516作坊发育生物学

RNA的生物合成-转录成员：张满（0803108059）张俊（0803108058）张敏（0803108060）李兆丰（0703108053）肖星星（0803108055）牧医工程学院08级动物检疫二班浩瀚的宇宙之中唯有生命最神奇。每一个生命都有自己独特的一面，并且它们将它代代相传。这是为什么呢？我们知道生命有机体要将遗传信息传递给子代，才能在子代中表现出独特的一面。但这个过程只进行DNA的复制是不够的，还必须进行遗传信息的转移，即转录。转录（transcription）：以DNA为模板，在RNA聚合酶（RNApolymerase）的作用下合成mRNA，将遗传信息从DNA分子上转移到mRNA分子上，这一过程称为转录（transcription）。一、转录是基因表达的中心环节1.转录是以DNA为模板合成RNA,并且只是以单股DNA为模板，因此具有不对称性；2.用以转录的单链DNA,称为模板链,与复制不同，转录是局部的,从启动子开始到终止子结束,为一个转录单位;3.转录不需要引物；4.转录的忠实性相对弱；5.转录首先得到RNA前体，然后再进行加工转变为成熟的RNA.被转录成单个RNA分子的一段DNA称为一个转录单位(transcript)生物基因的转录包括模板的识别、转录起始、延伸、终止等四个步骤。下面首先介绍RNA聚合酶的结构与功能以及启动子的结构特点，然后分别介绍上述四个步骤。分子量48万，4种亚基：全酶=核心酶（α2ββ’）+σ因子α亚基决定转录的基因β亚基在5’——3’方向上延长多核苷酸链，其方式与DNA聚合酶相同，原料为NTP，没有纠错的功能。β’亚基结合DNA模板σ因子识别启动子并与之结合二、RNA聚合酶（RNApolymerase）1.原核的RNA聚合酶大肠杆菌RNA聚合酶的结构与功能亚基基因分子质量数目组分可能的功能αrpoA400002核心酶酶的连接、装配βrpoB1550001核心酶与底物结合β’rpoC1600001核心酶与模板结合w100001核心酶不详σrpoD700001σ因子与启动子结合，识别模板聚合酶I：转录45SrRNA聚合酶II：转录mRNA的前体，称为核不均RNA（hnRNA）聚合酶III：转录tRNA和5SrRNA等2.真核的RNA聚合酶真核生物RNA聚合酶的结构比较复杂，都是多亚基的，通常有6-10个，并且分子量都在500000u左右。它有3种RNA聚合酶。种类在细胞中的位子对鹅膏蕈碱的敏感性合成RNA的种类RNA聚合酶Ⅰ核仁不敏感5.8S、18S、28SrRNARNA聚合酶Ⅱ核质最敏感mRNA、snRNARNA聚合酶Ⅲ核质介于Ⅰ和Ⅱ之间tRNA、5StRNA真核生物RNA聚合酶的特性DNA上的转录起始序列，称为启动子，有序列保守性，不仅是转录起始的位置，而且影响转录的活性。RNA聚合酶结合在启动子上上游下游三、启动子（promoter）注意原核启动子在-35和-10区域的保守序列Pribnowbox1、转录开始由σ因子辨认并且结合到启动子上，局部解链（10-20bp），拓朴酶等也参与。2、RNA链的延伸由核心酶催化，以其中的一股DNA单链作为模板链，以NTP为原料，按照碱基互补配对的原则，通常是由5’ppp嘌呤核苷（G或A）开头向着3’延长多核苷酸链，合成开始后，σ因子从模板上脱离下来（可以重复利用）。核心酶覆盖双链DNA和RNA复合物，向前推进，一边解开螺旋，一边释放出新合成的RNA链，后面已经转录的区域中分开的DNA链又重新形成双螺旋。四、转录过程及其特点“转录泡（transcriptionbubble）”转录过程中的模板识别、起始和延伸A.依赖ρ因子的终止新生RNA上有ρ因子的识别位点。它与聚合酶-DNA-RNA复合物结合，向3’端移动，并解开DNA-RNA杂交体，需ATP。B.依赖于特定序列的终止转录终止区有特殊结构。终止区的上游有GC二重对称区，转录的RNA容易形成多个“发卡”结构,转录产物的3’端有polyU序列。这种特殊的二级结构阻止了转录向下游继续推进。3、转录的终止AB转录得到的只是初级产物，通常要经过加工，才能转变为成熟的RNA。tRNA和rRNA的转录后加工比较简单，而mRNA的转录后加工比较复杂。原核基因是多顺反子（poly-cistron），通常是几个相关的结构基因（编码的）同时转录得到多个mRNA。而真核基因是单顺反子（mono-cistron），又是断裂基因。其结构基因中由编码的外显子（exon）和不编码的内含子（intron）间隔排开。转录得到的是“毛坯”，要在其5’端加上鸟嘌呤“帽子”，3’端加上polyA的“尾巴”，切除内含子，拼接外显子，才能成为一个成熟的mRNA。五、RNA转录后的加工（post-transcriptionalprocessing）原核前体RNA的加工tRNA转录后的加工与修饰注意稀有碱基真核rRNA前体转录后的加工真核mRNA前体转录后加工(以卵清蛋白mRNA的转录为例)外显子内含子首、尾部的修饰1）5‘端形成帽子结构（m7GpppGp-）2）3‘端加上多聚腺苷酸尾巴（polyAtail）真核生物mRNA的转录后加工帽子结构