于-7-10，上游-30-70區(qū)為正調(diào)控因子結(jié)合序列，+1-20區(qū)為負(fù)調(diào)控因子結(jié)合序列。v 真核基因:v 調(diào)控區(qū)較大，TATAA/TA區(qū)位于-20-30，而-40-1l0區(qū)為上游激活區(qū)。v 原核基因:v 除Pribnow區(qū)之外，啟動(dòng)子上游只有TTGACA區(qū)(-30-40)作為RNA聚合酶的主要結(jié)合位點(diǎn)，參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控；v 真核基因:v 除了含有可與之相對(duì)應(yīng)的CAAT區(qū)之外，大多數(shù)基因還擁有GC區(qū)和增強(qiáng)子區(qū)。v TATA區(qū)和其他兩個(gè)UPE區(qū)的作用是有所

42、不同的：v TATA區(qū)的主要作用是使轉(zhuǎn)錄精確地起始。v 如果除去TATA區(qū)或進(jìn)行堿基突變，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物下降的相對(duì)值不如CAAT區(qū)或GC區(qū)突變后明顯，但發(fā)現(xiàn)所獲得的RNA產(chǎn)物起始點(diǎn)不固定。v 研究SV40晚期基因啟動(dòng)子發(fā)現(xiàn)，上游激活區(qū)(UPE/UAS)的存在與否，對(duì)該啟動(dòng)子的生物活性有著根本性的影響。v 若將該基因5上游-21-47核苷酸序列切除，基因完全不表達(dá)。v CAAT區(qū)和GC區(qū)： v 主要控制轉(zhuǎn)錄起始頻率，基本不參與起始位點(diǎn)的確定。 vCAAT區(qū)對(duì)轉(zhuǎn)錄起始頻率的影響最大：v 該區(qū)任一堿基的改變都將極大地影響靶基因的轉(zhuǎn)錄強(qiáng)度。v 而啟動(dòng)區(qū)其他序列中一二個(gè)堿基的置換則沒(méi)有太大的影響。 v 在TA

43、TA區(qū)和相鄰的UPE區(qū)之間插入核苷酸也會(huì)使轉(zhuǎn)錄減弱：v 在人類(lèi)-血紅蛋白基因啟動(dòng)區(qū)的兩個(gè)UPE序列之間插入15個(gè)核苷酸，該啟動(dòng)子完全失去功能。v CAAT和GC區(qū)相對(duì)于TATA區(qū)的取向(53或35)，對(duì)轉(zhuǎn)錄強(qiáng)度的影響不大。v 盡管這3種UPE(GC區(qū)、CAAT區(qū)、TATA區(qū)）序列都有著重要功能，但并不是每個(gè)基因的啟動(dòng)子區(qū)都包含這3種序列。v 有些基因，如SV40的早期基因，缺少TATA和CAAT區(qū)，只有6個(gè)串聯(lián)在上游-30-110位點(diǎn)的GC區(qū)；v 組蛋白H2B，不含GC區(qū)，但有兩個(gè)CAAT區(qū)，一個(gè)TATA區(qū)。真核生物的啟動(dòng)子特點(diǎn)真核生物的啟動(dòng)子特點(diǎn) （1）有多種元件：）有多種元件：TATA框，

44、框，GC框，框，CATT框等；框等；（2）結(jié)構(gòu)不恒定。有的有多種框盒）結(jié)構(gòu)不恒定。有的有多種框盒,如組蛋白如組蛋白H2B；有的只有；有的只有TATA框和框和GC框，如框，如SV40早期轉(zhuǎn)錄蛋白早期轉(zhuǎn)錄蛋白;（3）它們的位置、序列、距離和方向都不完全相同）它們的位置、序列、距離和方向都不完全相同;（4）有的有遠(yuǎn)距離的調(diào)控元件存在，如增強(qiáng)子；）有的有遠(yuǎn)距離的調(diào)控元件存在，如增強(qiáng)子；（5）這些元件常常起到控制轉(zhuǎn)錄效率和選擇起始位點(diǎn)的作用；）這些元件常常起到控制轉(zhuǎn)錄效率和選擇起始位點(diǎn)的作用；（6）不直接和）不直接和RNA pol結(jié)合。轉(zhuǎn)錄時(shí)先和其它轉(zhuǎn)錄激活因子相結(jié)合。轉(zhuǎn)錄時(shí)先和其它轉(zhuǎn)錄激活因子相結(jié)合，

45、再和聚合酶結(jié)合。結(jié)合，再和聚合酶結(jié)合。TATA boxHogness boxpromoter gene-50 -40 -30 -20 -10 1 10 5CAAT boxGC boxv 基因轉(zhuǎn)錄：v 實(shí)際上是RNA聚合酶、轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子和啟動(dòng)子區(qū)各種調(diào)控元件相互作用的結(jié)果。3.3 3.3 原核生物與真核生物原核生物與真核生物mRNAmRNA的特征比較的特征比較v信使核糖核酸mRNA（messenger RNA）。v mRNA在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)占總RNA的2左右；(tRNA占16，而rRNA則占80以上)。v 由于mRNA在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的半哀期很短，科學(xué)家直到19世紀(jì)70年代初才首次從細(xì)胞中分離出來(lái)。

46、v 現(xiàn)已查明，許多基因的mRNA在體內(nèi)還是相當(dāng)穩(wěn)定的，半衰期從幾個(gè)小時(shí)到幾天不等。v 目前，人們已能從幾乎所有生物體內(nèi)分離純化編碼任何蛋白質(zhì)的mRNA。v 真核細(xì)胞mRNA的最大特點(diǎn)在于它往往以一個(gè)較大相對(duì)分子質(zhì)量的前體RNA出現(xiàn)在核內(nèi)，只有成熟的、相對(duì)分子質(zhì)量明顯變小并經(jīng)化學(xué)修飾的mRNA才能進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，參與蛋白質(zhì)的合成。v 所以，真核細(xì)胞mRNA的合成和功能表達(dá)發(fā)生在不同的空間和時(shí)間范疇內(nèi)。v 原核生物中，mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯不僅發(fā)生在同一個(gè)細(xì)胞空間里，而且這兩個(gè)過(guò)程幾乎是同步進(jìn)行的，蛋白質(zhì)合成往往在mRNA剛開(kāi)始轉(zhuǎn)錄時(shí)就被引發(fā)了。v 一個(gè)原核細(xì)胞的mRNA有時(shí)可以編碼幾個(gè)多肽v 一個(gè)真核

47、細(xì)胞的mRNA最多只能編碼一個(gè)多肽。v 原核生物常以AUG，有時(shí)GUG甚至UUG作為起始密碼子：v 而真核生物幾乎永遠(yuǎn)以AUG作為起始密碼子。3.3.1 原核生物mRNA的特征v1 1原核生物原核生物mRNAmRNA的半衰期短的半衰期短v 細(xì)菌基因的轉(zhuǎn)錄與翻譯是緊密相聯(lián)的，基因轉(zhuǎn)錄一旦開(kāi)始，核糖體就結(jié)合到新生mRNA鏈的5端，啟動(dòng)蛋白質(zhì)合成，而此時(shí)該mRNA的3端還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有轉(zhuǎn)錄完全。v 絕大多數(shù)細(xì)菌mRNA的半衰期極短，mRNA的降解緊隨著蛋白質(zhì)翻譯過(guò)程發(fā)生。轉(zhuǎn)錄開(kāi)始1 min后，降解就開(kāi)始了，即當(dāng)一個(gè)mRNA的5端開(kāi)始降解時(shí)，其3端部分可能仍在合成或被翻譯。v mRNA降解的速度大概只有轉(zhuǎn)錄

48、或翻譯速度的一半。v 每過(guò)大約1min，體系中出現(xiàn)新生蛋白質(zhì)的速度就下降50。v 因?yàn)榛蜣D(zhuǎn)錄和多肽鏈延伸的速度基本相同，所以細(xì)胞內(nèi)某一基因產(chǎn)物(蛋白質(zhì))的多少?zèng)Q定于轉(zhuǎn)錄和翻譯的起始效率。v 大腸桿菌色氨酸合成酶基因平均每分鐘約有15次轉(zhuǎn)錄起始，這些mRNA鏈從生成到降解平均被翻譯10次，所以，穩(wěn)定狀態(tài)下細(xì)胞中每分鐘生成150個(gè)多肽。v 新生mRNA與成熟mRNA受核酸酶“攻擊”的概率是相等的。所以，有些mRNA鏈可能被翻譯了許多次，而同一群體中的另外一些mRNA分子可能根本沒(méi)有被翻譯；雖然mRNA的壽命具有隨機(jī)性，但某一mRNA的翻譯產(chǎn)量卻是大致穩(wěn)定的。v 細(xì)菌mRNA可以同時(shí)編碼不同的蛋白

49、質(zhì)，我們把只編碼一個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA稱(chēng)為單順?lè)醋觤RNA (monocistronic mRNA)，把編碼多個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA稱(chēng)為多順?lè)醋觤RNA (polycistronic mRNA)。v 多順?lè)醋觤RNA是一組相鄰或相互重疊基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，這樣的一組基因可被稱(chēng)為一個(gè)操縱子(operon)，是生物體內(nèi)的重要遺傳單位，如大腸桿菌乳糖操縱子轉(zhuǎn)錄成編碼3條多肽的多順?lè)醋觤RNA，經(jīng)過(guò)翻譯生成-半乳糖苷酶、透過(guò)酶及乙酰基轉(zhuǎn)移酶。2 2許多原核生物許多原核生物mRNAmRNA以多順?lè)醋拥男问酱嬖谝远囗樂(lè)醋拥男问酱嬖趘幾乎所有mRNA都可以被分成3部分：v 編碼區(qū)v 位于AUG之前的5端上游非編碼區(qū)v

50、 位于終止密碼子之后不翻譯的3端下游非編碼區(qū)。v 編碼區(qū)從起始密碼子AUG開(kāi)始，經(jīng)一連串編碼氨基酸的密碼子直至終止密碼子。v 對(duì)于第一個(gè)順?lè)醋觼?lái)說(shuō)，一旦mRNA的5端被合成，翻譯起始位點(diǎn)即可與核糖體相結(jié)合，而后面幾個(gè)順?lè)醋臃g的起始就會(huì)受其上游順?lè)醋咏Y(jié)構(gòu)的調(diào)控。v 一種情況是，第一個(gè)蛋白質(zhì)合成終止以后，核糖體分解成大、小亞基，脫離mRNA模板，第二個(gè)蛋白的翻譯必須等到新的小亞基和大亞基與該蛋白起始密碼子相結(jié)合后才可能開(kāi)始。 前一個(gè)多肽翻譯完成以后，核糖體大、小亞基分離，小亞基也可能不離開(kāi)mRNA模板，而是迅速與游離的大亞基結(jié)合，啟動(dòng)第二個(gè)多肽的合成。 在噬菌體RNA中，一個(gè)順?lè)醋拥姆g有時(shí)完全

51、取決于它前面順?lè)醋拥姆g。 因?yàn)槭删wRNA往往形成復(fù)雜的二級(jí)結(jié)構(gòu)，只有第一個(gè)翻譯起始位點(diǎn)是暴露的，在這個(gè)順?lè)醋臃g產(chǎn)生多肽的過(guò)程中，核糖體的運(yùn)動(dòng)破壞了后續(xù)順?lè)醋拥亩?jí)結(jié)構(gòu)，使起始位點(diǎn)較容易與核糖體相結(jié)合形成起復(fù)合物。v 原核生物起始密碼子AUG上游7-12個(gè)核苷酸處有一被稱(chēng)為SD序列(Shine-Dalgarno sequence)的保守區(qū)，該序列與16S rRNA 3端反向互補(bǔ)，被認(rèn)為在核糖體-mRNA的結(jié)合過(guò)程中起作用。如果把16S rRNA 3末端的6個(gè)保守核苷酸反過(guò)來(lái)寫(xiě)，則為3-UCCUCC-5。v 所有已知大腸桿菌mRNA的翻譯起始區(qū)都含有4-5個(gè)(至少3個(gè))對(duì)應(yīng)于SD序列的核苷酸

52、。3 3原核生物原核生物mRNAmRNA的的55端無(wú)帽子結(jié)構(gòu)，端無(wú)帽子結(jié)構(gòu)，33端沒(méi)有或只有較短的端沒(méi)有或只有較短的poly(Apoly(A) )結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)v 細(xì)菌16S rRNA的3末端既非常保守，又高度自我互補(bǔ)，能形成“發(fā)卡”式結(jié)構(gòu)。與mRNA互補(bǔ)的部分也參與這個(gè)“發(fā)卡”的形成。v 表面上看這似乎是一對(duì)矛盾，一個(gè)序列不可能在形成“發(fā)卡”的同時(shí)又與mRNA相結(jié)合。事實(shí)上，這正好說(shuō)明序列配對(duì)是動(dòng)態(tài)的，可變的，翻譯起始復(fù)合物的生成很可能包含了rRNA 3末端的“發(fā)卡”結(jié)構(gòu)的改變，啟動(dòng)蛋白質(zhì)翻譯以后，mRNA-rRNA雜合體被打破，為核糖體在mRNA模板上的移動(dòng)創(chuàng)造了條件。332 真核生物mRNA的

53、特征v 凡是編碼功能蛋白的真核基因都通過(guò)RNA聚合酶進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，真核基因幾乎都是單順?lè)醋?，只包含一個(gè)蛋白質(zhì)的信息，其長(zhǎng)度在幾百到幾千個(gè)核苷酸之間。v 一個(gè)完整的基因，不但包括編碼區(qū)(coding region)，還包括5和3端長(zhǎng)度不等的特異性序列，它們雖然不編碼氨基酸，卻在基因表達(dá)的過(guò)程中起著重要作用。 v所以，“基因”的分子生物學(xué)定義是：v 產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核苷酸序列!！ v 真核生物mRNA結(jié)構(gòu)上的最大特征是:v 單順?lè)醋觱 5端的帽子v 3的poly(A)結(jié)構(gòu)。v 真核生物的mRNA(不包括葉綠體和線(xiàn)粒體)5端都是經(jīng)過(guò)修飾的，基因轉(zhuǎn)錄一般從嘌呤(主要是A，也可能是G)

54、起始，第一個(gè)核苷酸保留了5端的三磷酸基團(tuán)并能通過(guò)其3-OH位與下一個(gè)核苷酸的5磷酸基團(tuán)形成二酯鍵，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的起始序列為pppApNpNp。v 然而，如果在體外用核酸酶處理成熟mRNA，其5端并不產(chǎn)生預(yù)期的核苷三磷酸，而產(chǎn)生以5-5三磷酸基團(tuán)相連的二核苷酸，5終端是一個(gè)在mRNA轉(zhuǎn)錄后加上去的甲基化鳥(niǎo)嘌呤。1真核生物真核生物mRNA的的5端存在端存在“帽子帽子”結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)v mRNA 5端加“G”的反應(yīng)是由鳥(niǎo)苷酸轉(zhuǎn)移酶完成的，這個(gè)反應(yīng)非常迅速，很難在體外或體內(nèi)測(cè)得5自由三磷酸基團(tuán)的存在。v 據(jù)測(cè)算，在新生mRNA鏈達(dá)到10個(gè)核苷酸之前，甚至可能在RNA聚合酶離開(kāi)轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)之前，帽子結(jié)構(gòu)就已加到m

55、RNA的第一個(gè)核苷酸上了。v 這就是說(shuō)，mRNA幾乎一誕生就是戴上帽子的。一般認(rèn)為，帽子結(jié)構(gòu)是GTP和原mRNA 5三磷酸腺苷(或鳥(niǎo)苷)縮合反應(yīng)的產(chǎn)物，新加上的G與mRNA鏈上所有其他核苷酸方向正好相反，像一頂帽子倒扣在mRNA鏈上，故而得名。vmRNA的帽子結(jié)構(gòu)常常被甲基化。v 第一個(gè)甲基出現(xiàn)在所有真核細(xì)胞的mRNA中(單細(xì)胞真核生物mRNA主要是這個(gè)結(jié)構(gòu))，由尿苷酸-7-甲基轉(zhuǎn)移酶催化，稱(chēng)為零號(hào)帽子(cap 0)； v 帽子結(jié)構(gòu)的下一步是在第二個(gè)核苷酸(原mRNA 5第一位)的2-OH位上加另一個(gè)甲基，這步反應(yīng)由2-O-甲基轉(zhuǎn)移酶完成。v 當(dāng)mRNA原第二位核苷酸是腺嘌呤時(shí)，其N(xiāo)6位有時(shí)也

56、被甲基化，這一反應(yīng)只能在2-OH被甲基化以后才能發(fā)生。一般把有這兩個(gè)甲基的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為1號(hào)帽子(cap 1)；真核生物中以這類(lèi)帽子結(jié)構(gòu)為主。v 在某些生物細(xì)胞內(nèi)，mRNA鏈上的第三個(gè)核苷酸的2-OH位也可能被甲基化，因?yàn)檫@個(gè)反應(yīng)只以帶有1號(hào)帽子的mRNA為底物，所以被稱(chēng)為2號(hào)帽子(cap 2)。v 有2號(hào)帽子的mRNA只占有帽mRNA總量的10-15以下。v 帽子結(jié)構(gòu)可能使mRNA免遭核酸酶的破壞。實(shí)驗(yàn)表明，去除珠蛋白mRNA 5端的7-甲基鳥(niǎo)嘌呤后，該mRNA分子的翻譯活性和穩(wěn)定性都明顯下降。而且，有帽子結(jié)構(gòu)的mRNA更容易被蛋白質(zhì)合成的起始因子所識(shí)別，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成。v 在呼腸孤病毒中，

57、含甲基化5端RNA的蛋白質(zhì)合成速度比不含甲基的mRNA要快。用化學(xué)方法除去5端的甲基以后，上述mRNA作為蛋白質(zhì)合成模板的活性消失，說(shuō)明mRNA 5端甲基化的帽子是翻譯所必須的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在呼腸孤病毒中無(wú)m7G的mRNA不能與核糖體40S小亞基結(jié)合，證明甲基化的帽子結(jié)構(gòu)可能是蛋白質(zhì)合成起始信號(hào)的一部分。 帽子結(jié)構(gòu)功能：帽子結(jié)構(gòu)功能： 能被核糖體小亞基識(shí)別，促使mRNA和核糖體的結(jié)合，是翻譯所必需的。 m7Gppp結(jié)構(gòu)能有效地封閉mRNA 5末端，以保護(hù)mRNA免受5核酸外切酶的降解，增強(qiáng)mRNA的穩(wěn)定。 有助于mRNA越過(guò)核膜，進(jìn)入胞質(zhì)；v 除組蛋白基因外，真核生物mRNA的3末端都有poly(

58、A)序列，其長(zhǎng)度因mRNA種類(lèi)不同而變化，一般為40-200個(gè)左右。v poly(A)序列是在轉(zhuǎn)錄后加上去的，可能在細(xì)胞核中的不均一核RNA階段就已經(jīng)加上了poly(A)。2 絕大多數(shù)真核生物mRNA具有poly(A)尾巴v 目前還不清楚RNA聚合酶II所轉(zhuǎn)錄基因的精確終止位點(diǎn)。v 但研究發(fā)現(xiàn)，幾乎所有真核基因的3末端轉(zhuǎn)錄終止位點(diǎn)上游15-30bp處的保守序列AAUAAA對(duì)于初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的準(zhǔn)確切割及加poly(A)是必需的。多聚腺苷酸尾巴AAUAAA：準(zhǔn)確切割加poly（A）v 盡管poly(A)位點(diǎn)及AATAAA的存在對(duì)于基因的轉(zhuǎn)錄和成熟意義重大，但RNA聚合酶II卻不在poly(A)位點(diǎn)終

59、止，而往往繼續(xù)轉(zhuǎn)錄v 因此，大部分已知基因的初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物擁有poly(A)位點(diǎn)下游0.5-2kb核苷酸序列。 v 加poly(A)時(shí)需要由內(nèi)切酶切開(kāi)mRNA 3端的特定部位，然后由poly(A)合成酶催化多聚腺苷酸的反應(yīng)。如果將上述保守序列切除，該基因組合的轉(zhuǎn)錄活性就會(huì)消失。v 點(diǎn)突變實(shí)驗(yàn)將AAUAAA變?yōu)锳AGAAA，雖然維持了該基因的轉(zhuǎn)錄活性，卻發(fā)現(xiàn)mRNA的剪接加工受阻，因而沒(méi)有功能性mRNA產(chǎn)生。v poly(A)是mRNA由細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)所必需的形式，它大大提高了mRNA在細(xì)胞質(zhì)中的穩(wěn)定性。v 當(dāng)mRNA剛從細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)時(shí)，其poly(A)尾巴一般比較長(zhǎng)，隨著mRNA在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)

60、逗留時(shí)間延長(zhǎng)，poly(A)逐漸變短消失，mRNA進(jìn)入降解過(guò)程。v 真核生物mRNA大都具有poly(A)尾巴，這一特性已被廣泛應(yīng)用于分子克隆。常用寡聚dT片段與mRNA上的poly(A)相配對(duì)，作為反轉(zhuǎn)錄酶合成第一條cDNA鏈的引物。v 盡管大部分真核mRNA有poly(A)尾巴，細(xì)胞中仍可有多達(dá)1/3沒(méi)有poly(A)的mRNA。v 我們把帶有poly(A)的mRNA稱(chēng)為poly(A)+，而把沒(méi)有poly(A)的mRNA稱(chēng)為poly(A)-。v 現(xiàn)已查明，約1/3的poly(A)-mRNA編碼了不同形式的組蛋白，其余2/3的poly(A)-mRNA可能帶有與poly(A)+組分相同的遺傳信

61、息。多聚腺苷酸尾巴功能： 是是mRNA由細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)所必需由細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)所必需的形式；的形式； 提高了mRNA在細(xì)胞質(zhì)中的穩(wěn)定性。 它可促進(jìn)核糖體的有效循環(huán)。它可促進(jìn)核糖體的有效循環(huán)。Poly-A in the 3 end promotes the efficient recycling of ribosomes3.4 3.4 終止和抗終止終止和抗終止v 到目前為止，科學(xué)家尚未發(fā)現(xiàn)某個(gè)單一位點(diǎn)具有特異的轉(zhuǎn)錄終止功能。v 小鼠-珠蛋白基因的終止區(qū)(terminator)能被用來(lái)終止腺病毒基因的轉(zhuǎn)錄，農(nóng)桿菌胭脂堿合成酶基因終止區(qū)能被用來(lái)終止幾乎所有的外源基因，說(shuō)明可能存在共同的轉(zhuǎn)錄終止機(jī)制

62、。 v 一般情況下，RNA聚合酶啟始基因轉(zhuǎn)錄后，它就會(huì)沿著模板5-3方向不停地移動(dòng)，合成RNA鏈，直到碰上終止信號(hào)時(shí)才與模板DNA相脫離并釋放新生RNA鏈。v 終止發(fā)生時(shí)，所有參與形成RNA-DNA雜合體的氫鍵都必須被破壞，模板DNA鏈才能與有意義鏈重新組合成DNA雙鏈。 v341 不依賴(lài)于因子的終止 模板DNA上存在終止轉(zhuǎn)錄的特殊信號(hào)終止子 每個(gè)基因或操縱子都有一個(gè)啟動(dòng)子和一個(gè)終止子。 終止位點(diǎn)上游一般存在一個(gè)富含GC堿基的二重對(duì)稱(chēng)區(qū)，由這段DNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA容易形成發(fā)卡式結(jié)構(gòu)。v 在終止位點(diǎn)前面有一段由4-8個(gè)A組成的序列，所以轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的3端為寡聚U，這種結(jié)構(gòu)特征的存在決定了轉(zhuǎn)錄的終止

63、。v 在新生RNA中出現(xiàn)發(fā)卡式結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致RNA聚合酶的暫停，破壞RNA-DNA雜合鏈5端的正常結(jié)構(gòu)。寡聚U的存在使雜合鏈的3端部分出現(xiàn)不穩(wěn)定的UA區(qū)域。兩者共同作用使RNA從三元復(fù)合物中解離出來(lái)。v 終止效率與二重對(duì)稱(chēng)序列和寡聚U的長(zhǎng)短有關(guān)，隨著發(fā)卡式結(jié)構(gòu)(至少6bp)和寡聚U序列(至少4個(gè)U)長(zhǎng)度的增加，終止效率逐步提高。v不依賴(lài)因子的終止子有兩個(gè)特征:v 1DNA順序有雙重對(duì)稱(chēng)，位于RNA3端之前15-20核苷酸處，v 2DNA模板鏈中有一串約6個(gè)A，轉(zhuǎn)錄為RNA3端的U。v雙重對(duì)稱(chēng)的意義：v 其轉(zhuǎn)錄本能形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)。v 如果摻入其他堿基以阻止發(fā)夾形成時(shí)，終止即不發(fā)生。 發(fā)夾式結(jié)構(gòu)和寡聚U

64、的共同作用使RNA從三元復(fù)合物中解離出來(lái)。v為什么這兩個(gè)結(jié)構(gòu)能引起終止呢?（意義？）v 發(fā)夾的莖的前半部過(guò)早地和RNA-DNA雜交雙鏈中的后半部分退火，僅剩下多聚U序列和模板鏈雜交。v 由幾個(gè)U和幾個(gè)dA形成的RNA-DNA雜交雙鏈?zhǔn)呛懿环€(wěn)定的，于是新生RNA鏈將很快自DNA雙鏈中被排除出來(lái)。 終止效率與二重對(duì)稱(chēng)序列和寡聚U的長(zhǎng)短有關(guān)，長(zhǎng)度 效率 v342依賴(lài)于因子的終止v 體外轉(zhuǎn)錄實(shí)驗(yàn)表明，純化的RNA聚合酶并不能識(shí)別特異性的轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)，而加入大腸桿菌因子后該聚合酶就能在DNA模板上準(zhǔn)確地終止轉(zhuǎn)錄。v 因子是一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為2.0 x105的六聚體蛋白，它能水解各種核苷酸三磷酸，實(shí)際上是

65、一種NTP酶，它通過(guò)催化NTP的水解促使新生RNA鏈從三元轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中解離出來(lái)，從而終止轉(zhuǎn)錄。 v 依賴(lài)于因子的轉(zhuǎn)錄終止區(qū)DNA序列缺乏共性，說(shuō)明該因子并不能識(shí)別這些終止位點(diǎn)。v 現(xiàn)在一般認(rèn)為，RNA合成起始以后，因子即附著在新生的RNA鏈上，靠ATP水解產(chǎn)生的能量，沿著5-3方向朝RNA聚合酶移動(dòng)，到達(dá)RNA的3-OH端后取代了暫停在終止位點(diǎn)上的RNA聚合酶，使之從模板DNA上釋放mRNA，完成轉(zhuǎn)錄過(guò)程。依賴(lài)因子的終止因子： 六聚體蛋白、水解各種核苷三磷酸促使新生RNA鏈從三元轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中解離出來(lái)，從而終止轉(zhuǎn)錄。v343 抗終止v 由于不同的生理要求，在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中有時(shí)即使遇到終止信號(hào)，仍然需

66、要繼續(xù)轉(zhuǎn)錄，于是出現(xiàn)了抗轉(zhuǎn)錄終止現(xiàn)象。v 這是不同于上述兩種方式的從另一個(gè)角度對(duì)轉(zhuǎn)錄進(jìn)行的調(diào)控。v1破壞終止位點(diǎn)RNA的莖-環(huán)結(jié)構(gòu) v 在一些控制氨基酸合成的操縱子結(jié)構(gòu)基因前面有一段前導(dǎo)序列，具有終止信號(hào)，中間有串聯(lián)的編碼某一氨基酸的密碼子，由于轉(zhuǎn)錄與翻譯是偶聯(lián)的，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA形成后立即通過(guò)核糖體指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成?？罐D(zhuǎn)錄終止主要有兩種方式：v 當(dāng)介質(zhì)中該氨基酸濃度較高時(shí)，與此相對(duì)應(yīng)的氨?；鵷RNA含量也較高，因此，核糖體能順利通過(guò)串聯(lián)密碼子。在這種情況下，mRNA形成正常的二級(jí)結(jié)構(gòu)，其中包括末端的莖-環(huán)結(jié)構(gòu)，RNA聚合酶終止轉(zhuǎn)錄。v 當(dāng)介質(zhì)中該氨基酸濃度較低時(shí)，缺乏相應(yīng)的氨?；鵷RNA，致使核糖體滯留在串聯(lián)密碼子上，mRNA不能形成特定的二級(jí)結(jié)構(gòu)，末端的莖-環(huán)結(jié)構(gòu)被破壞，因此轉(zhuǎn)錄仍能進(jìn)行下去，出現(xiàn)轉(zhuǎn)錄的抗終止現(xiàn)象。v 2依賴(lài)于蛋白質(zhì)因子的轉(zhuǎn)錄抗終止 v 噬菌體中由N基因編碼產(chǎn)生的N蛋白具有抗轉(zhuǎn)錄終止作用，但是其功能的發(fā)揮依賴(lài)于寄主所產(chǎn)生的NusA，NusB，S10和2.5104等幾種蛋白質(zhì)，這些蛋白結(jié)合到終止子附近的DNA位點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)抗轉(zhuǎn)錄終止的必要條件。v 該DNA位點(diǎn)中含有A區(qū)(C