第十四第十四章章RNARNA的生物合成的生物合成TranscriptionTranscription1学习目的及基本要求学习目的及基本要求 v（1）掌握转录的概念及转录的基本过程。）掌握转录的概念及转录的基本过程。v（2）熟悉）熟悉RNA转录后的加工修饰过程。转录后的加工修饰过程。 2教学内容教学内容 v（1）转录的概念、不对称转录的含义；编码链和）转录的概念、不对称转录的含义；编码链和非编码链的意义；原核生物非编码链的意义；原核生物RNA聚合酶的组成及聚合酶的组成及作用；真核生物作用；真核生物RNA聚合酶的分类及作用。聚合酶的分类及作用。v（2）启动子的定义及）启动子的定义及-35区与区与-10区的碱基组成特区的碱基组成特点，转录泡结构特征。点，转录泡结构特征。v（3）转录的基本过程；原核生物转录终止的方式）转录的基本过程；原核生物转录终止的方式及及因子的作用。因子的作用。v（4）三种）三种RNA转录后的加工修饰；核酶的概念及转录后的加工修饰；核酶的概念及结构特征。结构特征。 3考核知识和考核要求考核知识和考核要求 v（1）识记：转录、启动子、核酶的定义；原核生）识记：转录、启动子、核酶的定义；原核生物物 RNA聚合酶的组成成分和各亚基的功能；真核生聚合酶的组成成分和各亚基的功能；真核生物物RNA聚合酶的分类及作用；聚合酶的分类及作用；因子在转录终止过因子在转录终止过程中的作用。程中的作用。v（2）领会）领会:mRNA的转录后加工修饰（编辑）在蛋白的转录后加工修饰（编辑）在蛋白多样性中的意义。多样性中的意义。v（3）简单运用：核酶的研究进展及其在医学领域）简单运用：核酶的研究进展及其在医学领域的应用。的应用。 4概述概述v基因表达基因表达(gene expression)v转录转录(transcription)v转译转译(translation)v四类四类RNA：rRNA、mRNA、tRNA、small RNA(snRNA、miRNA)及及RNA world5第一节第一节 DNA指导指导RNA的合成的合成v转录转录(transcription)：以：以DNA为模板，为模板，四种三磷酸核苷为原料，按照碱基配对原四种三磷酸核苷为原料，按照碱基配对原则，在则，在RNA聚合酶催化下合成聚合酶催化下合成RNA的过的过程。即把程。即把DNA的碱基序列转抄为互补的的碱基序列转抄为互补的RNA碱基排列顺序。碱基排列顺序。6转录的特点转录的特点1、转录方式为不对称转录、转录方式为不对称转录2、无需引物、无需引物3、RNA聚合酶催化聚合酶催化4、底物为、底物为NTP5、方向为、方向为5 37转录的体系转录的体系vDNA模板模板vRNA聚合酶聚合酶v底物底物NTPvMg2+、Mn2+等无机离子等无机离子8一、一、RNARNA聚合酶聚合酶 vWeiss的鼠肝抽提物的鼠肝抽提物vRNA聚合酶聚合酶(DNA dependent RNA polymerase, DDRP, RNA-pol)v原核一种、真核三种原核一种、真核三种RNARNA聚合酶聚合酶NTP+(NMP)n (NMP)n+1+PPiRNA-pol,Mg2+9（一）原核生物的（一）原核生物的RNA 聚合酶聚合酶v大肠杆菌大肠杆菌(E.coli)RNA 聚合酶：聚合酶：4种亚基种亚基 、 、 、 组成的组成的五聚体五聚体蛋白质，分子量蛋白质，分子量465kD。 亚基亚基 分子量分子量 功能功能 36512 决定哪些基因被转录决定哪些基因被转录 150618 与转录全过程有关（催化）与转录全过程有关（催化） 155613 结合结合DNA模板（开链）模板（开链） 70263 辨认起始点辨认起始点 9000 未知未知101）全酶）全酶(holoenzyme)： 2 ，即，即 亚基亚基 + 核心酶，核心酶， 亚基的功能是辨认转录起始点，转录起始阶段需要亚基的功能是辨认转录起始点，转录起始阶段需要全酶全酶2）核心酶）核心酶(core enzyme) ： 2能催化能催化NTP按模板的按模板的指引合成指引合成RNA，在转录延长全过程中均起作用，在转录延长全过程中均起作用3）利福平）利福平(rifampicin)或利福霉素的作用或利福霉素的作用4）合成速度和校正功能）合成速度和校正功能1112原核生物的原核生物的RNA聚合酶全酶及其聚合酶全酶及其在转录起始区的结合，在转录起始区的结合，DNA双链双链已打开，已打开，因子尚未脱落因子尚未脱落13（二）真核生物的（二）真核生物的RNA聚合酶聚合酶v真核生物的基因组远比原核生物庞大，其真核生物的基因组远比原核生物庞大，其RNA聚合聚合酶也更为复杂。酶也更为复杂。v真核生物的真核生物的RNA聚合酶聚合酶I、II、III都由多个亚基组都由多个亚基组成，可用电泳法将各亚基分离。成，可用电泳法将各亚基分离。v真核生物真核生物RNA聚合酶中没有细菌聚合酶中没有细菌RNApol中中 因子的因子的对应物，因此必须借助各种转录因子才能识别或选对应物，因此必须借助各种转录因子才能识别或选择启动部位，并结合到启动子上。择启动部位，并结合到启动子上。14酶的种类酶的种类功能功能对对-鹅膏蕈鹅膏蕈碱敏感性碱敏感性RNA聚合酶聚合酶I合成合成45S-rRNA前体，经加工产生前体，经加工产生5.8SrRNA、18SrRNA和和28SrRNA不敏感不敏感RNA聚合酶聚合酶II合成所有合成所有mRNA前体前体(hnRNA)和大和大多数核内小多数核内小RNA(snRNA)敏感敏感RNA聚合酶聚合酶III合成小合成小RNA，包括，包括tRNA、5SrRNA、U6snRNA和和scRNA中等敏感中等敏感RNA聚合酶聚合酶Mt合成线粒体内的合成线粒体内的RNAs不敏感，但对利不敏感，但对利福平敏感福平敏感15v真核生物真核生物RNA聚合酶都是多亚基组成，并聚合酶都是多亚基组成，并具有核心亚基。具有核心亚基。v真核生物真核生物RNA聚合酶聚合酶II都具有羧基末端结都具有羧基末端结构域构域(CTD)v线粒体和叶绿体的线粒体和叶绿体的RNA聚合酶聚合酶vRNA聚合酶的错误率高于聚合酶的错误率高于DNA聚合酶聚合酶16二、转录的模板二、转录的模板v不对称转录定义：就某一确定活化基因的转录，不对称转录定义：就某一确定活化基因的转录，只能以只能以DNA双链的一条链作为模板，这种现象双链的一条链作为模板，这种现象称为不对称转录称为不对称转录(asymmetric transcription)。v两重含义：两重含义： (1)双链双链DNA只有一股单链用作模板参与转录。只有一股单链用作模板参与转录。 (2)模板链并非永远在同一单链上。模板链并非永远在同一单链上。17vDNA双链在转录过程中只有一条链中的其双链在转录过程中只有一条链中的其中某一活化基因片段起作用，该链称中某一活化基因片段起作用，该链称模板链模板链(template strand)，又称负，又称负(-)链；与其互链；与其互补的链称为补的链称为编码链编码链(coding strand)，又称正，又称正(+)链。一般书写都为编码链。链。一般书写都为编码链。v转录生成的转录生成的RNA链与编码链的碱基序列相链与编码链的碱基序列相似，以似，以U取代取代T。体外转录时会失控。体外转录时会失控。18不对称转录不对称转录19（一）启动子（一）启动子(promoter)v概念：转录开始时概念：转录开始时RNA聚合酶识别、结合和聚合酶识别、结合和开始转录的一段开始转录的一段DNA序列。序列。v1.原核生物的启动子：原核生物的启动子：4060bp、起始部位起始部位、结合部位结合部位-10bp (-TATAAT-,TATA盒盒) 、 因因子子识别部位识别部位 -35bp区区(-TTGACA-)vRNApol保护法，下游和上游保护法，下游和上游20转译转译2122v2.真核生物的启动子真核生物的启动子 由转录因子而不是由转录因子而不是RNA聚合酶所识别，形成前起始复合物聚合酶所识别，形成前起始复合物(PIC)v真核：较长，真核：较长，识别部位识别部位：CAAT盒、盒、GC盒；盒；结合部位结合部位： TATA盒；盒；起始部位起始部位v顺式作用元件顺式作用元件(cis-acting element)v转录因子：通用因子、上游因子和可诱导因转录因子：通用因子、上游因子和可诱导因子。子。2324（二）终止子（二）终止子 (terminator)v提供转录停止信号的提供转录停止信号的DNA序列。序列。v原核生物存在两类终止子原核生物存在两类终止子 1)不依赖于不依赖于Rho( )的终止子的终止子 2)依赖于依赖于Rho( )的终止子的终止子v1.终止序列特征终止序列特征v2.Rho因子因子( )v通读通读(readthrough)和抗终止因子和抗终止因子251 1）不依赖于不依赖于rho( )的终止子的终止子RNA产物产物3端端往往形成往往形成发卡发卡结构结构，该结构，该结构阻碍阻碍RNA聚聚合酶前移。合酶前移。茎环结构后有一串茎环结构后有一串寡聚寡聚U。寡聚。寡聚U有利于有利于RNA不再不再依附依附DNA模板链而脱出。模板链而脱出。26原核生物不依赖于原核生物不依赖于rho(rho( ) )的转录终止模的转录终止模式式272 2）依赖于依赖于rho( )的终止子的终止子Rho因子是因子是rho基因的产物，广泛存在于原核和基因的产物，广泛存在于原核和真核细胞中，由真核细胞中，由6个亚基组成，分子量个亚基组成，分子量300ku。 Rho因子能结合因子能结合RNA，又以对，又以对poly C的结合力的结合力最强。最强。转录终止信号在于转录终止信号在于RNA而非而非DNA模板。模板。 Rho因子有因子有ATP酶活性和解螺旋酶活性。酶活性和解螺旋酶活性。28 Rho因子作用机制：因子作用机制：Rho因子结合在新生因子结合在新生的的RNA链上，结合后链上，结合后Rho因子和因子和RNA聚聚合酶都发生构象变化，从而使合酶都发生构象变化，从而使RNA聚合聚合酶停顿，酶停顿， Rho因子解螺旋酶活性使因子解螺旋酶活性使DNA/RNA杂化双链拆离，利于产物从转杂化双链拆离，利于产物从转录复合物中释放。录复合物中释放。29底物底物v四种三磷酸核苷四种三磷酸核苷NTPv既为既为RNA的合成提供核苷酸原料，又为的合成提供核苷酸原料，又为合成反应提供能量。合成反应提供能量。30第二节第二节 转录过程转录过程v大肠杆菌转录过程包括模板的识别、转大肠杆菌转录过程包括模板的识别、转录起始、延伸、终止三步。录起始、延伸、终止三步。v真核生物的转录，除延长过程相似外，真核生物的转录，除延长过程相似外，起始、终止都与原核生物有较多的不同。起始、终止都与原核生物有较多的不同。31一、原核生物的转录过程一、原核生物的转录过程v20世纪世纪60年代初，年代初，Jacob和和Monod发现了发现了细菌基因表达的主要形式细菌基因表达的主要形式-操纵子操纵子(operon)，即一个启动子控制连在一起，即一个启动子控制连在一起的多个结构基因的转录。的多个结构基因的转录。32 （一）转录的起始阶段（一）转录的起始阶段v特点：特点：（1）不需引物；（）不需引物；（2）RNA-pol催化；催化；（3）生成磷酸二酯键；（）生成磷酸二酯键；（4）转录生成的第）转录生成的第一个核苷酸总是一个核苷酸总是GTP或或ATP ,以以GTP更为常更为常见。见。v转录起始复合物转录起始复合物 ： RNA-pol全酶全酶、DNA模模板和四磷酸二核苷酸板和四磷酸二核苷酸(pppGpN-OH3 )三者结三者结合在一起的复合体。合在一起的复合体。3334（二）转录的延长阶段（二）转录的延长阶段v转录起始复合物形成后，转录起始复合物形成后， 亚基即脱落，使核心酶亚基即脱落，使核心酶构象发生改变，与构象发生改变，与DNA模板的结合变得松散，有利模板的结合变得松散，有利于于RNA聚合酶沿聚合酶沿DNA链的链的3 5方向迅速向前移行。方向迅速向前移行。v每移行一步都与一分子三磷酸核苷生成一个新的磷每移行一步都与一分子三磷酸核苷生成一个新的磷酸二酯键，使合成的酸二酯键，使合成的RNA链按照链按照5 3方向不断方向不断延伸。形成延伸。形成酶酶-DNA-RNA转录复合物转录复合物。35v转录空泡转录空泡(transcription bubble)：也称转：也称转录复合物，是由录复合物，是由RNA-pol核心酶、核心酶、DNA模板模板和转录产物和转录产物RNA三者结合在一起的复合体。三者结合在一起的复合体。36（三）转录的终止（三）转录的终止1、原核生物的转录终止、原核生物的转录终止v大肠杆菌大肠杆菌E.coli存在两类终止子存在两类终止子 (1)非依赖非依赖rho( )的终止子的终止子 (2)依赖依赖rho( )的终止子的终止子v终止因子：协助终止因子：协助RNA聚合酶识别终止信聚合酶识别终止信号的辅助因子为蛋白质。号的辅助因子为蛋白质。373839二、真核生物的转录过程二、真核生物的转录过程v真核生物的转录过程与原核生物的转录过程真核生物的转录过程与原核生物的转录过程的主要区别。的主要区别。v1）RNA聚合酶和产物聚合酶和产物v2）RNA聚合酶不直接结合模板聚合酶不直接结合模板v3）转录起始上游区段比原核生物多样化）转录起始上游区段比原核生物多样化v4）转录终止与转录后修饰密切相关）转录终止与转录后修饰密切相关40（一）转录的起始（一）转录的起始v典型的真核生物基因上游序列示意图典型的真核生物基因上游序列示意图41反式作用因子反式作用因子v反式作用因子反式作用因子(trans-acting factor)：能直：能直接或间接辨认、结合转录上游区段接或间接辨认、结合转录上游区段DNA的的蛋白质。因子之间又需相互辨认、结合以准蛋白质。因子之间又需相互辨认、结合以准确控制基因是否转录。确控制基因是否转录。v反式作用因子中，直接或间接结合反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚聚合酶的称为转录因子合酶的称为转录因子(transcriptional factor, TF)：TFI、II、III42v真核生物真核生物RNA聚合酶不与聚合酶不与DNA分子直接分子直接结合。在众多结合。在众多TFII中中TFIID(TFIIDz)是目是目前已知唯一能结合前已知唯一能结合TATA盒的蛋白质。盒的蛋白质。vTF有多个结构域有多个结构域(domain)：结合：结合DNA、结合其他结合其他TF，激活其他，激活其他TF，激活其他酶。，激活其他酶。43形成形成PIC的顺序如下的顺序如下 PICRNA-pol II/TF II F TF II E、HTF II BTF II ATF II DTATAv拼板理论拼板理论。44PIC的形成的形成v原核生物的原核生物的 因子和真核生物的众多因子和真核生物的众多TFII在进化在进化上有亲缘关系。上有亲缘关系。45（二）转录的延长（二）转录的延长v真核生物的转录延长与原核生物相似。真核生物的转录延长与原核生物相似。v核小体移位和解聚现象。核小体移位和解聚现象。46（三）转录的终止（三）转录的终止v真核生物的转录终止是和转录后修饰密真核生物的转录终止是和转录后修饰密切相关的。切相关的。v模板链读码框架的模板链读码框架的3端之后常有一组共端之后常有一组共有序列有序列AATAAA，其下游还有较多，其下游还有较多GT序序列，这些称为转录终止的修饰点。列，这些称为转录终止的修饰点。474849第三节第三节 RNA的转录后加工的转录后加工vmRNA的转录后加工的转录后加工vtRNA的转录后加工的转录后加工vrRNA的转录后加工的转录后加工vRNA加工修饰的主要类型：剪切、剪接、加工修饰的主要类型：剪切、剪接、添加核苷酸、化学修饰、添加核苷酸、化学修饰、RNA编辑等编辑等50一、原核生物中一、原核生物中RNA的加工的加工vrRNA基因与某些基因与某些tRNA的基因组成混合操的基因组成混合操纵子。纵子。v其余其余tRNA基因也成簇存在，并与编码蛋白基因也成簇存在，并与编码蛋白质的基因组成操纵子。质的基因组成操纵子。v它们在形成多顺反子转录物后，经断裂成它们在形成多顺反子转录物后，经断裂成为为rRNA和和tRNA的前体，进一步加工成熟。的前体，进一步加工成熟。51（一）原核生物（一）原核生物rRNA前体的加工前体的加工v大肠杆菌共有大肠杆菌共有7个个rRNA的转录单位的转录单位v每个单位由每个单位由16SrRNA、23SrRNA、5SrRNA以及一个或几个以及一个或几个tRNA的基因所组成。的基因所组成。v基因原初转录物的沉降系数为基因原初转录物的沉降系数为30S，分子质，分子质量为量为2.1103kD，约，约6500个核苷酸。个核苷酸。v含有多个甲基化修饰成分，包括甲基化碱基含有多个甲基化修饰成分，包括甲基化碱基和甲基化核糖，尤其常见为和甲基化核糖，尤其常见为2-甲基核糖。甲基核糖。5253（二）原核生物（二）原核生物tRNA前体的加工前体的加工v大肠杆菌染色体基因组共有大肠杆菌染色体基因组共有tRNA的基因约的基因约60个，大多成簇存在。个，大多成簇存在。vtRNA前体的加工包括：前体的加工包括：1)核酸内切酶在核酸内切酶在tRNA两端切断；两端切断；2)核酸外切酶从核酸外切酶从3端逐个端逐个切去附加顺序，进行修剪；切去附加顺序，进行修剪；2)在在tRNA3端端加上加上CCAOH；4)核苷酸的修饰和异构化。核苷酸的修饰和异构化。v成熟的成熟的tRNA中存在众多的修饰成分。中存在众多的修饰成分。5455（三）原核生物（三）原核生物mRNA前体的加工前体的加工v细菌中用于指导蛋白质合成的细菌中用于指导蛋白质合成的mRNA大多大多不需加工，一经转录即可直接进行转译。不需加工，一经转录即可直接进行转译。v也有少数多顺反子也有少数多顺反子mRNA需通过核酸内切需通过核酸内切酶切成较小单位，再进行转译。酶切成较小单位，再进行转译。v常形成操纵子。常形成操纵子。56二、真核生物中二、真核生物中RNA的加工的加工v真核生物真核生物rRNA和和tRNA前体的加工过程前体的加工过程与原核生物有些类似与原核生物有些类似v真核生物真核生物mRNA前体必须经过复杂的加前体必须经过复杂的加工过程，这与原核生物大不相同。工过程，这与原核生物大不相同。57（一）真核生物（一）真核生物rRNA前体的加工前体的加工v真核细胞的真核细胞的rRNA基因基因(rDNA)属于丰富基因属于丰富基因单位的重复，成簇出现，称为高度重复序列单位的重复，成簇出现，称为高度重复序列(highly repeat sequence) DNA。vrDNA位于核仁之内，自成一组转录单位。位于核仁之内，自成一组转录单位。真核生物中真核生物中45S的转录单位是三种的转录单位是三种rRNA的前的前身，经剪接后，先后得到身，经剪接后，先后得到18S-rRNA,5.8S-rRNA及及28S-rRNA。5859rRNA转录后加工转录后加工60核酶核酶（一）核酶的发现及其功用（一）核酶的发现及其功用v1、核酶、核酶(Ribozyme)：具有催化功能（酶的作用）：具有催化功能（酶的作用）的的RNA分子。分子。 v2、发现：八十年代初，、发现：八十年代初，Cech和和Altman等，四膜虫等，四膜虫的的rRNA和和RNase P中的中的M1RNA具有催化活性。具有催化活性。（二）核酶的结构特点（二）核酶的结构特点v槌头结构槌头结构(hammerhead structure)，至少含有，至少含有3 个茎，个茎，1至至3个环和至少有个环和至少有13个一致性的碱基位点。个一致性的碱基位点。616263核酶的意义核酶的意义1、对中心法则的重要补充、对中心法则的重要补充2、对传统酶学的挑战、对传统酶学的挑战3、RNA-蛋白质复合物作为催化剂：端粒酶、蛋白质复合物作为催化剂：端粒酶、snRNP等等4、代谢过程中核苷酸类为辅酶很常见：、代谢过程中核苷酸类为辅酶很常见：NAD+、FAD、CoA等等5、人工合成的小片段、人工合成的小片段RNA作为人工设计的核酶作为人工设计的核酶6465（二）真核生物（二）真核生物tRNA前体的加工前体的加工v真核生物真核生物tRNA基因数目多，也成簇排列。基因数目多，也成簇排列。v成熟成熟tRNA分子为分子为4S，约，约7080nt。vtRNA前体的加工修饰包括：前体的加工修饰包括：剪接，去掉剪接，去掉5末端及中部部分序列末端及中部部分序列接尾，加接尾，加3-CCA稀有碱基形成，形成稀有碱基形成，形成DHU，T，I，等等66（1）剪接）剪接67（2）连接）连接-CCA尾尾v成熟成熟tRNA共有的特点。共有的特点。v最末端腺苷酸的戊糖最末端腺苷酸的戊糖3-OH或或2-OH是是tRNA携带结合氨基酸位点，即该携带结合氨基酸位点，即该-OH与与氨基酸的氨基酸的-COOH缩合相连。缩合相连。68（3）碱基修饰，形成稀有碱基）碱基修饰，形成稀有碱基1、甲基化：、甲基化：AmA GmG2、还原反应：、还原反应：UDHU3、核苷内的转位反应：、核苷内的转位反应：U 4、脱氨反应：、脱氨反应：AI6970（三）真核生物（三）真核生物mRNA前体的加工前体的加工v单个基因作为转录单位，不组成操纵子。单个基因作为转录单位，不组成操纵子。v多顺反子和单顺反子多顺反子和单顺反子v核不均一核不均一RNA(heterogeneous nuclear RNA, hnRNA)vhnRNA转变为转变为mRNA的加工过程：的加工过程：1)5帽子帽子结构；结构；2)3多聚腺苷酸尾巴；多聚腺苷酸尾巴；3)内含子剪接；内含子剪接；4)核苷的甲基化；核苷的甲基化；5)RNA编辑。编辑。711、 5-端加帽端加帽vmRNA的帽子结构的帽子结构(m7GpppN)是在是在5-端形端形成的。成的。v可能在转录的早期阶段或转录终止前就已可能在转录的早期阶段或转录终止前就已形成。形成。727374帽子结构的功能帽子结构的功能v1、帽子结构是前体、帽子结构是前体mRNA在细胞核内的在细胞核内的稳定因素稳定因素，也是，也是mRNA在细胞质内的稳在细胞质内的稳定因素，没有帽子结构的转录产物很快定因素，没有帽子结构的转录产物很快被核酸酶水解。被核酸酶水解。v2、帽子结构可以、帽子结构可以促进蛋白质生物合成起促进蛋白质生物合成起始复合物的生成始复合物的生成，因此提高了转译强度。，因此提高了转译强度。752、 3末端加尾末端加尾v真核生物的成熟的真核生物的成熟的mRNA 3-端通常都有端通常都有100200个腺苷酸残基，构成多聚腺苷酸个腺苷酸残基，构成多聚腺苷酸(polyA)尾巴。尾巴。poly A的出现不依赖的出现不依赖DNA模板。模板。v加尾过程是在核内进行的。加工过程先由核酸外加尾过程是在核内进行的。加工过程先由核酸外切酶切去切酶切去3-末端一些过剩的核苷酸，然后由多聚末端一些过剩的核苷酸，然后由多聚腺苷酸酶催化，以腺苷酸酶催化，以ATP为底物，在为底物，在mRNA 3-末末端逐个加入腺苷酸，形成端逐个加入腺苷酸，形成poly尾。尾。3-末端切除信末端切除信号是号是3-端一段保守序列端一段保守序列AAUAAA。7677polyA尾巴的功能尾巴的功能1、mRNA由细胞核进入细胞质所必需的形式由细胞核进入细胞质所必需的形式2、大大提高了、大大提高了mRNA在细胞质中的稳定性在细胞质中的稳定性783、mRNA的剪接的剪接（1）断裂基因）断裂基因(splite gene)：大多数真核基：大多数真核基因都是断裂基因，由若干个编码区和非编因都是断裂基因，由若干个编码区和非编码区相互隔开但又连续镶嵌而成。码区相互隔开但又连续镶嵌而成。v也有少数编码蛋白质的基因以及一些也有少数编码蛋白质的基因以及一些tRNA和和rRNA基因是连续的。基因是连续的。79v外显子外显子(exon) 在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟成熟RNA的核酸序列。的核酸序列。v内含子内含子(intron) 隔断基因的线形表达而在剪接过程中被除去的核隔断基因的线形表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。酸序列。v第一个被详细研究的断裂基因是鸡的卵清蛋白基因，第一个被详细研究的断裂基因是鸡的卵清蛋白基因，其全长为其全长为7.7kb。8081828384（2）核内小）核内小RNAv核内小核内小RNA(small nuclear RNA, snRNA)大小在大小在100300nt之间。之间。v现已发现的有现已发现的有U1、U2、U4、U5、U6等系列，等系列，因其中尿嘧啶含量较高而得名。因其中尿嘧啶含量较高而得名。v每一每一snRNA与核内数个和十多个蛋白质结与核内数个和十多个蛋白质结合，组成合，组成snRNA-核蛋白体，称为核蛋白体，称为snRNP。vU1、U2、U4、U5、U6 snRNP参与参与hnRNA拼接。拼接。 U3 snRNP与与rRNA前体的加工有关。前体的加工有关。85v拼接体拼接体(spliceosome)为在被拼接为在被拼接RNA上上由上述由上述U系列系列snRNA和约和约50种蛋白质所组种蛋白质所组成的复合物，沉降常数为成的复合物，沉降常数为5060S，呈有，呈有突起的椭球体。突起的椭球体。v拼接体是由拼接体是由U1、U2、U4、U5、U6 snRNP以及一些拼接因子在以及一些拼接因子在RNA拼接位点逐步拼接位点逐步装配而成。装配而成。86878889 （3）hnRNA的拼接的拼接(splcing)v剪接是把剪接是把hnRNA中的内含子除去，把外显子连接中的内含子除去，把外显子连接起来。内含子弯成套索状，称套索起来。内含子弯成套索状，称套索RNA(lariat RNA)，外显子相互靠近并连接。，外显子相互靠近并连接。v3mG是形成套索必须的是形成套索必须的v大多数内含子都以大多数内含子都以GU为为5端的起始，而其末端为端的起始，而其末端为AG-OH-3， 5 GU AG-OH-3称为剪接接口称为剪接接口或边界序列或边界序列。剪接后，。剪接后， GU或或AG不一定被剪除。不一定被剪除。90914、核苷的甲基化作用、核苷的甲基化作用v真核生物真核生物mRNA分子内部往往有甲基化的分子内部往往有甲基化的碱基，主要是碱基，主要是N6-甲基腺嘌呤甲基腺嘌呤(m6A)，这类修，这类修饰成分在饰成分在hnRNA中已存在。中已存在。v也有一些真核细胞中无没也有一些真核细胞中无没m6A。v可能可能m6A对对mRNA前体的加工起识别作用。前体的加工起识别作用。925、RNA编辑编辑(RNA editing)vmRNA编辑是遗传信息在转录水平发生改变，编辑是遗传信息在转录水平发生改变，由一个基因产生不止一种蛋白质。由一个基因产生不止一种蛋白质。vmRNA编辑作用说明，基因的编码序列经过编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，是可有多用途分化的，因此，转录后加工，是可有多用途分化的，因此，也称为分化加工也称为分化加工(differential RNA processing)。93第四节第四节 RNA指导指导RNA的合成的合成-RNA复制复制v某些某些RNA病毒具有单链病毒具有单链RNA基因组，感染宿基因组，感染宿主细胞后，它具有双重功能主细胞后，它具有双重功能 1)具有具有mRNA活性，指导病毒蛋白质合成；活性，指导病毒蛋白质合成； 2)具有复制模板功能，指导自我复制。具有复制模板功能，指导自我复制。94vRNA复制复制(RNA replication)是以病毒是以病毒RNA为为模板合成模板合成RNA的过程，是的过程，是RNA病毒繁殖的病毒繁殖的重要方式。需重要方式。需RNA复制酶复制酶(RDRP)。vRNA复制缺乏即时校对作用，易出错。复制缺乏即时校对作用，易出错。vRNA 复制酶仅特异地对病毒复制酶仅特异地对病毒RNA起作用，起作用，尚未发现引发宿主尚未发现引发宿主RNA复制的现象。复制的现象。95一、病毒含有正链一、病毒含有正链RNAv噬菌体噬菌体Q 和灰质炎病毒和灰质炎病毒含有正链含有正链RNA病毒的复制病毒的复制96二、病毒含有负链二、病毒含有负链RNA和复制酶和复制酶v狂犬病病毒和马水泡性口炎病毒狂犬病病毒和马水泡性口炎病毒含有负链含有负链RNA病毒的复制病毒的复制97三、病毒含有双链三、病毒含有双链RNA和复制酶和复制酶v呼肠孤病毒呼肠孤病毒含有双链含有双链RNA病毒的复制病毒的复制98四、致癌四、致癌RNA病毒病毒v白血病病毒和肉瘤病毒白血病病毒和肉瘤病毒v复制需经过复制需经过DNA前病毒阶段前病毒阶段99转录和复制的相似之处转录和复制的相似之处1、是酶促的核苷酸聚合过程、是酶促的核苷酸聚合过程2、都以、都以DNA为模板为模板3、都需依赖、都需依赖DNA的聚合酶的聚合酶4、聚合过程都是核苷酸之间生成、聚合过程都是核苷酸之间生成3 5 -磷酸二酯键磷酸二酯键5、都从、都从5至至3方向延伸聚核苷酸链方向延伸聚核苷酸链6、都遵从碱基配对规律、都遵从碱基配对规律100转录和复制的不同之处转录和复制的不同之处复制复制转录转录模板模板两股链均复制两股链均复制模板链转录（不对称转录）模板链转录（不对称转录）原料原料dNTPNTP酶酶DNA聚合酶聚合酶(DDDP)RNA聚合酶聚合酶(DDRP)产物产物子代双链子代双链DNA(半保留复制半保留复制)mRNA, tRNA, rRNA配对配对A-T,G-CA-U,T-A,G-C引物引物需要需要不需要不需要加工修饰加工修饰不需要不需要需要需要35外切外切有有无无101本章教学内容本章教学内容1、转转录录的的概概念念、不不对对称称转转录录的的含含义义，编编码码链链和和非非编编码码链链的的意意义义；及及原原核核生生物物RNA聚聚合合酶酶的的组组成成及作用；真核生物及作用；真核生物RNA聚合酶的分类及作用。聚合酶的分类及作用。2、启动子的定义及、启动子的定义及-35区与区与-10区的碱基组成特点。区的碱基组成特点。3、转录的基本过程；原核生物转录终止的方式。、转录的基本过程；原核生物转录终止的方式。4、三种、三种RNA转录后的加工修饰；核酶的概念及结转录后的加工修饰；核酶的概念及结构特征。构特征。5、RNA复制的概念及过程。复制的概念及过程。 102本章复习题本章复习题1、概念：不对称转录、模板链、编码链、外显子、概念：不对称转录、模板链、编码链、外显子、内含子、启动子、断裂基因、核酶、内含子、启动子、断裂基因、核酶、RNA复制、顺复制、顺式作用元件、反式作用因子、式作用元件、反式作用因子、snRNP和拼接体；和拼接体；2、转录和复制的相同点及不同点；、转录和复制的相同点及不同点； 3、原核生物、原核生物RNA聚合酶组成及作用特点；聚合酶组成及作用特点； 4、真核生物、真核生物RNA聚合酶类别及各自作用特点；聚合酶类别及各自作用特点； 5、原核生物依赖和不依赖、原核生物依赖和不依赖Rho的转录终止的特点；的转录终止的特点； 6、真核、真核mRNA前体转录后的加工修饰有哪些；前体转录后的加工修饰有哪些；7、hnRNA剪接接口特点是什么；剪接接口特点是什么；8、RNA病毒复制方式有几种。病毒复制方式有几种。103