RNA的生物合成 轉(zhuǎn)錄

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1、RNA的 生 物 合 成RNA Biosynthesis l轉(zhuǎn) 錄 (transcription)： 以 DNA為 模 板 指 導(dǎo) 合 成 RNA的 過 程 。 是 RNA合 成 的 主 要 方 式 。lRNA復(fù) 制 (RNA replication):以 RNA為 模 板 指 導(dǎo) 合 成 RNA的 過 程 。 主 要 見 于 除 逆 轉(zhuǎn) 錄 病 毒 以 外 的 RNA病 毒 。RNA生 物 合 成 有 兩 種 方 式 轉(zhuǎn) 錄 (transcription) 生 物 體 以 DNA為 模 板 指 導(dǎo) 合 成 RNA的 過 程 。 轉(zhuǎn)錄 RNADNA lmRNA(messenger RNA) 把

2、 遺 傳 信 息 從 DNA中 轉(zhuǎn) 錄 出 來 ， 作 為 蛋 白 質(zhì) 合 成 的 直 接 模 板 。ltRNA(transfer RNA ) 各 種 氨 基 酸 的 載 體 并 以 其 反 密 碼 子 識 別 mRNA上 的 密 碼 子 。lrRNA（ ribosomal RNA） 與 蛋 白 質(zhì) 共 同 構(gòu) 成 核 糖 體 ， 做 為 蛋 白 質(zhì) 合 成 場 所 。轉(zhuǎn) 錄 主 要 產(chǎn) 物 參 與 轉(zhuǎn) 錄 的 物 質(zhì)l原 料 : NTP (ATP, GTP, CTP ,UTP) l模 板 : 基 因 區(qū) 的 DNA單 鏈l酶 : DNA依 賴 的 RNA聚 合 酶 (DNA-dependen

3、t RNA polymerase, RNA-pol)l其 他 蛋 白 質(zhì) 因 子 一 、 轉(zhuǎn) 錄 模 板 RNA的 轉(zhuǎn) 錄 為 不 對 稱 轉(zhuǎn) 錄 (asymmetric transcription)， 有 兩 方 面 含 義 ：l在 DNA雙 鏈 分 子 上 ， 對 于 某 基 因 ， 一 股鏈 可 轉(zhuǎn) 錄 （ 模 板 鏈 ） ， 另 一 股 鏈 不 轉(zhuǎn) 錄（ 編 碼 鏈 ） 。l模 板 鏈 并 非 永 遠(yuǎn) 在 同 一 單 鏈 上 。第 一 節(jié) 原 核 生 物 轉(zhuǎn) 錄 的 模 板 和 酶 53 35模 板 鏈編 碼 鏈 編 碼 鏈模 板 鏈結(jié) 構(gòu) 基 因轉(zhuǎn) 錄 方 向 轉(zhuǎn) 錄 方 向轉(zhuǎn) 錄

4、中 RNA生 成 的 方 向 是 5 3方 向 延 長 ，模 板 鏈 為 35方 向 。 l模 板 鏈 (template strand) 按 照 堿 基 配 對 原 則 指 導(dǎo) 轉(zhuǎn) 錄 生 成 RNA的DNA單 鏈 。 又 稱 有 意 義 鏈 、 Watson鏈 。l編 碼 鏈 （ coding strand) 模 板 鏈 的 互 補(bǔ) 鏈 。 又 稱 反 意 義 鏈 、 Crick鏈 。其 堿 基 序 列 與 mRNA一 致 ， 若 以 U代 替 T。文 獻(xiàn) 中 刊 出 的 基 因 序 列 為 編 碼 鏈 。 5GCAGTACATGTC 33 c g t g a t g t a c a g

5、55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C編 碼 鏈模 板 鏈mRNA蛋 白 質(zhì)轉(zhuǎn) 錄翻 譯 亞 基 （ 因 子 ）核 心 酶 2 全 酶 2 大 腸 桿 菌 (E.coli)的 RNA聚 合 酶 ：二 、 原 核 生 物 的 RNA聚 合 酶 核 心 酶 (core enzyme) 全 酶 (holoenzyme) l 亞 基 ： 功 能 是 辨 認(rèn) 轉(zhuǎn) 錄 起 始 點(diǎn) 。l 2 稱 核 心 酶 (core enzyme)： 催化 NTP按 模 板 的 指 引 合 成 RNA。 轉(zhuǎn) 錄 延長 階 段 僅 需 核 心 酶 。l全 酶 (holoenzyme)： 轉(zhuǎn) 錄

6、 起 始 時(shí) 需 全酶 。 啟 動(dòng) 子 （ 啟 動(dòng) 序 列 ）操 縱 序 列結(jié) 構(gòu) 基 因 （ 幾 個(gè) ）操 縱 子 其 他 調(diào) 節(jié) 序 列 調(diào) 控 序 列原 核 生 物 基 因 轉(zhuǎn) 錄 模 式 ： 操 縱 子 模 式三 、 模 板 與 酶 的 辨 認(rèn) 結(jié) 合操 縱 子 ： 每 一 轉(zhuǎn) 錄 區(qū) 段 可 視 為 一 個(gè) 轉(zhuǎn) 錄單 位 ， 稱 為 操 縱 子 。 結(jié) 構(gòu) 基 因（ 編 碼 序 列 ） 原 核 生 物 操 縱 子 （ operon）啟 動(dòng) 子 (promoter)是 轉(zhuǎn) 錄 起 始 時(shí) RNA聚 合酶 結(jié) 合 模 板 DNA的 部 位 。 原 核 生 物 啟 動(dòng) 子 （ RNA聚 合

7、 酶 保 護(hù) 區(qū) ）l約 40 60bp大 小 。 以 結(jié) 構(gòu) 基 因 第 一 個(gè) 堿 基為 1， 以 負(fù) 數(shù) 表 示 基 因 上 游 ， 在 啟 動(dòng) 子的 35區(qū) 和 10區(qū) 存 在 保 守 序 列 或 一 致 性序 列 。l 35區(qū) 的 一 致 性 序 列 是 TTGACA， 是 轉(zhuǎn) 錄起 始 的 辨 認(rèn) 位 點(diǎn) ， 由 因 子 辨 認(rèn) 結(jié) 合 。l 10區(qū) 是 TATAAT， 也 稱 Pribnow盒 ， 與RNA pol有 較 牢 固 的 結(jié) 合 。 開 始 轉(zhuǎn) 錄T T G A C AA A C T G T-35 區(qū) (Pribnow box)T A T A A T Pu A T A

8、 T T A Py-10 區(qū) 1-30-50 10-10-40 -205 3 3 5 原 核 生 物 啟 動(dòng) 子 保 守 序 列RNA-pol辨 認(rèn) 位 點(diǎn)5 5RNA聚 合 酶 保 護(hù) 區(qū) 結(jié) 構(gòu) 基 因3 3 RNA轉(zhuǎn) 錄 起 始-35區(qū) -10區(qū)TTGACA TTAACTTTTACA TATGATTTTACA TATGTTTTGATA TATAATCTGACGTACTGT N17N16N17N16N16 N7N7N6N7N6 AAAAAtrp tRNAtrplacrecAAra 共 有 序 列X/45 38 36 29 37 37 28 40 25 30 41 29 44 轉(zhuǎn) 錄 過 程

9、 轉(zhuǎn) 錄 起 始轉(zhuǎn) 錄 延 長轉(zhuǎn) 錄 終 止第 二 節(jié) 原 核 生 物 的 轉(zhuǎn) 錄 過 程 1.因 子 辨 認(rèn) 轉(zhuǎn) 錄 起 始 點(diǎn) ,全 酶 與 之 結(jié) 合 。因 子 辨 認(rèn) 結(jié) 合 啟 動(dòng) 子 3 5區(qū) 的TTGACA序 列 。2.全 酶 隨 即 移 向 10區(qū) 的 TATAAT序 列 并跨 入 轉(zhuǎn) 錄 起 始 區(qū) 。一 、 轉(zhuǎn) 錄 起 始 3.解 開 局 部 雙 鏈 ， 在 RNA-pol催 化 下 ， 生 成RNA第 一 個(gè) 3,5磷 酸 二 酯 鍵 ， 形 成 轉(zhuǎn) 錄 起 始復(fù) 合 物 。 RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3 轉(zhuǎn) 錄 生 成 的 RNA的 第 一 位 ，

10、即 5端 總 是 GTP或 ATP， 以 GTP更 為 常 見 。4.因 子 即 從 轉(zhuǎn) 錄 復(fù) 合 物 上 脫 落 ， 轉(zhuǎn) 錄 起 始 結(jié)束 。 (NMP) n + NTP (NMP) n+1 + PPi二 、 轉(zhuǎn) 錄 延 長1.因 子 脫 落 后 ， 在 核 心 酶 作 用 下 ， 以NTP為 底 物 ， 按 照 堿 基 配 對 原 則 （與 DNA單 鏈 模 板 ： C-G, A-U, T-A)，逐 個(gè) 生 成 3,5磷 酸 二 酯 鍵 ， 延 長RNA鏈 。 2.酶 是 沿 著 模 板 鏈 的 35方 向 ， 轉(zhuǎn)錄 產(chǎn) 物 是 從 53延 長 。 3.轉(zhuǎn) 錄 空 泡 (transcri

11、ption bubble)亦稱 轉(zhuǎn) 錄 復(fù) 合 物 ， 包 括 ： 核 心 酶 、DNA模 板 和 轉(zhuǎn) 錄 產(chǎn) 物 。4.在 DNA模 板 上 多 個(gè) 轉(zhuǎn) 錄 同 時(shí) 進(jìn) 行 ，轉(zhuǎn) 錄 的 mRNA上 多 聚 核 糖 體 翻 譯 。 轉(zhuǎn) 錄 空 泡 (transcription bubble)：RNA-pol （ 核 心 酶 ） DNA RNA 53 DNA原 核 生 物 轉(zhuǎn) 錄 過 程 中 的 羽 毛 狀 現(xiàn) 象核 糖 體RNARNA聚 合 酶 三 、 轉(zhuǎn) 錄 終 止有 依 賴 因 子 （ Rho） 與 非 依 賴 因 子 轉(zhuǎn)錄 終 止 兩 類 1.依 賴 因 子 的 轉(zhuǎn) 錄 終 止 因 子

12、 由 相 同 的 6個(gè) 亞 基 組 成 的 六 聚 體蛋 白 質(zhì) 。 因 子 可 與 RNA 3端 polyC結(jié) 合， 有 ATP酶 活 性 和 解 螺 旋 酶 的 活 性 。 作 用 機(jī) 制 ： RNA轉(zhuǎn) 錄 接 近 終 點(diǎn) 時(shí) ， 3末 端 出 現(xiàn)polyC ， 因 子 與 polyC結(jié) 合 ， 因 子 和RNA聚 合 酶 發(fā) 生 構(gòu) 象 變 化 ， RNA聚 合酶 停 頓 。 因 子 ATP酶 活 性 和 解 螺 旋 酶 的 活 性使 DNA:RNA雜 化 雙 鏈 拆 離 ， RNA從轉(zhuǎn) 錄 復(fù) 合 物 中 釋 放 。 A T P依 賴 因 子 的 轉(zhuǎn) 錄 終 止 2、 非 依 賴 因

13、子 的 轉(zhuǎn) 錄 終 止結(jié) 構(gòu) ： 接 近 終 止 轉(zhuǎn) 錄 區(qū) ， RNA轉(zhuǎn) 錄 產(chǎn) 物3-末 端 有 若 干 個(gè) 連 續(xù) 的 U,在 此 之 前 的 部分 堿 基 可 形 成 鼓 槌 狀 的 莖 環(huán) 結(jié) 構(gòu) (stem-loop)或 發(fā) 夾 結(jié) 構(gòu) (hairpin)。 5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3 RNA UUUU. UUUU. C G3 莖 環(huán) (stem-loop)/發(fā) 夾 (hairpin)結(jié) 構(gòu) 機(jī) 理 ： 莖 環(huán) 結(jié) 構(gòu) 在 RNA末 端 形 成 ，改 變 RNA聚 合 酶 的 構(gòu) 象 ，

14、使 轉(zhuǎn) 錄 停 頓 。通 過 莖 環(huán) 結(jié) 構(gòu) 與 RNA聚 合 酶 及 DNA的相 互 作 用 ， 使 RNA解 離 出 來 ， 轉(zhuǎn) 錄 終止 。 莖 環(huán) 結(jié) 構(gòu) 使 轉(zhuǎn) 錄 終 止 的 機(jī) 理5pppG5 3 35RNA-pol 一 、 真 核 生 物 的 RNA聚 合 酶RNA-pol RNA-polRNA-pol RNA聚 合 酶真 核 生 物 RNA聚 合 酶 比 原 核 生 物 復(fù) 雜 ， 其都 有 兩 個(gè) 不 同 的 大 亞 基 和 十 幾 個(gè) 小 亞 基 。第 三 節(jié) 真 核 生 物 RNA的 生 物 合 成 真 核 生 物 RNA聚 合 酶 特 性 與 催 化 產(chǎn) 物種 類 轉(zhuǎn)

15、 錄 產(chǎn) 物 45S-rRNA hnRNA 5S-rRNA, tRNA, snRNA加 工 產(chǎn) 物 18S-rRNA28S-rRNA5.8S-rRNA mRNA 同 上鵝 膏 蕈 堿反 應(yīng) 耐 受 極 敏 感 中 度 敏 感 lhnRNA(雜 化 核 RNA， hetero-nuclear RNA)：經(jīng) 加 工 生 成 mRNAlsnRNA(核 內(nèi) 小 RNA, small nuclear RNA) ：有 多 種 ， 由 100-300核 苷 酸 組 成 ， 參 與RNA的 剪 接 過 程 。 啟 動(dòng) 子增 強(qiáng) 子沉 默 子 TATA盒 （ Hogness盒 ）CAAT盒GC盒順 式 作 用

16、元 件二 、 真 核 生 物 轉(zhuǎn) 錄 起 始真 核 生 物 轉(zhuǎn) 錄 模 式 ： 順 式 作 用 元 件 +結(jié) 構(gòu) 基 因 轉(zhuǎn) 錄 起 始 點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒 增 強(qiáng) 子 或沉 默 子 真 核 生 物 轉(zhuǎn) 錄 模 式 AATAAA切 離 加 尾 轉(zhuǎn) 錄 終 止 點(diǎn) 修 飾 點(diǎn) 外 顯 子 翻 譯 起 始 點(diǎn) 內(nèi)含子 （ 一 ） 順 式 作 用 元 件 （ Cis-acting element）l概 念 ： 是 指 可 影 響 自 身 基 因 表 達(dá) 活 性的 DNA序 列 。 可 位 于 結(jié) 構(gòu) 基 因 兩 側(cè) ，多 見 于 上 游 ， 包 括 啟 動(dòng) 子 、 增 強(qiáng) 子 和 沉默 子

17、 。 5 3調(diào) 控 序 列 TATA盒 InrYYAN YYTA-30 +1TATAAAl啟 動(dòng) 子 ： 保 守 序 列 常 見 有 : TATA盒 （ Hogness盒 ， TATAAAA） CAAT盒 (GCCAAT) GC盒 (GGGCGG) 某 些 啟 動(dòng) 子 具 有 位 于 轉(zhuǎn) 錄 起 始 點(diǎn) 附 近 的 保 守 序 列 ， 稱 為 起 始 子 (initiator, Inr)。 l啟 動(dòng) 子 保 守 序 列 可 結(jié) 合 不 同 的 轉(zhuǎn) 錄 因子 ， 參 與 轉(zhuǎn) 錄 起 始 。 TATA盒 常 是 啟 動(dòng)子 的 核 心 序 列 ， 可 結(jié) 合 TBP(TATA binding pro

18、tein， TATA結(jié) 合 蛋 白 )。l轉(zhuǎn) 錄 起 始 時(shí) ， 多 種 轉(zhuǎn) 錄 因 子 結(jié) 合 于 啟動(dòng) 子 ， 真 核 RNA-pol通 過 轉(zhuǎn) 錄 因 子 間 接與 啟 動(dòng) 子 結(jié) 合 ， 與 原 核 RNA-pol不 同 。 l增 強(qiáng) 子 (enhancer)： 是 遠(yuǎn) 離 轉(zhuǎn) 錄 起 始 點(diǎn) ，具 有 增 強(qiáng) 啟 動(dòng) 子 轉(zhuǎn) 錄 活 性 的 DNA序 列 。 其可 與 增 強(qiáng) 子 結(jié) 合 蛋 白 EBP(enhance binding protein)結(jié) 合 ， 促 進(jìn) 轉(zhuǎn) 錄 。l沉 默 子 (silencer)： 是 遠(yuǎn) 離 轉(zhuǎn) 錄 起 始 點(diǎn) ，可 抑 制 基 因 轉(zhuǎn) 錄 的

19、DNA序 列 。 其 可 與 轉(zhuǎn) 錄抑 制 因 子 （ transcription inhibitor） 結(jié) 合 ，抑 制 轉(zhuǎn) 錄 。 （ 二 ） 轉(zhuǎn) 錄 因 子 (transcriptional factor)l反 式 作 用 因 子 (trans-acting factor) 某 一 基 因 表 達(dá) 的 蛋 白 質(zhì) 間 接 或 直 接作 用 于 另 一 基 因 的 順 式 作 用 元 件 ，此 類 蛋 白 質(zhì) 稱 為 反 式 作 用 因 子 。 （ 二 ） 轉(zhuǎn) 錄 因 子 (transcriptional factor)l轉(zhuǎn) 錄 因 子 (transcriptional factors,

20、TF) 反 式 作 用 因 子 中 ， 直 接 或 間 接 結(jié) 合RNA聚 合 酶 者 稱 為 轉(zhuǎn) 錄 因 子 。轉(zhuǎn) 錄 因 子 基 本 轉(zhuǎn) 錄 因 子 轉(zhuǎn) 錄 激 活 因 子特 異 轉(zhuǎn) 錄 因 子 轉(zhuǎn) 錄 抑 制 因 子 l TFIID由 兩 類 亞 基 組 成 TBP(TATA binding protein， TATA結(jié) 合 蛋 白 ) TAF(TBP associated factors， TBP輔 助 因 子 )l基 本 轉(zhuǎn) 錄 因 子 是 RNA聚 合 酶 結(jié) 合 啟 動(dòng) 子 所 必 需 的 一 組 蛋白 質(zhì) 因 子 ， 決 定 RNA的 類 別 。 相 應(yīng) 于 RNA-pol 、

21、 、 ， 分 別 稱 為 TFI、 TFII、 TFIII。 TFII又 分 為 TFIIA、 TFIIB、 TFIID、 TFIIE、TFIIF、 TFIIH等 。 參 與 RNA-pol 轉(zhuǎn) 錄 的 TF 蛋 白 激 酶 活 性 ， 使 CTD磷酸 化TF H ATPase57（ ） 34（ ）TF E 解 螺 旋 酶30， 74TF F 促 進(jìn) RNA-pol 結(jié) 合 及 作為 其 他 因 子 結(jié) 合 的 橋 梁33TF B 穩(wěn) 定 TF D-DNA復(fù) 合 物12， 19， 35TF A 輔 助 TBP-DNA結(jié) 合TAF* 結(jié) 合 TATA盒TBP* 38TF D 功 能亞 基 組 成

22、 ， 分 子 量 (kD)轉(zhuǎn) 錄 因 子 蛋 白 激 酶 活 性 ， 使 磷酸 化 （ ） （ ） 解 螺 旋 酶， 促 進(jìn) 結(jié) 合 及 作為 其 他 因 子 結(jié) 合 的 橋 梁 穩(wěn) 定 復(fù) 合 物， ， 輔 助 結(jié) 合結(jié) 合 盒 功 能亞 基 組 成 ， 分 子 量轉(zhuǎn) 錄 因 子 (三 )轉(zhuǎn) 錄 起 始 前 復(fù) 合 物l真 核 生 物 轉(zhuǎn) 錄 起 始 首 先 形 成 轉(zhuǎn) 錄 起 始 前復(fù) 合 物 （ pre-initiation complex, PIC） 。l TFII-D通 過 TBP結(jié) 合 TATA盒 為 核 心 ， 其他 TFII逐 步 加 入 ， 與 RNA-pol 、 啟 動(dòng)子

23、共 同 形 成 PIC。 polTF HTF E TF FTAFTAFTF A TF BTBP DNATATA 轉(zhuǎn) 錄 起 始 前 復(fù) 合 物 （ pre-initiation complex, PIC） （ 四 ） 轉(zhuǎn) 錄 起 始 復(fù) 合 物 轉(zhuǎn) 錄 起 始 前 復(fù) 合 物 PIC形 成 后 ， 在 迂回 折 疊 DNA構(gòu) 象 中 ， 增 強(qiáng) 子 結(jié) 合 蛋 白EBP（ enhance binding protein） 結(jié) 合 增 強(qiáng)子 ,同 時(shí) 與 TF D中 的 TAF結(jié) 合 ， 最 后 形成 轉(zhuǎn) 錄 起 始 復(fù) 合 物 ， 啟 動(dòng) 轉(zhuǎn) 錄 。 polTF HTF E TF FTAFTA

24、FTF A TF BTBP DNATATAEBP真 核 生 物 轉(zhuǎn) 錄 起 始 復(fù) 合 物 三 、 轉(zhuǎn) 錄 延 長l真 核 生 物 轉(zhuǎn) 錄 延 長 過 程 與 原 核 生 物 大 致 相 似 ， 但 因 有 核 膜 相 隔 ， 沒 有 轉(zhuǎn) 錄 與 翻譯 同 步 的 現(xiàn) 象 。 l RNA-pol前 移 處 處 都 遇 上 核 小 體 。 l轉(zhuǎn) 錄 延 長 過 程 中 可 以 觀 察 到 核 小 體 移 位 和 解 聚 現(xiàn) 象 。 RNA-Pol RNA-Pol RNA-Pol核 小 體轉(zhuǎn)錄延長中的核小體移位 轉(zhuǎn) 錄 方 向 四 、 轉(zhuǎn) 錄 終 止l基 因 讀 碼 框 架 下 游 ， 常 有 共

25、 同 序 列AATAAA（ 編 碼 鏈 ） ， 再 下 游 有 多 個(gè) GT序 列 ， 兩 者 之 間 為 轉(zhuǎn) 錄 終 止 的 修 飾 點(diǎn) 。l轉(zhuǎn) 錄 越 過 修 飾 點(diǎn) ， mRNA在 修 飾 點(diǎn) 處 被切 斷 ， 隨 即 加 入 polyA尾 及 5-帽 子 結(jié) 構(gòu) 。lRNA酶 將 余 下 的 RNA降 解 ， 解 螺 旋 酶 和釋 放 酶 幫 助 終 止 轉(zhuǎn) 錄 。 5-AAUAAA-5 -AAUAAA- 核 酸 酶-GUGUGUG RNA-polAATAAA GTGTGTG轉(zhuǎn) 錄 終 止 的 修 飾 點(diǎn)5 533 3切 斷 并 加 尾AAAAAAA 3 mRNA轉(zhuǎn) 錄 中mRNA 解

26、 螺 旋 酶 和 釋 放 酶轉(zhuǎn) 錄 終 止 過 程 原 核 生 物 轉(zhuǎn) 錄 生 成 的 RNA一 般 不需 加 工 即 可 使 用 ， 真 核 生 物 轉(zhuǎn) 錄 生 成的 RNA必 須 經(jīng) 加 工 后 才 能 使 用 。第 四 節(jié) 真 核 生 物 RNA加 工 真 核 生 物 結(jié) 構(gòu) 基 因 轉(zhuǎn) 錄 初 產(chǎn) 物 為 hnRNA，需 加 工 才 能 成 為 成 熟 的 mRNA。l 5-端 形 成 帽 子 結(jié) 構(gòu)l 3-端 加 polyA尾 巴l 內(nèi) 部 剪 接lmRNA的 編 輯一 、 真 核 生 物 mRNA轉(zhuǎn) 錄 后 加 工 （ 一 ） 5端 形 成 帽 子 結(jié) 構(gòu)l形 成 過 程 ： 轉(zhuǎn)

27、錄 生 成 的 hnRNA經(jīng) 與 GTP反應(yīng) ， 生 成 三 磷 酸 雙 鳥 苷 (GpppG-)， 再 將 第1或 第 2個(gè) G堿 基 7位 N甲 基 化 ， 形 成 帽 子 結(jié)構(gòu) (7-甲 基 鳥 嘌 呤 三 磷 酸 核 苷 ,mGpppG- 或GpppmG-)。l帽 子 結(jié) 構(gòu) 功 能 ： 使 mRNA免 遭 核 酸 酶 的 攻擊 ； 與 翻 譯 起 始 有 關(guān) 。 5 pppGp 5 GpppGppppG ppi 鳥 苷 酸轉(zhuǎn) 移 酶5 mGpppGp甲 基 化 酶SAM帽子結(jié)構(gòu)的生成 5 ppGp磷 酸 酶Pi（ 5 GpppmGp） 帽 子 結(jié) 構(gòu)5 mGpppGp （ 二 ） 3

28、端 加 polyA尾 巴l形 成 過 程 ： 轉(zhuǎn) 錄 越 過 修 飾 點(diǎn) 后 ， mRNA在 修 飾 點(diǎn) 處 被 切 斷 ， 加 入 polyA尾 巴 。 此過 程 有 多 種 因 子 和 酶 參 加 。l功 能 ： 維 持 mRNA 作 為 翻 譯 模 板 的 活 性以 及 增 加 mRNA 本 身 穩(wěn) 定 性 。 1. hnRNA和 斷 裂 基 因lhnRNA： 結(jié) 構(gòu) 基 因 的 初 級 轉(zhuǎn) 錄 產(chǎn) 物 ， 加 工修 飾 后 形 成 mRNA。 hnRNA較 成 熟 mRNA大幾 倍 甚 至 數(shù) 十 倍 。l斷 裂 基 因 (split gene) ： 真 核 結(jié) 構(gòu) 基 因 ， 由若

29、干 個(gè) 編 碼 區(qū) （ 外 顯 子 ） 和 非 編 碼 區(qū) （ 內(nèi)含 子 ） 互 相 間 隔 但 又 連 續(xù) 而 成 ， 轉(zhuǎn) 錄 后 去除 內(nèi) 含 子 再 連 接 ， 故 稱 斷 裂 基 因 。(三 ) 內(nèi) 部 剪 接 2、 外 顯 子 和 內(nèi) 含 子l外 顯 子 (exon):在 斷 裂 基 因 及 其 初 級 轉(zhuǎn)錄 產(chǎn) 物 上 出 現(xiàn) ， 并 表 達(dá) 為 成 熟 RNA的 核酸 序 列 （ 編 碼 區(qū) ） 。l內(nèi) 含 子 (intron) ： 隔 斷 基 因 線 形 表 達(dá) 而在 剪 接 過 程 中 被 除 去 的 核 酸 序 列 （ 非 編碼 區(qū) ） 。 雞 卵 清 蛋 白斷 裂 基 因

30、hnRNA首 、 尾 修 飾hnRNA剪 接成 熟 的 mRNA 3、 mRNA的 剪 接 （ splicing)lsnRNA： 分 子 中 U堿 基 最 豐 富 ， 故 以 U分類 命 名 ， 有 5種 ： U1、 U2、 U4、 U5、 U6。lsnRNP： 5種 snRNA和 蛋 白 質(zhì) 組 成 5種 小 分子 核 糖 核 蛋 白 snRNP， 參 與 mRNA剪 接 。l剪 接 ： 去 除 初 級 轉(zhuǎn) 錄 產(chǎn) 物 中 的 內(nèi) 含 子 ， 把外 顯 子 連 接 為 成 熟 的 RNA。 采 用 套 索 剪 接 ，發(fā) 生 在 核 內(nèi) 。 l剪 接 體 ： mRNA的 剪 接 在 剪 接 體

31、 上 進(jìn) 行 。剪 接 體 由 5種 snRNP（ U1 U6 snRNP） 組 成 。l剪 接 體 形 成 ： 大 多 數(shù) 內(nèi) 含 子 結(jié) 構(gòu) 為 5-GUAG-3。 首 先 是 U1 、 U2 snRNP的 U1 、U2 與 內(nèi) 含 子 邊 界 序 列 結(jié) 合 ， U4 、 U5 、 U6 snRNP加 入 ， 形 成 剪 接 體 。 snRNP的 U1 、 U2 snRNA與 內(nèi) 含 子 結(jié) 合 UACUACA - AGUG U4U5U6 E1 E2U1 U2剪 接 體 的 形 成 l剪 接 體 催 化 中 心 ： 剪 接 體 釋 放 U1 、U4 、 U5 后 ， U2 和 U6 形

32、成 剪 接 體 催化 中 心 。 此 時(shí) ， 內(nèi) 含 子 彎 曲 成 套 索狀 ， 上 下 游 外 顯 子 靠 近 。 UACUACA - AGUGU6 E1 E2U1、 U4、 U5UACUACA - AGUG U4U5U6 E1 E2U1 U2催 化 中 心 的 形 成 U2 l剪 接 過 程 ： 在 剪 接 體 催 化 中 心 ， 發(fā) 生 兩 次轉(zhuǎn) 酯 反 應(yīng) 。 第 一 次 轉(zhuǎn) 酯 反 應(yīng) ： 含 鳥 苷 酸 pG、 ppG或pppG的 輔 酶 ， 以 3-OH對 E1/I之 間 的 磷 酸 二 酯鍵 作 親 電 子 攻 擊 ， 使 共 價(jià) 鍵 斷 開 。 第 二 次 轉(zhuǎn) 酯 反 應(yīng)

33、： 由 E1的 3-OH對 I/E2之 間的 磷 酸 二 酯 鍵 作 親 電 子 攻 擊 ， 使 其 斷 開 ， 2個(gè) 外 顯 子 相 連 而 內(nèi) 含 子 被 切 除 。 pG-OH(ppG-OH, pppG-OH) GU-OH AGpUpGpA 第 一 次 轉(zhuǎn) 酯 反 應(yīng)第 二 次 轉(zhuǎn) 酯 反 應(yīng)GUpA AGpU外 顯 子 1 內(nèi) 含 子 外 顯 子 2AG-OHGUpUpGpA lmRNA的 剪 切 （ cleavage) 是 mRNA前 體 剪 去某 些 內(nèi) 含 子 ， 在 上 游 的 外 顯 子 3-端 直 接加 polyA。 剪 切 是 某 些 mRNA的 加 工 方 式 。l剪

34、切 和 剪 接 兩 種 加 工 方 式 有 時(shí) 共 用 于 某 些mRNA的 轉(zhuǎn) 錄 后 加 工 。 （ 參 見 書 圖 11-23/24）4、 mRNA的 剪 切 （ cleavage) 腸 粘 膜 細(xì) 胞 有 特 異 的 胞 嘧 啶 核 苷 脫 氨 酶 ， 可 與apoB基 因 轉(zhuǎn) 錄 的 mRNA上 第 2153密 碼 子 CAA結(jié) 合 ,將 其C轉(zhuǎn) 變 為 U,使 CAA變 為 終 止 密 碼 子 UAA,終 止 翻 譯 。（ 四 ） mRNA的 編 輯 (mRNA editing) 人 類 apo B基 因 mRNA（ 14500個(gè) 核 苷 酸 ）肝 臟 apo B100（ 分 子

35、量 為 513 kD） 腸 道 apo B48（ 分 子 量 為 250kD）mRNA編 輯 二 、 rRNA的 轉(zhuǎn) 錄 后 加 工1. rRNA 基 因 結(jié) 構(gòu) 真 核 細(xì) 胞 的 rRNA基 因 屬 于 一 種 豐 富 基 因族 的 基 因 ， 在 染 色 體 上 出 現(xiàn) 多 個(gè) 串 聯(lián) 的 基因 。2. 加 工 過 程 rRNA基 因 轉(zhuǎn) 錄 生 成 45S-rRNA前 體 ， 其 中包 含 有 內(nèi) 含 子 ， 經(jīng) 剪 接 后 形 成 18S、 5.8S及28S rRNA。 rRNA的 轉(zhuǎn) 錄 后 加 工轉(zhuǎn) 錄 45S - rRNA剪 接18S - rRNA 5.8S和 28S-rRNA

36、 rDNA內(nèi) 含 子 內(nèi) 含 子 28S5.8S18S 三 、 tRNA的 轉(zhuǎn) 錄 后 加 工tRNA轉(zhuǎn) 錄 后 加 工 包 括 ：l5端 前 導(dǎo) 序 列 切 除 。l3端 少 量 堿 基 序 列 切 除 。l中 部 內(nèi) 含 子 切 除 。l3端 加 CCA-OH。l稀 有 堿 基 形 成 。 tRNA的 轉(zhuǎn) 錄tRNA初 產(chǎn) 物RNA pol DNA RNAaseP鏈 接 酶內(nèi) 切 酶RNAaseD兩 端 序 列 和 內(nèi) 含 子 切 除 核 苷 酸轉(zhuǎn) 移 酶ATP3端 加 CCA-OH 甲 基 化 ： 某 些 嘌 呤 甲 基 化 。 如 ： A mA, G mG 還 原 反 應(yīng) ： 某 些

37、尿 嘧 啶 還 原 為 雙 氫 尿嘧 啶 (DHU)。 轉(zhuǎn) 位 反 應(yīng) ： 尿 嘧 啶 轉(zhuǎn) 變 為 假 尿 嘧 啶 (尿 嘧 啶 由 N1轉(zhuǎn) 變 為 C5與 戊 糖 連 接 ) 脫 氨 反 應(yīng) ： 某 些 腺 嘌 呤 脫 氨 成 為 次 黃嘌 呤 (I)。稀 有 堿 基 形 成 （ 2） 還 原 反 應(yīng) 如 ： U DHU （ 3） 核 苷 內(nèi) 的 轉(zhuǎn) 位 反 應(yīng) 如 ： U （ 4） 脫 氨 反 應(yīng) 如 ： A I 如 ： A Am（ 1） 甲 基 化（ 1）（ 1） （ 3）（ 2） （ 4）稀 有 堿 基 形 成 l1982年 Ceck等 用 純 化 的 細(xì) 菌 RNA-pol轉(zhuǎn) 錄四 膜 蟲 細(xì) 胞 的 rRNA前 體 ， 發(fā) 現(xiàn) rRNA前 體能 進(jìn) 行 自 我 剪 接 ， 變 為 成 熟 的 rRNA， 此時(shí) 并 沒 有 其 他 蛋 白 質(zhì) 酶 的 存 在 。l多 種 單 細(xì) 胞 生 物 、 線 粒 體 、 葉 綠 體 中 的rRNA和 tRNA也 具 有 自 我 催 化 剪 接 功 能 ，均 是 轉(zhuǎn) 酯 反 應(yīng) 。 因 此 誕 生 核 酶 概 念 。四 、 核 酶 (ribozyme)核 酶 定 義 ： 具 有 催 化 功 能 的 RNA。