生物化学之转录.ppt

v转录转录-生物体以生物体以DNA为模板合成为模板合成RNA的过程的过程v转录所需的酶叫转录所需的酶叫RNA聚合酶聚合酶（依赖（依赖DNA的的RNA聚合酶）聚合酶）v复制和转录的异同点复制和转录的异同点相同点相同点：1. 都以都以DNA为模板为模板 2. 原料为核苷酸原料为核苷酸 3. 合成方向均为合成方向均为53方向方向 4. 都需要依赖都需要依赖DNA的聚合酶的聚合酶 5. 遵守碱基互补配对规律遵守碱基互补配对规律 6. 产物为多聚核苷酸链产物为多聚核苷酸链不同点：不同点： 复制复制 转录转录模板模板 两股链均作为模板两股链均作为模板 模板链作为模板模板链作为模板原料原料 dNTP NTP聚合酶聚合酶 DNA聚合酶聚合酶 RNA聚合酶聚合酶产物产物 子代子代DNA双链双链 mRNA;tRNA;rRNA配对配对 A-T；G-C A-U；T-A；G-C引物引物 需需RNA引物引物 - 方式方式(特点特点) 半保留复制半保留复制 不对称转录不对称转录一、转录模板一、转录模板v两股两股DNA单链中只有一股可转录单链中只有一股可转录,可作为模板转录可作为模板转录成成RNA的一股称为的一股称为模板链，模板链，对应的一股互补链称对应的一股互补链称为为编码链。编码链。能转录出能转录出mRNA然后指导蛋白质合成然后指导蛋白质合成的部分称为的部分称为结构基因。结构基因。其余的其余的DNA可能转录可能转录(rRNA，tRNA)，也可能不转录，也可能不转录3553v不对称转录不对称转录: DNA分子上一股可转录分子上一股可转录,另一股不另一股不转录；模板链并非永远在同一单链上。转录；模板链并非永远在同一单链上。GCAGTACATGTC5533DNACGTCATGTACAG编码链模板链GCAGUACAUGUCmRNA转录Ala-Val-His-ValNC肽翻译二、二、RNA聚合酶聚合酶反应特点反应特点（1）以四种核苷三磷酸（）以四种核苷三磷酸（NTP）为）为底物底物，以，以DNA为为模板模板；（2）以）以53方向合成；方向合成；（3）无需）无需引物引物，直接在模板上合成，直接在模板上合成RNA链；链；（4）碱基配对是：）碱基配对是：A-U和和G-C；（5）DNA的两条链中仅一条链可作模板，该链称的两条链中仅一条链可作模板，该链称模模板链板链（一般为负链），另一条链称（一般为负链），另一条链称编码链编码链（一（一般称为正链）。般称为正链）。（一）原核生物的（一）原核生物的RNA聚合酶聚合酶 大肠杆菌大肠杆菌 分子量为分子量为480kD，由四种亚基组成，由四种亚基组成2(全全酶酶) 去掉去掉亚基称为亚基称为核心酶核心酶亚基 分子量 每分子酶中所含数目 功能 36512 2 决定基因转录的特异性 150618 1 与转录全过程有关 155613 1 结合DNA模板 70263 1 辨认起始位点RNA聚合酶各亚基及其功能聚合酶各亚基及其功能 亚基为起始因子，能使亚基为起始因子，能使RNA聚合酶结合到聚合酶结合到DNA的启动的启动子上。子上。因子具有特异性因子具有特异性（二）真核生物的（二）真核生物的RNA聚合酶聚合酶v 三种三种RNA聚合酶聚合酶、，它们专一地转录，它们专一地转录不同的基因，其转录过程和产物也各不相同。不同的基因，其转录过程和产物也各不相同。三种三种RNA聚合酶对鹅膏覃碱的敏感性反应不同。聚合酶对鹅膏覃碱的敏感性反应不同。 种类 转录产物 45s-rRNA hnRNA 5s-RNA,tRNA,snRNA mRNA 前体对鹅膏覃碱 耐受 极敏感 中度敏感 的反应鹅膏覃碱是一种毒菇鹅膏覃碱是一种毒菇 的毒素，它是一种环状八肽。的毒素，它是一种环状八肽。能抑制真核能抑制真核RNA聚合酶，特别是聚合酶聚合酶，特别是聚合酶II 转录。转录。 三三 酶与模板的辨认结合酶与模板的辨认结合v原核生物的原核生物的RNA聚合酶是结合到聚合酶是结合到DNA的启动区开的启动区开始转录的，靠其始转录的，靠其亚基辨认启动区。启动区具有亚基辨认启动区。启动区具有共有的序列称为共有的序列称为保守序列保守序列或一致性序列。或一致性序列。操纵子-35区-10区+1trptRNAlacrecAaraTyr TTTACA .N16.TATGAT.N7.A. TTTACA.N17.TATGTT.N6.A. TTGATA.N16.TATAAT.N7.A. CTGACG.N18.TACTGT.N6.A. .TTGACA.N17.TTAACT.N7.A.TTGACATATAATPuv-35区的序列与起始点的辨认有关区的序列与起始点的辨认有关,称为称为辨认辨认位点位点, -10区的序列称为区的序列称为Pribnow盒盒(box) 结结合位点合位点-30-20-10010-50 -40RNA聚合酶保护区结构基因终止点TTGACAAACTGTTATAATPuATATTAPy55pppG转录开始翻译开始NH2标记应标记应该为该为+1一、转录起点一、转录起点vDNA序列按编码链（与序列按编码链（与RNA链一样）书写链一样）书写，由左至右为，由左至右为53方向。与方向。与mRNA序列相序列相同的为同的为正链正链（编码链），互补的链为（编码链），互补的链为负链负链（模板链）。模板链）。v转录起点：即每个转录单位的起点。该点的转录起点：即每个转录单位的起点。该点的核苷酸标号为核苷酸标号为+1。右侧为下游，用正的数码。右侧为下游，用正的数码表示；左侧为上游，用负的数码表示。表示；左侧为上游，用负的数码表示。二、启动子二、启动子 即转录起始的信号序列。即转录起始的信号序列。1、大肠杆菌基因组的启动子、大肠杆菌基因组的启动子（1）Pribnow框（框（-10序列）序列）：起点上游约：起点上游约-10处，保守序列处，保守序列TATAAT，-10序列有助于序列有助于DNA局部双链解开（局部双链解开（A-T配对易解开）配对易解开）（2）识别区（识别区（-35序列）序列）：中心位置约在：中心位置约在-35处处，保守序列，保守序列TTGACA；-35序列提供了序列提供了RNA聚合酶识别的信号聚合酶识别的信号2、真核生物基因组的启动子、真核生物基因组的启动子（1）Hogness框（框（TATA框）框）：中心在：中心在-25-30处，保守序列处，保守序列TAAA(T)AA(T)，有助，有助于于DNA局部解开局部解开（2）CAAT框框：-75处，保守序列处，保守序列GGT (C)CAATCT，与，与RNA聚合酶结合有关聚合酶结合有关（3）GC框框：在更上游处，保守序列：在更上游处，保守序列GGGCGG，与某些转录因子结合有关，与某些转录因子结合有关 *RNA聚合酶聚合酶III（转录（转录5S RNA等）的启等）的启动子在转录区内部动子在转录区内部三、终止子三、终止子1、终止子、终止子： 提供转录停止信号的提供转录停止信号的DNA序列序列v终止子可被终止子可被RNA聚合酶或其辅助因子识聚合酶或其辅助因子识别，但终止信号应位于已转录的序列中别，但终止信号应位于已转录的序列中v原核生物的终止子在终止点之前，有一个原核生物的终止子在终止点之前，有一个回文结构，其转录产生的回文结构，其转录产生的RNA可形成一可形成一个个发夹结构发夹结构，使聚合酶停止移动（，使聚合酶停止移动（p.465, 图图36-11） 不依赖r -因子的终止子：含富GC的回文序列和寡聚U序列。2、大肠杆菌的两类终止子、大肠杆菌的两类终止子（p.465, 图图36-11）v不依赖于不依赖于rho（）的终止子（简单终止子）的终止子（简单终止子）：除能形成：除能形成发夹结构发夹结构外，在终点前还有外，在终点前还有一系一系列列U（约（约6个）个），这个寡聚，这个寡聚U序列可能提供信序列可能提供信号使号使RNA聚合酶脱离模板。因为由聚合酶脱离模板。因为由rU-dA组组成的成的RNA-DNA杂交分子具有特别弱的碱基杂交分子具有特别弱的碱基配对作用配对作用v依赖于依赖于rho（）的终止子）的终止子：无寡聚：无寡聚U序列。序列。必须在必须在rho因子存在时才发生终止作用因子存在时才发生终止作用四、终止因子四、终止因子1、终止因子（终止因子（NusA）：协助：协助RNA聚合酶聚合酶识别终止信号的辅助因子，与识别终止信号的辅助因子，与RNA聚聚合酶的核心酶结合（合酶的核心酶结合（2NusA复合物复合物），），识别终止序列识别终止序列。2、 rho因子因子：具有：具有核酸酶活力核酸酶活力（水解核苷（水解核苷三磷酸三磷酸NTP，为聚合酶向前移动提供能，为聚合酶向前移动提供能量）。在量）。在RNA聚合酶遇到终止子暂停聚合酶遇到终止子暂停作用时，解作用时，解RNA-DNA螺旋，起解链酶螺旋，起解链酶作用。作用。一一 转录的起始转录的起始（一）原核生物的转录起始（一）原核生物的转录起始RNA酶结合到酶结合到DNA链上，链上，DNA双链部分解双链部分解开形成转录空泡。原核生物由开形成转录空泡。原核生物由因子辨认转因子辨认转录起始位点，原核生物在录起始位点，原核生物在-35区有区有5-TTG ACA，在在-10区有区有TAT AAT盒盒 转录起始不需引物转录起始不需引物, 5- PPPGPN-OH 第一个磷酸二酯键形成后第一个磷酸二酯键形成后, 亚单位即脱落下亚单位即脱落下来来RNARNA聚合酶与聚合酶与DNADNA模板链的结合模板链的结合模板链模板链合成方向合成方向转录起始转录起始(二二)真核生物的转录起始真核生物的转录起始顺式作用元件顺式作用元件(cis-acting element) -35区区 Hogness盒盒 (TATA盒盒) -40-110区区CAAT盒盒GC盒盒反式作用因子反式作用因子(trans-acting factor) 转录因子（）转录因子（）(三三)转录因子和真核生物的转录起始复合物转录因子和真核生物的转录起始复合物、起始前复合物（）起始前复合物（） PICTATADNARNApolA DBEF二二 转录的延伸转录的延伸 原核生物和真核生物基本相同原核生物和真核生物基本相同 亚基脱落，核心酶构象改变，亚基脱落，核心酶构象改变，NusA结合结合 RNA的的5 端伸展在转录空泡之外端伸展在转录空泡之外 模板为模板为A，转录产物相应为，转录产物相应为U 原核生物的转录和翻译同时进行原核生物的转录和翻译同时进行RNARNA链的延长链的延长RNARNA链链的的延延长长三三 转录的终止转录的终止（一）原核生物转录终止的模式（一）原核生物转录终止的模式：依赖因子依赖因子(因子能与因子能与RNA结合，还具有结合，还具有ATP酶酶和解链酶的活性和解链酶的活性) l RNA 3形成茎环结构形成茎环结构不依赖不依赖因子因子 终止区的碱基可形成特殊的结构终止区的碱基可形成特殊的结构 l RNA 3形成茎环结构和一串寡聚形成茎环结构和一串寡聚U（二）（二） 真核生物的转录终止真核生物的转录终止编码链上存在转录终止的修饰点编码链上存在转录终止的修饰点AATAAA真核生物真核生物mRNA带有带有polyA尾巴尾巴 依赖r -因子的终止子的终止反应： r r - -因子：含六聚体因子：含六聚体的寡聚蛋白，具有的寡聚蛋白，具有依赖依赖RNARNA的的NTPNTP酶活酶活性性，它结合于新生，它结合于新生RNARNA上，借助于水解上，借助于水解NTPNTP产生能量推动产生能量推动RNARNA聚合酶向前移动，聚合酶向前移动，当酶遭遇终止子时当酶遭遇终止子时暂停前进，暂停前进， r r - -因因子追上酶，与酶相子追上酶，与酶相互作用释放互作用释放RNARNA。因。因此，还具有此，还具有RNA-DNARNA-DNA解螺旋酶活性解螺旋酶活性。 不依赖r -因子的终止子：含富GC的回文序列和寡聚U序列。RNARNA释放释放聚合酶聚合酶脱离脱离转录终止转录终止转录的过程转录的过程启动子结构基因终止区3 3 5 5 5 pppGmRNA5 pppG5pppG5 一、原核生物一、原核生物rRNA前体的加工