目录目录n在生物界，在生物界，RNARNA合成有两种方式：合成有两种方式：一是一是DNA指导的指导的RNA合成，也叫转录，此为生物合成，也叫转录，此为生物体内的主要合成方式，也是体内的主要合成方式，也是本章介绍的主要内容本章介绍的主要内容。另一种是另一种是RNA指导的指导的RNA合成合成(RNA-dependentRNAsynthesis)，也叫，也叫RNA复制复制(RNAreplication),由由RNA依赖的依赖的RNA聚合酶聚合酶(RNA-dependentRNApolymerase)催化，常见于病毒，是逆转录病毒以催化，常见于病毒，是逆转录病毒以外的外的RNA病毒在宿主细胞以病毒的单链病毒在宿主细胞以病毒的单链RNA为模为模板合成板合成RNA的方式。的方式。目录目录转录转录(transcription)(transcription) 生物体以生物体以DNADNA为模板合成为模板合成RNARNA的过程的过程 转转录录RNADNA 定义定义目录目录复制和转录的相似之处复制和转录的相似之处 酶促的核苷酸聚合过程酶促的核苷酸聚合过程核苷酸与核苷酸之间通过磷酸二酯键相连核苷酸与核苷酸之间通过磷酸二酯键相连DNADNA模板模板 依赖依赖DNADNA的聚合酶的聚合酶合成方向合成方向 5353方向方向 遵守碱基配对规律遵守碱基配对规律 产物都是多核苷酸链产物都是多核苷酸链 目录目录复制和转录的区别复制和转录的区别半保留复制半保留复制mRNA tRNA rRNA等等子代双链子代双链DNADNA产物产物RNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶NTPdNTP原料原料模板模板模板链转录模板链转录两股链均复制两股链均复制转录转录复制复制配对配对A-T,G-CA-U,T-A,G-C不对称转录不对称转录方式方式引物引物需要需要RNA引物引物不需要不需要目录目录原核生物转录的模板和酶原核生物转录的模板和酶Templates & Enzymes in prokaryotic transcription第一节第一节目录目录n参与转录的物质：参与转录的物质：原料原料: : NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板模板: : DNA酶酶 : : RNA聚合酶聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子其他蛋白质因子目录目录一、原核生物转录的模板一、原核生物转录的模板DNA分分子子上上转转录录出出RNA的的区区段段，称称为为结结构构基基因因(structuralgene)。在在DNA分分子子双双链链上上，一一股股链链用用作作模模板板指指引引转转录录，另另一一股股链链不不转转录录，转转录录的的这这种种选选择择性性称称为为不不对对称称转录转录(asymmetric transcription)。目录目录5 5 3 3 3 3 5 5 模板链模板链编码链编码链编码链编码链模板链模板链结构基因结构基因转录方向转录方向转录方向转录方向n不对称转录不对称转录目录目录5GCAGTACATGTC33cgtgatgtacag55GCAGUACAUGUC3NAlaValHisValC编码链编码链模板链模板链mRNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译DNA双双链链中中按按碱碱基基配配对对规规律律能能指指引引转转录录生生成成RNA的的一一股股单单链链，称称为为模模板板链链(templatestrand)，也也称称作作有有意意义义链链或或Watson链链。相相对对的的另另一一股股单单链链是是编编码链码链(codingstrand)，也称为，也称为反义链反义链或或Crick链链。目录目录二、二、RNA聚合酶催化聚合酶催化RNA合成合成（一）（一）RNA聚合酶能直接启动聚合酶能直接启动RNA链的合成链的合成DNA依赖的依赖的RNA聚合酶催化合成聚合酶催化合成RNA；RNA合成的化学机制与合成的化学机制与DNA依赖的依赖的DNA聚合酶聚合酶催化催化DNA合成相似。合成相似。(NMP)n+NTP(NMP)n+1+PPiRNA延长的延长的RNA目录目录DNA聚聚合合酶酶在在启启动动DNA链链延延长长时时需需要要引引物物存存在在，而而RNA聚聚合合酶酶不不需需要要引引物物就就能能直直接接启启动动RNA的合成。的合成。RNA聚聚合合酶酶和和DNA的的特特殊殊序序列列启启动动子子(promoter)结合后，就能启动结合后，就能启动RNA合成。合成。目录目录（二）（二）RNA聚合酶由多个亚基组成聚合酶由多个亚基组成 36512决定哪些基因被转录决定哪些基因被转录 150618催化功能催化功能 155613结合结合DNA模板模板 70263辨认起始点辨认起始点亚亚 基基分分 子子 量量功功 能能，双螺旋解链，双螺旋解链、结合启动子、结合启动子目录目录核心酶核心酶(coreenzyme)全酶全酶(holoenzyme) 转录起始阶段转录起始阶段转录延长阶段转录延长阶段目录目录nRNA聚合酶全酶在转录起始区的结合聚合酶全酶在转录起始区的结合:目录目录三、三、RNA聚合酶结合到聚合酶结合到DNA的启动子的启动子上起动转录上起动转录转录是不连续、分区段进行的。转录是不连续、分区段进行的。每每一一转转录录区区段段可可视视为为一一个个转转录录单单位位，称称为为操操纵纵子子(operon)。操操纵纵子子包包括括若若干干个个结结构构基基因因及及其其上游上游(upstream)的调控序列。的调控序列。5 3 3 5 结构基因结构基因调控序列调控序列RNA-pol目录目录调调控控序序列列中中的的启启动动子子是是RNA聚聚合合酶酶结结合合模模板板DNA的的部部位位，也也是是控控制制转转录录的的关关键键部部位位。原原核核生生物物以以RNA聚聚合合酶酶全全酶酶结结合合到到DNA的的启启动动子子上上而而起起动动转转录，其中由录，其中由亚基辨认启动子，其他亚基相互配合。亚基辨认启动子，其他亚基相互配合。对对启启动动子子的的研研究究，常常采采用用一一种种巧巧妙妙的的方方法法即即RNA聚合酶保护法聚合酶保护法。目录目录nRNA聚合聚合酶保护法酶保护法目录目录开始转录开始转录TTGACAAACTGT-35区区(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10区区1-30-5010-10-40-205 3 3 5 RNA-pol辨认位点辨认位点(recognitionsite)5 5 RNA聚合酶保护区聚合酶保护区结构基因结构基因3 3 n用用RNA聚合酶保护法研究转录起始区聚合酶保护法研究转录起始区目录目录nRNA聚合酶全酶在转录起始区的结合聚合酶全酶在转录起始区的结合:目录目录原核生物的转录过程原核生物的转录过程The Process of Transcription in Prokaryote第二节第二节目录目录转录起始需解决转录起始需解决3个问题：个问题：1.RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。起始区域。2.DNA双链解开，使其中的一条链作为转录双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。的模板。3.形成形成转录起始复合物转录起始复合物一、转录起始需要一、转录起始需要RNA聚合酶全酶聚合酶全酶2. DNA双双链链局局部部解解开开，形形成成开开放放转转录录复复合合体体(opentranscriptioncomplex)；1.RNA聚聚合合酶酶全全酶酶( 2)与与模模板板结结合合，形形成成 闭闭 合合 转转 录录 复复 合合 体体 (closed transcriptioncomplex)；3.在在RNA聚聚合合酶酶作作用用下下发发生生第第一一次次聚聚合合反反应应，形形成转录起始复合物：成转录起始复合物：RNApol( 2)-DNA-pppGpN-OH3 转录起始复合物转录起始复合物: :5 -pppG-OH+NTP5 -pppGpN-OH3 +ppin转录起始过程：转录起始过程：目录目录nE.coli的转录起始和延长的转录起始和延长目录目录第第一一个个磷磷酸酸二二酯酯键键生生成成后后，转转录录复复合合体体的的构构象象发发生生改改变变，亚亚基基即即从从转转录录起起始始复复合合物物上上脱脱落落，核核心心酶酶连连同同四四磷磷酸酸二二核核苷苷酸酸，继继续续结结合合于于DNA模模板板上上，酶酶沿沿DNA链链前前移移，进进入入延延长长阶阶段。段。二、二、RNA聚合酶核心酶独立延长聚合酶核心酶独立延长RNA链链转录空泡转录空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol（核心酶）（核心酶）DNARNA目录目录2.RNA链从链从5端向端向3延长延长1.在在核心酶核心酶作用下，作用下，NTP不断聚合，不断聚合，RNA链链不断延长。不断延长。(NMP)n +NTP(NMP)n+1 + PPi3.对对DNA模板的阅读方向是从模板的阅读方向是从3- 端向端向5- 端端4.合成区域存在动态变化的合成区域存在动态变化的8bp的的RNA-DNA杂合杂合双链双链5.模板模板DNA的双螺旋结构随着核心酶的移动发生的双螺旋结构随着核心酶的移动发生解链和再复合的动态变化解链和再复合的动态变化目录目录三、三、原核生物的转录延长时蛋白质原核生物的转录延长时蛋白质的翻译也同时进行的翻译也同时进行5 3 DNAn原核生物转录过程中的羽毛状现象原核生物转录过程中的羽毛状现象核糖体核糖体RNARNA聚合酶聚合酶在同一在同一DNA模板上，有多个转录同时在进行；模板上，有多个转录同时在进行；转录尚未完成，翻译已在进行。转录尚未完成，翻译已在进行。这种形状说明：这种形状说明：目录目录依赖依赖Rho因子的转录终止因子的转录终止非依赖非依赖Rho因子的转录终止因子的转录终止四、原核生物转录终止分为依赖四、原核生物转录终止分为依赖(Rho)因因子与非依赖子与非依赖因子两大类因子两大类转转转转录录录录终终终终止止止止指指指指RNARNA聚聚聚聚合合合合酶酶酶酶在在在在DNADNA模模模模板板板板上上上上停停停停顿顿顿顿下下下下来来来来不不不不再再再再前前前前进进进进，转转转转录录录录产产产产物物物物RNARNA链链链链从从从从转转转转录录录录复复复复合物上脱落下来。合物上脱落下来。合物上脱落下来。合物上脱落下来。 n依依据据是是否否需需要要蛋蛋白白质质因因子子的的参参与与，原原核核生生物物转录终止分为：转录终止分为：目录目录因因子子是是由由相相同同亚亚基基组组成成的的六六聚聚体体蛋蛋白白质质，亚基分子量亚基分子量46kD。因因子子能能结结合合RNA，又又以以对对polyC的的结结合合力力最强。最强。因因 子子 还还 有有 ATP酶酶 活活 性性 和和 解解 螺螺 旋旋 酶酶(helicase)的活性。的活性。（一）依赖（一）依赖因子的转录终止因子的转录终止n因子：因子：目录目录n因子的作用原理：因子的作用原理：目录目录目目前前认认为为，因因子子终终止止转转录录的的作作用用是是：与与RNA转转录录产产物物结结合合，结结合合后后因因子子和和RNA聚聚合合酶酶都都可可发发生生构构象象变变化化，从从而而使使RNA聚聚合合酶酶停停顿顿，解解螺螺旋旋酶酶的的活活性性使使DNA/RNA杂杂化化双双链链拆拆离离，利利于于产产物物从转录复合物中释放从转录复合物中释放。目录目录（二）（二） 非依赖非依赖 Rho因子的转录终止因子的转录终止DNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列，转录出基序列，转录出RNA后，后，RNA产物形成特殊产物形成特殊的结构来终止转录。的结构来终止转录。5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3 5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3 RNA5 TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT. 3 DNAUUUU. UUUU.5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3近终止区的转录产物形成发夹近终止区的转录产物形成发夹(hairpin)结构结构是非依赖是非依赖因子终止的普遍现象。因子终止的普遍现象。n茎环结构使转录终止的机理：茎环结构使转录终止的机理：使使RNA聚合酶变构，转录停顿；聚合酶变构，转录停顿；使转录复合物趋于解离，使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。产物释放。5pppG5 3 3 5 RNA-pol目录目录真核生物的转录过程真核生物的转录过程The Process of Transcription in Eukaryote第三节第三节目录目录真真核核生生物物的的转转录录过过程程比比原原核核复复杂杂。二二者者的的转转录录起始过程有较大区别，转录终止也不相同。起始过程有较大区别，转录终止也不相同。目录目录一、一、真核生物有三种真核生物有三种DNA依赖性依赖性RNA聚合酶聚合酶n真核生物具有真核生物具有3种不同的种不同的RNA聚合酶聚合酶:RNA聚合酶聚合酶（RNAPol）RNA聚合酶聚合酶（RNAPol）RNA聚合酶聚合酶（RNAPol）目录目录真核生物的真核生物的RNARNA聚合酶聚合酶lncRNA,piRNAmiRNA目录目录真真核核生生物物RNA聚聚合合酶酶的的结结构构比比原原核核生生物物复复杂杂，所所有有真真核核生生物物的的RNA聚聚合合酶酶都都有有两两个个不不同同的的大大亚亚基基和十几个小亚基和十几个小亚基.RNA聚合酶聚合酶由由12个亚基组成。个亚基组成。RNA聚聚合合酶酶最最大大亚亚基基的的羧羧基基末末端端有有一一段段共共有有序序列列(consensus sequence)为为Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser的的重重复复序序列列片片段段，称称为为羧羧基基末末端端结结构构域域(carboxyl-terminaldomain,CTD)。CTD对对于于维持细胞的活性是必需的。维持细胞的活性是必需的。目录目录二、转录因子在真核生物转录起始中具二、转录因子在真核生物转录起始中具有重要作用有重要作用（一）转录前起始复合体的形成（一）转录前起始复合体的形成不不同同物物种种、不不同同细细胞胞或或不不同同的的基基因因，转转录录起起始始点点上上游游可可以以有有不不同同的的特特异异DNA序序列列，但但这这些些序序列列 都都 可可 统统 称称 为为 顺顺 式式 作作 用用 元元 件件 (cis-actingelement)。目录目录转录起始点转录起始点TATA盒盒CAAT盒盒GC盒盒 增强子增强子顺式作用元件顺式作用元件(cis-actingelement)AATAAA切离加尾切离加尾 转录终止点转录终止点 修饰点修饰点 外显子外显子 翻译起始点翻译起始点内内含含子子 OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚体八聚体1、顺式作用元件、顺式作用元件(cis-actingelement)目录目录顺顺式式作作用用元元件件包包括括启启动动子子、启启动动子子上上游游元元件件(upstreampromoterelements)或或 promoter-proximal elements)等等近近端端调调控控元元件件和和增增强强子子(enhancer)等远隔序列。等远隔序列。起起始始点点上上游游多多数数有有共共同同的的TATA序序列列，称称为为Hognest盒盒或或TATA盒盒(TATAbox)。通通常常认认为为这这就是就是启动子的核心序列启动子的核心序列。目录目录许许多多RNA聚聚合合酶酶II识识别别的的启启动动子子具具有有保保守守的的共共有有序序列列：位位于于转转录录起起始始点点附附近近的的起起始始子子(intiator，Inr)。启启动动子子上上游游元元件件是是位位于于TATA盒盒上上游游的的DNA序序列列，多多在在转转录录起起始始点点约约-40-100nt的的位位置置，比比较较常常见见的是的是GC盒和盒和CAAT盒。盒。增增强强子子是是能能够够结结合合特特异异基基因因调调节节蛋蛋白白，促促进进邻邻近近或远隔特定基因表达的或远隔特定基因表达的DNA序列。序列。目录目录2、 转录因子转录因子定义：定义：能能直直接接、间间接接辨辨认认和和结结合合启启动动子子和和其其上上游游调调节节序序列列等等顺顺式式作作用用元元件件的的蛋蛋白白质质属属于于转转录录因因子子(transcriptional factors, TF) 。目录目录 转录因子分类：转录因子分类：按作用方式分为：按作用方式分为：反式作用因子：以反式作用方式调节基因反式作用因子：以反式作用方式调节基因转录的转录因子转录的转录因子顺式作用蛋白：以顺式作用方式调节基因顺式作用蛋白：以顺式作用方式调节基因转录的转录因子转录的转录因子目录目录cDNAaDNA反式调节反式调节C顺式调节顺式调节mRNAC蛋白质蛋白质CBAmRNA蛋白质蛋白质AA目录目录按功能分为：按功能分为：基基本本转转录录因因子子：在在转转录录因因子子中中，直直接接或或间间接接结结合合RNA聚聚合合酶酶，为为转转录录起起始始前前复复合合体体装装配配所所必需的则称为。必需的则称为。目录目录*特异转录因子特异转录因子(specialtranscriptionfactors)为为个个别别基基因因转转录录所所必必需需，决决定定该该基基因因的的时间、空间特异性表达。时间、空间特异性表达。转录激活因子转录激活因子转录抑制因子转录抑制因子目录目录参与参与RNA-pol转录的转录的TF转录因子转录因子功功能能TFDTFATFBTFETFFTFHTBP亚基结合亚基结合TATA辅助辅助TBP-DNA结合结合稳定稳定TFD-DNA复合物，结合复合物，结合RNApol解螺旋酶、结合解螺旋酶、结合TFH促进促进RNApol结合及作为其他因子结合的桥梁结合及作为其他因子结合的桥梁解旋酶、作为蛋白激酶催化解旋酶、作为蛋白激酶催化CDT磷酸化磷酸化目录目录RNA聚聚合合酶酶II与与启启动动子子的的结结合合、启启动动转转录录需需要要多多种种蛋蛋白白质质因因子子的的协协同同作作用用。除除了了基基本本转转录录因因子子外外，还还需需其其他他蛋蛋白白质质因因子子的的参参与与，如如与与启启动动子子上上游游元元件件的的结结合合的的上上游游因因子子，与与增增强强子子结结合合的的反反式式作作用用因子。因子。目录目录 3、转录前起始复合物形成、转录前起始复合物形成真核生物真核生物RNA-pol不与不与DNA分子直接结合，分子直接结合，而需依靠众多的转录因子，形成而需依靠众多的转录因子，形成转录前起始复合转录前起始复合物物(pre-initiationcomplex,PIC)。目录目录POL-TFFAB由由RNA-Pol催化转录的催化转录的PICPOL-TFFHETBPTAFTFD-A-B-DNA复合物复合物TATAABTBPTAFTATAHECTD-PPIC组装完成，组装完成，TFH使使CTD磷酸化磷酸化目录目录nPIC的形成的形成目录目录（二）少数几个反式作用因子的搭配启动特定（二）少数几个反式作用因子的搭配启动特定基因的转录基因的转录为为了了保保证证转转录录的的准准确确性性，不不同同基基因因需需不不同同转转录录因子。因子。拼拼板板理理论论(piecingtheory) ：少少数数几几个个反反式式作作用用因因子子（主主要要是是可可诱诱导导因因子子和和上上游游因因子子）之之间间互互相相作作用用，再再与与基基本本转转录录因因子子、RNA聚聚合合酶酶搭搭配配而而有有针针对对性性地地结结合合、转转录录相相应应的的基基因因。可可诱诱导导因因子子和和上上游游因因子子常常常常通通过过辅辅激激活活因因子子或或中中介介子子与与基基本本转转录录因因子子、RNA聚聚合合酶酶结结合合，但但有有时时也可直接与基本转录因子、也可直接与基本转录因子、RNA聚合酶结合。聚合酶结合。目录目录三三、真核生物转录延长过程中没有、真核生物转录延长过程中没有转录与翻译同步的现象转录与翻译同步的现象真真核核生生物物转转录录延延长长过过程程与与原原核核生生物物大大致致相相似似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。RNA-pol前移处处都遇上核小体。前移处处都遇上核小体。转转录录延延长长过过程程中中可可以以观观察察到到核核小小体体移移位位和和解解聚聚现象。现象。RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小体核小体转转录录延延长长中中的的核核小小体体移移位位转录方向转录方向目录目录四、真核生物的转录终止和加尾修饰四、真核生物的转录终止和加尾修饰同时进行同时进行真真核核生生物物的的转转录录终终止止，是是和和转转录录后后修修饰饰密密切切相相关的。关的。真真核核生生物物mRNA有有聚聚腺腺苷苷酸酸(polyA)尾尾巴巴结结构构，是转录后才加进去的。是转录后才加进去的。转转录录不不是是在在polyA的的位位置置上上终终止止，而而是是超超出出数数百百个个乃乃至至上上千千个个核核苷苷酸酸后后才才停停顿顿。已已发发现现，在在读读码码框框架架的的下下游游，常常有有一一组组共共同同序序列列AATAAA，再再下下游游还还有有相相当当多多的的GT序序列列。这这些些序序列列称称为为转录终止的修饰点转录终止的修饰点。目录目录和转录后修饰密切相关和转录后修饰密切相关5-AAUAAA-5-AAUAAA-Poly(A)mRNA核酸酶核酸酶-GUGUGUGAATAAAGTGTGTG转录终止的修饰点转录终止的修饰点5533RNA-polTTATTT转录终止转录终止目录目录真核生物真核生物RNA的加工和降解的加工和降解Post-transcriptional Modification and Degration of Eukaryotic RNA第四节第四节目录目录真真核核生生物物转转录录生生成成的的RNA分分子子是是初初级级RNA转转录录物物(primaryRNAtranscript)，几几乎乎所所有有的的初初级级RNA转转录录物物都都要要经经过过加加工工，才才能能成成为为具具有有功能的成熟的功能的成熟的RNA。加工主要在细胞核中进行。加工主要在细胞核中进行。目录目录n几种主要的修饰方式：几种主要的修饰方式：1.剪接剪接(splicing)2.剪切剪切(cleavage)3. 修饰修饰(modification)4. 添加添加(addition)目录目录一、真核生物一、真核生物mRNA的加工包括的加工包括首、尾修饰和剪接首、尾修饰和剪接（一）前体（一）前体mRNA在在5-末端加入末端加入“帽帽”结构结构大大多多数数真真核核mRNA的的5-末末端端有有7-甲甲基基鸟鸟嘌嘌呤呤的的帽结构。帽结构。这这个个真真核核mRNA加加工工过过程程的的起起始始步步骤骤由由两两种种酶酶，鸟鸟苷苷酸酸转转移移酶酶(guanylatetransferase)和和甲甲基基转移酶转移酶(methyltransferase)催化完成。催化完成。 目录目录n帽子结构：帽子结构：目录目录5 pppGp5 GpppGppppGppi鸟苷酸鸟苷酸转移酶转移酶5 m7GpppGp甲基转移酶甲基转移酶SAMn帽子结构的生成过程：帽子结构的生成过程：5 ppGp磷酸酶磷酸酶Pi目录目录n帽子结构的意义：帽子结构的意义：可以使可以使mRNA免遭核酸酶的攻击；免遭核酸酶的攻击；也也 能能 与与 帽帽 结结 合合 蛋蛋 白白 质质 复复 合合 体体 (cap-bindingcomplexofprotein)结结合合，并并参参与与mRNA和和核核糖体的结合，启动蛋白质的生物合成。糖体的结合，启动蛋白质的生物合成。目录目录尾部修饰是和转录终止同时进行的过程。尾部修饰是和转录终止同时进行的过程。polyA的的有有无无与与长长短短，是是维维持持mRNA作作为为翻翻译译模模板的活性，以及增加板的活性，以及增加mRNA本身稳定性的因素。本身稳定性的因素。一一般般真真核核生生物物在在胞胞浆浆内内出出现现的的mRNA，其其polyA长度为长度为80至至250个核苷酸之间，也有少数例外。个核苷酸之间，也有少数例外。前前体体mRNA分分子子的的断断裂裂和和加加多多聚聚腺腺苷苷酸酸尾尾是是多多步步骤过程。骤过程。（二）前体（二）前体mRNA在在3端特异位点断裂并加上端特异位点断裂并加上多聚腺苷酸尾多聚腺苷酸尾AAUAAAG/U53Poly(A)信号信号Poly(A)位点位点mRNACPSFG/U53CPSFCFI,CFII,CStFCPSFCStFCFICFIIPAPCPSFCStFCFICFIIPAPATPG/UPPPiCFIICFICStF慢速多腺苷酸化慢速多腺苷酸化PABCPSFAAAAAAAAAAOHPAPATPPPiPAB快速快速多腺苷酸化多腺苷酸化CPSFAAAAAAAAAA AAAAAAAAAAHOAAAAAAAAAAPAPCPSFAAAAAAAAAAOHPAP目录目录鸡卵清蛋白成熟鸡卵清蛋白成熟mRNA与与DNA杂交电镜图杂交电镜图DNAmRNA目录目录真核生物结构基因，由若干个编码区和非真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。 断裂基因断裂基因(splitegene)CABD编码区编码区A、B、C、D非编码区非编码区目录目录2.外显子外显子(exon)和内含子和内含子(intron)外显子：外显子：在基因序列中出现在成熟在基因序列中出现在成熟RNA的核的核酸序列。酸序列。内含子：内含子：位于外显子之间，在剪接过程中被位于外显子之间，在剪接过程中被除去的核酸序列。除去的核酸序列。鸡卵清蛋白鸡卵清蛋白基因基因hnRNA首、尾修饰首、尾修饰hnRNA剪接剪接成熟的成熟的mRNA鸡鸡卵卵清清蛋蛋白白基基因因及及其其转转录录、转转录录后后修修饰饰目录目录鸡卵清蛋白成熟鸡卵清蛋白成熟mRNA与与DNA杂交电镜图杂交电镜图DNAmRNA目录目录3.内含子的分类内含子的分类根据基因的类型和剪接的方式，通常把根据基因的类型和剪接的方式，通常把内含子分为内含子分为4 4类：类： I I ：主主要要存存在在于于线线粒粒体体、叶叶绿绿体体及及某某些些低低等等真真核核生生物物的的 rRNA基因；基因； IIII：也发现于线粒体、叶绿体，转录产物是也发现于线粒体、叶绿体，转录产物是mRNA； IIIIII：是是常常见见的的形形成成套套索索结结构构后后剪剪接接，大大多多数数mRNA基基因有此类内含子；因有此类内含子； IVIV：是是tRNA基基因因及及其其初初级级转转录录产产物物中中的的内内含含子子，剪剪接接过程需酶及过程需酶及ATP。目录目录（1）内含子形成套索）内含子形成套索RNA被剪接被剪接内含子区段弯曲，使相邻的两个外显子互相内含子区段弯曲，使相邻的两个外显子互相靠近而利于剪接。靠近而利于剪接。4.前体前体mRNA的剪接的剪接（2）内含子在剪接接口处剪除）内含子在剪接接口处剪除5GU AG-OH-3为剪接接口为剪接接口（3）剪接过程需两次转酯反应）剪接过程需两次转酯反应目录目录pG-OH(ppG-OH,pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次转酯反应第一次转酯反应第二次转酯反应第二次转酯反应UpAGpU外显子外显子1内含子内含子外显子外显子2G-OHUpUpGpA剪接过程的二次转酯反应剪接过程的二次转酯反应(twicetransesterification) 目录目录snRNA ( small nuclear RNA )核内的蛋白质核内的蛋白质小分子核糖核蛋白（小分子核糖核蛋白（smallnuclearribonucleoprotein,snRNP）snRNA剪接体剪接体（4）剪接体是内含子剪接场所）剪接体是内含子剪接场所目录目录剪接体的生成和作用剪接体的生成和作用snRNP与与hnRNA结合成为剪接体结合成为剪接体目录目录UACUACA - AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA - AGUGU6E1E2U1、U4、U5目录目录（5）前体）前体mRNA分子有剪切和剪接两种模式分子有剪切和剪接两种模式（6）前体）前体mRNA分子可发生可变剪切分子可发生可变剪切有些前体有些前体mRNA可剪切或（和）剪接加工成结构可剪切或（和）剪接加工成结构有所不同的有所不同的mRNA，这一现象称为可变剪接，又，这一现象称为可变剪接，又称选择性剪接。称选择性剪接。目录目录目录目录目录目录 RNA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，因此也称为分化加工(differential RNA processing)。（四）（四）mRNA的编辑的编辑(mRNAediting)是对基因是对基因的编码序列进行转录后加工的编码序列进行转录后加工人类人类apoB基因基因mRNA（14500个核苷酸）个核苷酸）肝脏肝脏apoB100（分子量为分子量为500000）肠道细胞肠道细胞apoB48（分子量为分子量为240000）mRNA编辑编辑目录目录二、二、rRNA的转录后加工的转录后加工转录转录45S-rRNA剪接剪接18S-rRNA5.8S和和28S-rRNArDNA内含子内含子内含子内含子28S5.8S18S目录目录三、三、tRNA的转录后加工的转录后加工tRNA前体前体RNA pol TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA目录目录tRNAtRNA的的转录后加工转录后加工剪剪切切(a)RNAaseP、RNAaseD目录目录剪剪接接(b)(c)添添加加碱碱基基修修饰饰(d)内切酶内切酶tRNA核苷酸转移核苷酸转移酶、连接酶酶、连接酶目录目录碱基修饰的方式：碱基修饰的方式：（2 2）还原反应还原反应 如：如：U U DHU DHU （3 3）核苷内的转位反应核苷内的转位反应 如：如：U U （4 4）脱氨反应脱氨反应 如：如：A A I Im m 如：如：A A A A（1 1）甲基化甲基化（1 1）（1 1）（3 3）（2 2）（4 4）目录目录四、核四、核酶酶具有酶促活性的具有酶促活性的RNA称为核酶。称为核酶。核酶核酶(ribozyme)目录目录四膜四膜虫虫rRNA内含子的二内含子的二级级结构结构四膜虫四膜虫rRNA的剪接采用的剪接采用自我剪接自我剪接方式方式5-端核苷酸序列端核苷酸序列目录目录最简单的核酶二级结构最简单的核酶二级结构槌头状结构槌头状结构(hammerheadstructure)底物部分底物部分通常为通常为60个核苷酸左右个核苷酸左右同同一一分分子子上上包包括括有有催催化化部份和底物部份部份和底物部份催催化化部部份份和和底底物物部部份份组组成锤头结构成锤头结构除除rRNA外，外，tRNA、mRNA的加工也可采用的加工也可采用自我剪接方式。自我剪接方式。 目录目录 The chemistry of group II intron splicing and RNA intermediates produced are the same as that of the nuclear pre-mRNA.目录目录核酶研究的意义核酶研究的意义核酶的发现，对中心法则作了重要补充；核酶的发现是对传统酶学的挑战；利用核酶的结构设计合成人工核酶 。 目录目录人工设计的核酶人工设计的核酶粗线粗线表示合成的核酸分子表示合成的核酸分子细线表示天然的核酸分子细线表示天然的核酸分子X表示一致性序列表示一致性序列箭头表示切断点箭头表示切断点目录目录五、五、RNA在细胞内降解在细胞内降解正常转录物：依赖脱腺苷化的正常转录物：依赖脱腺苷化的mRNA降解降解 不依赖脱腺苷化的不依赖脱腺苷化的mRNA降解降解异常转录物：无义介导的异常转录物：无义介导的mRNA降解降解 无终止的无终止的mRNA降解降解 无停滞降解无停滞降解 核糖体延伸介导的降解核糖体延伸介导的降解目录目录