DNA转录总结

RNA聚合酶I：大的核糖体RNA前体基因i.RNA聚合酶IIii.RNA聚合酶III：tRNA基因，snRNA基因，5srRNA基因iii.真核细胞三种RNA聚合酶a.细菌仅一种RNA聚合酶b.基本概念1.RNA聚合酶中的Segma因子负责模板链的选择和转录的起始。在此阶段，启动子活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确结合。启动子的结构决定于RNA聚合酶的亲和力，从而影响基因表达的水平。除启动子外，增强子对基因的转录也有明显的作用。1)原核：i.不能直接识别启动子区，需要转录调控因子的结合1)真核:ii.模板识别a.RNA链上的第一个核苷酸键生成，不需要引物i.通过启动子：转录形成后，直到形成9个核苷酸短链的阶段，RNA聚合酶一直处于启动子区，新生的RNA链与模板DNA结合不够牢固，容易脱落；离开启动子后，转录进入正常的延申阶段ii.转录起始b.RNA聚合酶释放segama因子离开启动子后，核心酶沿着模板DNA移动使新生的RNA链不断延长i.转录的延申：c.依赖于p因子的终止，其为六聚体蛋白，水解各种核苷三磷酸，使得新生RNA链从三元复合物中解离出来，从而终止转录i.不依赖于p因子的终止：模板上存在终止转录信号-终止子，每个基因或操纵子都要一个启动子和一个终止子，终止位点上游一般存在富含GC的二重对称区，该段DNA转录产生的RNA容易形成发卡式结构，使得RNA聚合酶暂停破坏RNA-DNA杂合双链5'端正常结构，从而使得RNA从三元复合物中解离出来。ii.转录的终止d.在-25~-35区含有TATA序列，在-70~-80区含有CCAAT序列，在-80~-110含有GCCACACCC序列。i.TATA盒使转录精确起始；CAAT和GC区主要控制转录起始频率ii.真核启动子：e.转录的基本过程2.DNA转录2019年6月18日21:17分区分子生物学的第1页-10序列：TATAAT是RNA聚合酶牢固的结合位点1)-35序列：TTGACA是RNA酶的识别区域。2)位于转录起始位点5'端上游区大约100~200bp以内的具有独立功能的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地相结合并具有转录起始的特异性。i.一般认为-10序列和-35序列间的距离对RNA聚合酶的定位是重要的ii.原核启动子：f.针对启动转录的效率来说i.对原核生物来说，启动子的强弱与-10-35的序列有关，-10区序列越接近于TATAAT启动效率越高ii.一般强启动子启动转录的效率高，蛋白表达量高iii.强弱启动子g.RNA聚合酶3.RNA种类4.机制：鸟嘌呤先加在mRNA上，再甲基化；在RNA合成至30个时候就开始加；RNA聚合酶II在30个核苷酸长度时暂停，募集加帽所需要的蛋白质1)作用：使得mRNA更稳定；增加蛋白质合成的效率；帽子结构对mRNA前体的剪接是必需的。2)5'加帽i.机制：在mRNA前体3'末端11~30核苷酸处有一段AAUAAA保守序列。由一种特异的核苷酸内切酶催化切除多余的核苷酸，随后在多聚A聚合酶催化下，发生聚合反应形成3'末端多聚A尾巴1)作用：有利于mRNA通过核孔；参与稳定mRNA；增强翻译效率2)3'加尾ii.有利于物种的进化选择a)调控基因的表达，可能为酶编码b)内含子可能的功能：1)选择剪切2)剪切iii.mRNAa.tRNAb.rRNAc.RNA转录后加工5.二、解答题1.简述真核与原核基因转录方面存在的差异。原核生物真核生物只有一种RNA聚合酶有3种以上的RNA聚合酶，合成不同类型的、在分区分子生物学的第2页细胞核内有不同定位的RNA初级转录产物大多是编码序列，与蛋白质的氨基酸序列呈线性关系初级转录产物很大，有内含子序列，成熟的mRNA只占初级转录产物的一小部分初级转录产物几乎不需要剪接加工，直接作为成熟的mRNA进一步行使翻译模板的功能转录产物需要经过剪接、修饰等转录后加工成熟过程才内成为成熟mRNA转录和翻译发生在同一细胞空间里，并且几乎同步进行mRNA的合成和蛋白质的合成发生在不同的空间和时间范畴2.简述原核生物转录起始与转录终止过程中涉及到的主要蛋白质和核酸结构及其具体的作用。答：原核生物转录起始涉及的蛋白是：1)RNA聚合酶全酶（包括核心酶α2ββ`及起始因子σ），σ因子可增强核心酶与启动子结合的特异性，负责RNA合成的正确起始，核心酶负责RNA链的延伸；2)DNA促螺旋酶，负责负超螺旋的形成，能增进基因的转录；3)DNA启动子的-35序列和-10序列,RNA聚合酶沿着DNA链滑动，寻找启动子-35序列和-10序列。原核生物转录终止所需的蛋白质和核酸结构：1)依赖ρ因子的转录终止；需要ρ蛋白来帮助RNA聚合酶转录终止，ρ是一个六聚体蛋白，在有单链RNA存在时可水解ATP,ρ沿新生RNA链向转录复合物移动，能使RNA聚合酶在ρ依赖性终止子处终止转录，有时，ρ依赖性终止子有发夹结构但缺少之后的一串U残基。2)不依赖ρ因子的转录终止：只需要RNA聚合酶这种蛋白质，但需要能够形成RNA发夹结构的终止信号，其中RNA转录物是自身互补的，通常茎部结构富含GC,利于碱基配对的稳定性，RNA的发夹后面通常跟有一串4个或更多的U残基。聚合酶在合成发夹RNA后就立刻停下来，其后的一串U残基与反义DNA链的相应的A残基配对作用弱，利于RNA与模板DNA链的解离。4.简要说明真核生物mRNA的结构特点。真核生物mRNA有5’端帽子结构（m7G）和3’端的Poly(A)尾巴真核细胞的前mRNA有许多内含子(会被加工剪接为成熟的mRNA翻译)单顺反子：一条mRNA模板只含有一个翻译起始点和一个终止点，编码一个基因片段多顺反子：一条mRNA模板含有多个翻译起始点，多个终止点，编码多个基因真核细胞的mRNA多是单顺反子，即一条mRNA编码一条多肽5.简述RNA的种类及其生物学作用。（1）信使RNA（mRNA）与核不均一RNA（hnRNA）信使RNA是一种能转录DNA分子上遗传信息的中间物质，其核苷酸序列决定着合成蛋白质的氨基酸序列。在真核生物中，最初转录生成的RNA称为核不均一RNA（hnRNA），hnRNA是mRNA的未成熟前体。（2）转运RNA（tRNA）tRNA是蛋白质合成中的接合器分子。原核生物tRNA分子有100多种，真核40多种，均可携带一种分区分子生物学的第3页氨基酸，并将其转运到核糖体上，供蛋白质合成使用。（3）核糖体RNA（rRNA）rRNA是细胞内含量最多的RNA，约占RNA总量的80%以上，是核糖体的组成成分。其通常在hnRNA成熟转变为mRNA的过程中，参与RNA的剪接，并且在将mRNA从细胞核运到细胞浆的过程中起着十分重要的作用。不均一核RNAhnRNA成熟mRNA的前体小核RNAsnRNA参与hnRNA的剪接小胞浆RNAscRNA/7SL-RNA蛋白质内质网定位合成的信号识别体的组成成分反义RNAanRNA/micRNA对基因的表达起调节作用核酶RibozymeRNA有酶活性的RNA6.什么是安慰诱导物？安慰诱导物是一种与天然诱导物结构相似的化合物，它虽然能诱导操纵子表达，但是它不能被操纵子基因产生的酶分解。例如在乳糖操纵子中异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)是乳糖的类似物能代替异乳糖作为诱导物，但不能作为β-半乳糖苷酶的底物进入代谢途径。7.哪三个序列对原核生物mRNA的精确转录是必不可少的？-35(RNA聚合酶结合位点)、-10(RNA聚合酶起始位点)启动子序列和终止子。8.如果将tRNA或rRNA的基因置于RNA聚合酶II所负责识别的启动子的后面，那么在细胞内合成的tRNA和rRNA会不会具有帽子和尾巴的结构？为什么？答：有帽子结构，但不会有尾巴结构。因为帽子结构只需要RNA聚合酶II的CTD发生特定的磷酸化，以招募加帽因子，任何由RNA聚合酶II催化的转录物，一旦5’端转录出来，很快就会发生加帽反应。然而，加尾反应不仅需要RNA聚合酶II的CTD发生特定的磷酸化，还需要转录物本身在3’端具有特定的加尾信号（只要是AAUAAA）,由于tRNA或rRNA的基因内部缺乏加尾信号，故它们在转录后不可能被加上尾巴。⒎简要说明原核生物和真核生物转录调控的主要特点。答：原核生物和真核生物转录调控的主要特点有：原核生物功能相关基因常组织在一起构成操纵子，作为基因表达和调节的单位，真核生物不组成操纵子，每个基因都有自己的基本启动子和调节单元，单独进行转录，相关基因间也可进行协同调节；原核生物只有少数种类的调节单元，真核生物调节单元众多，包括组成型元件、可诱导元件以及增强子等；无论是原核还是真核生物，其转录受反式调节因子所调节；真核生物的转录调节涉及到染色质改型，原核生物不存在染色质水平的调节。⒏转录调节因子的结构有何特点？答：转录调节因子分类。转录因子，分为两类：①基本转录因子是RNA聚合酶结合启动子所必需的一分区分子生物学的第4页组因子，为所有mRNA转录起动共有②特异转录因子为个别基因转录所必需，决定该基因的时间、空间特异性表达，包括转录激活因子和抑制因子。所有转录因子至少包括两个结构域：DNA结合域和转录激活域；此外，很多转录因子还包含一个介导蛋白质-蛋白质相互作用的结构域，最常见的是二聚化结构域。①DNA结合域通常由60－100个氨基酸残基组成。最常见的DNA结合域结构形式是锌指结构和碱性α螺旋。类似的碱性DNA结合域多见于碱性亮氨酸拉链和碱性螺旋-环-螺旋。②转录激活域——由30-100个氨基酸残基组成。根据氨基酸组成特点，转录激活域又有酸性激活域、谷氨酰胺富含区域及脯氨酸富含区域。③介导二聚化的结构域——二聚化作用与亮氨酸拉链、螺旋-环-螺旋结构有关。⒕为什么真核生物要先转录内含子然后再将其切除？此题目本身值得商榷，理由如下：关于内含子的功能，有2种不同看法。一种见解认为，内含子是在进化中出现和消失的，内含子如果有功能，只不过是有利于物种的进化选择。例如细菌丢失了内含子，可以使染色体变小和复制速度加快。真核生物保留内含子，则可以产生外显子移动，有利于真核生物在适应环境改变时能合成功能上有差异而结构上只有微小差异的蛋白质。另一些学者则力图证明内含子在基因表达中有调控功能。例如，现在已知道某些遗传性疾病，其变异是发生在内含子而不在外显子。有些内含子在调控基因表达的过程中起作用，有些内含子还能为酶编码。为了更精细地研究内含子，现在对内含子的分类有两种方法。1．按基因的类型分为四类第I类内含子：主要存在于线粒体、叶绿体及某些低等真核生物的rRNA基因。第Ⅱ类内含子：也发现于线粒体、叶绿体，但转录产物是mRNA。I、Ⅱ类内含子中，已发现相当一部分是属于自身剪接的内含子，由RNA分子起酶的作用而催化剪接（见下述）。第Ⅲ类内含子：是常见的形成套索结构后剪接的内含子，大多数mRNA的基因有此类内含子。第Ⅳ类内含子：是tRNA的基因及其初级转录产物中的内含子，剪接过程需酶及ATP。2．从中断基因线性表达的方式，有人又把内含子分为翻译前、翻译绕过、翻译后删除三种：翻译前删除内含子：就是上述典型的、常见的内含子，在RNA加工中被除去；翻译绕过式内含子：这些内含子不被剪接删除，但一般不翻译。在特定条件下却可翻译出有调控功能的、在原有外显子插入了一段氨基酸序列的蛋白质；翻译后删除内含子：这是把蛋白质翻译后加工也算人内含子的概念中来。例如图1⒈17胰岛素的C肽是不存在于有活性的胰岛素分子上的，如按这一定义，C基因也可认为是内含子。类似的翻译后加工情况，在真核生物是很常见的。⒖RNA拼接可分为哪几种类型？其作用特点是什么？答：RNA拼接的类型有：（1）类型Ⅰ自我拼接。特点是只要1价、2价阳离子和鸟苷存在即可自行发生，无需供给能量和酶的催化。（2）类型Ⅱ自我拼接。特点是能自我拼接，但不需要鸟苷。（3）核mRNA拼接体的拼接。特点是由内含子自我催化完成。（4）核tRNA的酶促拼接。特点是需要内切酶和连接酶等，需要消耗能量。⒗RNA拼接和编辑对真核生物的进化有何作用？答：RNA拼接和编辑是在生物进化历史是形成的，RNA拼接和编辑