第十六章 RNA的生物合成 (Chapter 16：RNA Biosynthesis）,目的要求,掌握转录的基本概念；转录模板、原核生物RNA聚合酶、模板与酶的辨认结合；原核生物的转录过程。 熟悉真核生物的RNA聚合酶；真核生物的转录过程；真核生物mRNA的录后加工修饰。 了解真核生物tRNA、rRNA的转录后加工。,教学内容,第一节 转录的概况 一、转录的定义及与复制的比较 二、参与转录的物质 第二节 转录过程与特点 一、转录的起始 二、转录的延长 三、转录的终止 四、转录的特点,第三节 转录后的加工修饰 一、真核生物mRNA的转录后加工修饰 二、前体tRNA的转录后加工 三、前体rRNA的转录后加工 四、核酶在转录修饰中的作用,一、转录的定义及与复制的比较,1.转录的定义 以DNA为模板，以四种核糖核苷酸为原料，在RNA聚合酶催化下，合成RNA的过程。 2.转录与复制的比较,二、参与转录的物质,（一）DNA模板 （二）RNA聚合酶 （三）合成RNA的原料 （四）终止因子（因子）,（一）模板,三种RNA都是以DNA为模板，RNA聚合酶是以其中的一条链的某一节段为模板，该链称为模板链，另一条链为编码链 。,模板,（二）RNA聚合酶,原核生物RNA聚合酶 由五个亚基构成：2 2 构成核心酶，与因子一起构成全酶 因子可帮助辨认转录起始位点。 核心酶催化3,5-磷酸二酯键的形成合成RNA。,RNA聚合酶亚单位示意图,原核生物RNA聚合酶亚基的功能,（二）RNA聚合酶,真核生物RNA聚合酶,真核生物RNA聚合酶与大肠杆菌RNA聚合酶的比较,RNA-pol大亚基CTD结构,真核生物RNA-pol的大亚基蛋白质的C端氨基酸序列为(YSPTSPS，酪丝脯苏丝脯丝)n，不同物种n值不同，是由含羟基氨基酸为主体的重复序列，称为羧基末端结构域（CTD）。,（三）合成RNA的原料,四种核苷三磷酸：ATP、GTP、CTP、UTP 二价金属离子：Mg2+、Mn2+是RNA聚合酶的必需辅助因子。,（四）终止因子（因子 ）,因子在特殊的位点上停止RNA的合成，又叫终止蛋白。,一、转录起始,1、启动子 2、原核生物的转录起始 3、真核生物的转录起始,1、启动子,启动子(promoter, P)是指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列，位于转录起始点的上游。 不同的启动子启动转录的活性不同，在原核生物和真核生物的启动子序列中都有一些保守序列。,1、启动子,原核生物启动子： -10bpTATAAT（Pribnow盒） -35bpTTGACA 真核生物启动子： -25-30bpTATA盒（即Hogness盒） -30-110bpCAAT盒和GC盒,原核生物启动子,真核生物启动子,2、原核生物的转录起始,RNA聚合酶以全酶形式与双链DNA结合，通过因子识别模板链并与启动子结合形成复合物，然后进行解链。以四种核苷三磷酸为原料，按碱基配对的原则结合到模板链上，第一个多为ATP。,RNA聚合酶与启动子的结合,3、真核生物的转录起始,真核生物的转录起始较原核生物复杂得多，需要转录因子（TF）的参与，同时还需要很多其他的辅助因子的帮助才能启动转录。其中参与RNA聚合酶合成mRNA的转录因子为TF，包括有TFA、TFB、TFD、TFE、TFF。TFD能通过TATA盒结合亚基(TBP)和与启动子的TATA盒结合。,真核生物转录起始,真核生物转录的起始,二、延长阶段,当合成大约8个寡核苷酸时，因子即脱离核心酶。核心酶在DNA链上不断滑动，每滑动一个核苷酸距离，即有一个与模板链互补的5-NTP进入，形成3,5-磷酸二酯键。合成的方向是53，在模板链上滑动的方向则是35。,核苷酸链的延伸,转录泡,三、终止阶段,模板DNA具有终止信号，它是特殊的碱基顺序，可被RNA聚合酶或因子识别，转录终止。新合成的RNA、核心酶、因子均从模板链上释放出来。核心酶又与因子结合构成全酶。,不依赖于因子的终止子（强终止子）,不依赖于因子的终止子有两个特征: DNA顺序有富含GC的反向重复序列，位于RNA3端之前15-20核苷酸处， DNA模板链中在反向重复序列之后有一串约68个A，转录为RNA3端的U。,强终止子,不依赖于因子的转录终止,依赖于因子的转录终止,依赖于因子的终止子也可以形成发夹结构，但是后面没有不依赖的终止子特有的多聚dA序列。 因子先与转录生成的RNA结合，借助水解ATP的能量向前移动，即追赶RNA聚合酶，当转录生成的RNA形成发夹结构时，使因子追赶上RNA聚合酶，导致RNA-DNA之间的结合不稳定，使RNA脱离模板。,依赖于因子的转录终止,四、转录的特点,不对称性 具有方向性,真核生物mRNA的转录后加工修饰,原核生物前体tRNA的转录后加工,原核生物的加工包括5和3旁序列的切除和个别碱基的修饰。,真核生物的前体tRNA的转录后加工,原核生物前体rRNA转录后加工,真核生物前体rRNA的转录后加工,四、核酶在转录修饰中的作用,核酶概念的提出：在研究四膜虫时发现，其rRNA能进行自我剪接，在没有蛋白质的情况下，剪接反应仍可完成。因此，将这种具有催化作用的RNA命名为核酶。 其二级结构为槌头结构，这是核酶起作用的结构要求。,