7转录产物的加工修饰及转运降解
转录后加工名词解释
转录后加工名词解释
转录后加工是指在基因组中进行转录的过程后，对转录产物（RNA分子）进行进一步的修饰和加工的过程。
转录是指在DNA模板上合成RNA分子的过程，而转录后加工则是在RNA分子合成完成后对其进行一系列的修饰和处理。
转录后加工的目的是为了产生成熟的RNA分子，使其能够发挥特定的功能。
在转录后加工过程中，RNA分子经历剪接、修饰和运输等多个步骤，以形成成熟的RNA分子。
剪接是转录后加工中最重要的步骤之一。
在剪接过程中，RNA 分子的内含子（非编码区域）会被剪除，而外显子（编码区域）则会被保留下来。
这样一来，通过剪接，一个基因可以产生多个不同的成熟RNA分子，从而扩大了基因的功能和多样性。
除了剪接，转录后加工还包括其他的修饰过程。
例如，RNA分子可能会经历5'端帽子的添加和3'端的聚腺苷酸尾巴的加入，这些修饰可以保护RNA分子免受降解，并有助于其在细胞内的稳定性和转运过程中的识别。
此外，转录后加工还可以包括RNA编辑、互补RNA合成和核糖体扫描等过程。
RNA编辑是指在转录后，RNA分子中的碱基序列可以发生改变，从而导致RNA分子的信息内容发生变化。
互补RNA合成是指利用RNA分子作为模板合成互补的DNA分子。
核糖体扫描是指RNA分子被核糖体识别并翻译成蛋白质的过程。
总的来说，转录后加工是一系列对转录产物进行修饰和加工的过程，通过这些过程，RNA分子可以获得特定的功能和稳定性，从而发挥其在细胞中的重要作用。
真核生物转录水平的调控机制
真核生物转录水平的调控机制一、转录因子转录因子是真核生物转录水平调控的重要环节。
它们可以识别和结合DNA上的特异序列，从而调控基因的表达。
根据结合位点的不同，转录因子可以分为上游启动子元件和增强子元件两类。
上游启动子元件主要包括TATA box和CAAT box等，而增强子元件则是一种具有增强基因转录功能的DNA序列。
二、染色质重塑染色质重塑是真核生物基因表达调控的重要机制之一。
染色质重塑可以改变染色质的结构，从而影响基因的表达。
染色质重塑过程中，染色质重塑复合物可以将核小体从DNA上移除或重新排列，从而改变染色质的可及性。
此外，染色质重塑还可以影响DNA的甲基化水平，进一步调控基因的表达。
三、miRNA和siRNAmiRNA和siRNA是真核生物中的非编码RNA，它们可以通过与mRNA的特异性结合来调控基因的表达。
miRNA和siRNA可以与mRNA 的3'UTR结合，导致mRNA的降解或翻译抑制，从而调控基因的表达。
此外，miRNA和siRNA还可以通过与转录因子或染色质重塑复合物等相互作用，影响基因的转录和表达。
四、转录起始和延伸转录起始和延伸是真核生物转录水平调控的重要环节。
转录起始和延伸过程中，RNA聚合酶可以识别启动子元件并开始转录，然后沿着DNA序列向下游移动并合成RNA。
在这个过程中，转录起始和延伸复合物可以与RNA聚合酶相互作用，从而影响转录的效率和方向。
此外，一些转录因子也可以与RNA聚合酶相互作用，进一步影响基因的表达。
五、转录后修饰真核生物中的RNA聚合酶可以使用各种转录后修饰来修饰其转录产物。
这些修饰可以包括mRNA的加尾、编辑、剪接和稳定性等。
这些过程可以影响mRNA的翻译效率和稳定性，从而影响基因的表达。
此外，一些蛋白质也可以通过磷酸化、乙酰化或甲基化等修饰来影响基因的表达。
六、细胞周期与细胞分化细胞周期和细胞分化是真核生物细胞生命活动中的重要过程，也是转录水平调控的重要方面。
基因的转录、转录后调控
基因的转录、转录后加工及逆转录转录(transcription) 是以DNA单链为模板，NTP为原料，在DNA依赖的RNA 聚合酶催化下合成RNA链的过程。
与DNA勺复制相比，有很多相同或相似之处，亦有其特点，它们之间的异同可简要示于表13-1转录的模板是单链DNA与复制的模板有较多的不同特点，引出了下列相关概念。
转录过程只以基因组DNA中编码RNA(mRNAtRNA rRNA及小RNA 的区段为模板。
把DNA分子中能转录出RNA的区段，称为结构基因(structure gene)。
结构基因的双链中，仅有一股链作为模板转录成RNA称为模板链(template strand)，也称作Watson(W链(Watson strand)、负(-)链(minus strand) 或反意义链(antisense strand) 。
与模板链相对应的互补链，其编码区的碱基序列与mRN的密码序列相同(仅T、U互换)，称为编码链(coding strand)，也称作Crick (0链(Crick strand )、正(+)链(plus strand)，或有意义链(sense strand)。
不同基因的模板链与编码链，在DNA分子上并不是固定在某一股链，这种现象称为不对称转录(asymmetric transcription) 。
模板链在相同双链的不同单股时，由于转录方向都从5'f 3'，表观上转录方向相反，如图13-1 o与DNA复制类似，转录过程在原核生物和真核生物中所需的酶和相关因子有所不同，转录过程及转录后的加工修饰亦有差异。
下面的讨论中将分别叙述。
? 参与转录的酶转录酶(transcriptase )是依赖DNA的RNA聚合酶(DNA dependent RNA polymerase，DDRP，亦称为DNA指导的RNA聚合酶(DNA directed RNA polymerase )，简称为RNA聚合酶(RNA pol)。
基因表达的调控机制
基因表达的调控机制基因是生物体内控制遗传信息传递和蛋白质合成的重要单位。
基因表达的调控机制是指在不同的细胞类型、生物阶段和环境条件下，如何控制基因的转录和翻译活动，使得特定的基因在特定的时间和地点进行表达。
这种调控机制对于维持生物体内稳态、适应环境变化以及发展、生长和繁殖等生命过程至关重要。
本文将从转录、RNA加工、转运和翻译四个方面介绍基因表达的调控机制。
一、转录的调控转录是基因表达的第一步，是指将DNA转录成RNA，从而实现基因信息的转换。
转录的调控涉及到启动子、转录因子和表观遗传修饰等多种因素。
启动子是位于基因上游的DNA区域，包含特定的顺式作用元件，如TATA盒和启动子序列。
通过与转录因子相互作用，启动子能够吸引RNA聚合酶，使其在该区域上的结合和启动转录过程。
转录因子是一类能够与DNA特异性结合的蛋白质，可以促进或抑制基因的转录。
转录因子与启动子之间的结合关系是基因表达调控的关键。
其中包括激活转录因子和抑制转录因子。
激活转录因子能够与RNA聚合酶形成复合物，从而促进转录的进行，而抑制转录因子则能够阻断RNA聚合酶与DNA之间的相互作用，从而抑制转录。
此外，表观遗传修饰也是基因表达调控的重要机制。
表观遗传修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等。
DNA甲基化是通过在DNA的甲基化位点上结合甲基基团来调控基因的表达。
组蛋白修饰则是通过改变组蛋白的翻译后修饰状态，如酶解修饰和乙酰化修饰等，以改变染色质的结构和亲缘性。
非编码RNA则具有多种功能，能够干扰DNA的转录和翻译，从而调控基因的表达。
二、RNA加工的调控在转录完成后，RNA还需要经历一系列的加工步骤才能形成成熟的mRNA。
RNA加工包括剪接、剪切、聚合化和修饰等环节。
剪接是指将mRNA的内含子剪除，同时将外显子连接起来的过程。
剪接的方式多样，可以通过选择性剪接产生多个不同的mRNA转录本，从而增加基因的多样性和功能。
剪切是指在剪接之前，将RNA的两端以及内部进行剪切处理，从而形成可供剪接的RNA单链结构。
2023北京高三一模生物汇编：分子与细胞(综合题)
2023北京高三一模生物汇编分子与细胞（综合题）一、综合题1．（2023·北京西城·统考一模）富营养化是多数淡水生态系统的主要水质问题，并导致蓝藻“水华”频发。
铜绿微囊藻是蓝藻“水华”中的常见种类。
为利用水生生物控制“水华”，研究了氮浓度对大型藻和金鱼藻控制铜绿微囊藻数量增长的影响。
(1)氮可用于合成铜绿微囊藻细胞中的_____（写出两种）等生物大分子，是限制藻类生长的重要因子。
(2)在不同氮浓度的培养液（其他营养充足）中加入等量铜绿微囊藻（1．0×105细胞/mL）和大型溞（浮游动物），置于适宜的光照、温度等条件下培养，定期取样测定铜绿微囊藻数量，结果如图1．研究者得出结论，利用大型溞有效控制铜绿微囊藻增长的氮浓度范围为0．5~4mg/L，依据是_____。
(3)水生植物可以为动物提供繁殖和栖息场所。
在（2）实验方案的基础上，每组再加入等量的金鱼藻（沉水植物）共同培养，得到铜绿微囊藻的生长曲线如图2．由图1、图2可知，与大型溞-铜绿微囊藻共培养相比，大型溞-金鱼藻-铜绿微囊藻三者共培养_____。
试分析出现该现象的原因。
_____(4)将上述研究成果应用于自然水体时，需要考虑食物网中更多物种间的相互作用。
自然水体的“水华”防治，可采取的措施有（）A．适度捕捞以浮游动物为食的鱼类B．适时投放以蓝藻为食的鱼类C．投放适量的水生植物生态浮床D．投放适量的噬藻体（蓝藻病毒）2．（2023·北京西城·统考一模）学习以下材料，回答（1）~（4）题。
S6蛋白参与调控细胞周期S6蛋白可以调控蛋白的乙酰化水平。
在肝癌、乳腺癌等癌症中S6的表达量明显升高。
为研究S6过表达的影响，将S6-GFP融合基因（GFP为绿色荧光蛋白基因）转入HeLa细胞系，挑选单个细胞培养两周，筛选出S6过表达细胞系。
观察发现，部分S6过表达细胞的染色体数目发生了变化。
在过表达S6的细胞中，检测到CDH1水平明显降低。
第七章转录产物的加工修饰及转运降解
类
内
内含子本身的某个腺苷酸的 2`-OH作为亲核基因攻击内含 子5`端的磷酸二酯键
含 2`,5`－磷酸二酯键 子
的
自
RNA剪接产物
我
与3`末端相连
剪
上游外显子的3`-OH作亲核基
套索结构中的腺苷酸带 有3个磷酸二酯键
接
团攻击内子3`位核苷酸上的磷 酸二酯键,使套索结构完全解离
过
程
完成剪接的RNA
Note:
4.2.1 细菌mRNA的降解 4.2.2 真核生物mRNA的降解
mRNA is degraded by exo- and endo- nucleases
4.2.1 细菌mRNA的降解
细菌mRNA的降解总的 方向为5`→ 3`；
降解由两部分组成：核 酸内切酶的切割，以及核 酸外切酶对这些片段从3` → 5`方向的降解。
内含子可以阻止mRNA的出核，因为它们与 剪接装置联系在一起。
Spicing is required for mRNA export
The EJC (exon junction complex) binds to RNA by recognizing the splicing complex.
4.2 mRNA的降解
Splicing releases a mitochondrial group II intron in the form of a stable lariat.
3.3.3 内含子的不同剪接方式
（1）可变剪接 （2）顺式剪接和反式剪接
（1）可变剪接 （alternative splicing ）
tRNA splicing has separate cleavage and ligation stages
转录后的加工与修饰
第二节RNA转录后的加工与修饰不论原核或真核生物的rRNAs都是以更为复杂的初级转录本形式被合成的，然后再加工成为成熟的RNA 分子。
然而绝大多数原核生物转录和翻译是同时进行的，随着mRNA开始的DNA上合成，核蛋白体即附着在mRNA上并以其为模板进行蛋白质的合成，因此原核细胞的mRNA并无特殊的转录后加工过程，相反，真核生物转录和翻译在时间和空间上是分天的，刚转录出来的mRNA是分子很大的前体，即核内不均一RNA。
hnRNA 分子中大约只有10%的部分转变成成熟的mRNA，其余部分将在转录后的加工过程中被降解掉。
（一）mRNA的加工修饰原核生物中转录生成的mRNA为多顺反子，即几个结构基因，利用共同的启动子和共同终止信号经转录生成一条mRNA，所以此mRNA分子编码几种不同的蛋白质。
例如乳糖操纵子上的Z、Y及A基因，转录生成的mRNA可翻译生成三种酶，即半乳糖苷酶，透过酶和乙酰基转移酶。
原核生物中没有核模，所以转录与翻译是连续进行的，往往转录还未完成，翻译已经开始了，因此原核生物中转录生成的mRNA没有特殊的转录后加工修饰过程。
真核生物转录生成的mRNA为单顺反子，即一个mRNA分子只为一种蛋白质分子编码。
真核生物mRNA的加工修饰，主要包括对5’端和3’端的修饰以及对中间部分进行剪接。
1．在5’端加帽成熟的真核生物mRNA，其结构的5’端都有一个m7G-PPNmN结构，该结构被称为甲基鸟苷的帽子。
如图17-9所示。
鸟苷通过5’-5’焦磷酸键与初级转录物的5’端相连。
当鸟苷上第7位碳原子被甲基化形成m7G-PPNmN时，此时形成的帽子被称为“帽0”，如果附m7G-PPNmN外，这个核糖的第“2”号碳上也甲基化，形成m7G-PPNm，称为“帽1”，如果5’末端N1和N2中的两个核糖均甲基化，成为m7G-PPNmPNm2，称为“帽2”。
从真核生物帽子结构形成的复杂可以看出，生物进化程度越高，其帽子结构越复杂。
蛋白质合成与降解
蛋白质合成与降解蛋白质是细胞中最重要的生物分子之一，它们在维持生命活动、调控基因表达以及参与信号传导等方面起着至关重要的作用。
蛋白质的合成和降解是细胞内的动态平衡过程，本文将讨论蛋白质的合成和降解机制以及调控因素。
一、蛋白质合成蛋白质合成是指根据mRNA上的编码信息，通过翻译过程将氨基酸序列转化为多肽链。
蛋白质合成主要分为三个步骤：转录、转运和翻译。
1. 转录转录是指在细胞核中DNA信息的转录为mRNA的过程。
在转录过程中，DNA的双链解开，RNA聚合酶沿着DNA模板链合成一条与模板链相互互补的mRNA链，这一过程称为转录。
转录过程中的启动子和转录因子共同参与，确保转录的准确进行。
2. 转运转运是指mRNA从细胞核运输到细胞质的过程。
在核内，已经转录好的mRNA经过剪接和修饰，最终形成成熟的mRNA。
这些成熟的mRNA通过核孔复合体与核蛋白质相互作用，被运输到细胞质中。
3. 翻译翻译是指mRNA的信息被翻译为氨基酸序列的过程。
翻译过程中，mRNA被核糖体识别并与tRNA上的氨基酸配对，依次形成肽键，最终合成多肽链。
这一过程需要涉及到大量的蛋白质因子的参与，确保翻译过程的准确性和高效性。
二、蛋白质降解蛋白质降解是指细胞内蛋白质分子的降解和回收利用过程。
细胞中的蛋白质降解主要通过两个途径进行：泛素-蛋白酶体途径和溶酶体途径。
1. 泛素-蛋白酶体途径泛素-蛋白酶体途径是蛋白质质量控制系统中的重要途径，负责降解细胞内的异常或过量蛋白质。
在这个途径中，异常蛋白质被泛素化，即附着泛素蛋白质标签。
被泛素标记的蛋白质被泛素连接酶和泛素蛋白酶体识别并降解，最终产生小的肽链和游离的氨基酸。
2. 溶酶体途径溶酶体途径主要用于细胞内无法通过泛素-蛋白酶体途径降解的蛋白质。
这些蛋白质通过内生或外源性途径进入溶酶体，溶酶体中的酸性蛋白酶进行降解。
降解后的产物通过溶酶体膜与细胞质进行交换和再利用。
三、蛋白质合成与降解的调控因素蛋白质合成和降解的过程受到多种调控因素的影响，包括转录水平的调控、转运的速度以及翻译的调控等。
简答
简答2010-01-16 06:220、何为色氨酸操纵子弱化子与转录弱化作用？答：色氨酸操纵子位于转录起始部位的终止子结构称弱化子，色氨酸的浓度决定转录到达弱化子能否形成终止子发夹结构导致转录终止或转录继续。
1.简述乳糖操纵子的正负调控机制答案要点：包括正负调控两种（—）阻遏蛋白的负调控①当细胞内有诱导物时，诱导物结合阻遏蛋白，此刻聚合酶与启动子形成开放式启动子复合物转录乳糖操纵子结构基因。
②当无诱导物时，阻遏蛋白结合与启动子与蛋白质部分重叠不转录。
（=）CAP正调控①当细胞内缺少葡萄糖时ATP→CAMP结合，CRP生成CAP与CAP位点结合，增前RNA聚合酶转录活性。
②当有葡萄糖存在时CAMP分解多合成少，CAP不与启动子上的CAP位点结合RNA聚合酶不与操纵区结合无法起始转录结构基因表达下降。
2.试比较原核和真核细胞的mRNA的异同答案要点：①真核生物5…端有帽子结构大部分成熟没mRNA 还同时具有3‟多聚A尾巴，原核一般没有；②原核的没mRNA 可以编码几个多肽真核只能编码一个。
③原核生物以AUG作为起始密码有时以GUG，UUG作为起始密码，真核几乎永远以AUG作为起始密码。
④原核生物mRNA半衰期短，真核长。
⑤原核生物以多顺反子的形式存在，真核以单顺反子形式存在3基因敲除的基本程序？答：通过DNA同源重组，使得胚胎干细胞特定的内源基因被破坏而造成功能丧失，然后通过胚胎干细胞介导得到该基因丧失的小鼠模型的过程称为基因敲除。
1、打靶载体的构建：同源序列要足够长，要含有筛选用的标志基因。
2、胚胎干细胞的体外培养3、打靶载体导入胚胎干细胞4、同源重组胚胎干细胞的筛选5、基因敲除胚胎干细胞注射入胚泡6、胚泡植入假孕小鼠的子宫中7、杂交育种获得纯合的基因敲除动物、4简述真核生物mRNA的帽子结构及其功能。
当RNA polII 聚合的转录产物达到约25nt长时，在其5‟端加上了一个7-甲基鸟苷（m7G),该7-甲基鸟苷称为帽子结构，是以5‟- 5‟方向相连的，用来防止5‟-外切酶的攻击，但却有利于剪接、转运和翻译的进行。
RNA的合成与加工转录后加工
一、原核生物（一）核糖体RNA：大肠杆菌共有7个核糖体RNA的转录单位，每个转录单位由16S、23S、5SRNA和若干转运RNA基因组成。
16S和23S之间常由转运RNA隔开。
转录产物在RNA酶III的作用下裂解产生核糖体RNA的前体P16和P23，再由相应成熟酶加工切除附加序列。
前体加工时还进行甲基化，产生修饰成分，特别是a-甲基核苷。
N4,2’-O二甲基胞苷(m4Cm)是16S核糖体RNA特有成分。
5S核糖体RNA一般无修饰成分。
（二）转运RNA：有60个基因，其加工包括：1.内切酶在两端切断，大肠杆菌RNA酶P是5’成熟酶2.外切酶从3’修剪，除去附加顺序。
RNA酶D是3’成熟酶3.3’端加上CCAOH，由转运RNA核苷酰转移酶催化，某些转运RNA已有，切除附加序列后即露出。
4.核苷的修饰：修饰成分包括甲基化碱基和假尿苷，修饰酶具有高度特异性。
甲基化对碱基和序列都有严格要求，一般以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体。
（三）信使RNA：细菌多数不用加工，转录与翻译是偶联的。
也有少数多顺反子信使RNA必须由内切酶切成较小的单位，然后翻译。
如核糖体大亚基蛋白与RNA聚合酶的b亚基基因组成混合操纵子，转录后需经RNA酶III切开，各自翻译。
因为RNA聚合酶的合成水平低得多，切开有利于各自的翻译调控。
较长的RNA会产生高级结构，不利于翻译，切开可改变其结构，从而影响其功能。
二、真核生物（一）核糖体RNA：基因拷贝数多，在几十到几千之间。
基因成簇排列在一起，由RNA聚合酶I转录生成一个较长的前体，哺乳动物为45S。
核仁是其转录、加工和装配成核糖体的场所。
RNA酶III等核酸内切酶在加工中起重要作用。
5SRNA基因也是成簇排列的，由RNA聚合酶III转录，经加工参与构成大亚基。
核糖体RNA可被甲基化，主要在核苷2’羟基，比原核生物甲基化程度高。
多数核糖体RNA没有内含子，有些有内含子但不转录。
（二）转运RNA：由RNA聚合酶III转录，加工与原核相似，但3’端的CCA 都是后加的，还有2’-O-甲基核糖。
转录后修饰及其在基因表达调控中的作用
转录后修饰及其在基因表达调控中的作用基因转录是生物学研究中的一个重要领域，研究在什么条件下哪些基因会被激活转录，以及在什么条件下哪些基因会被抑制。
虽然过去几十年中我们已经对基因转录有了广泛的了解，但最近研究中发现了一个过去被忽视的领域——转录后修饰。
什么是转录后修饰？转录后修饰是指在基因转录组成的前体mRNA分子形成之后，对这个mRNA分子的后续修饰。
这种修饰可以包括添加化学修饰基团，如甲基化，腺苷酸甲基化和磷酸化，或通过其他方式改变mRNA分子的空间结构。
为什么转录后修饰重要？转录后修饰的识别和调控是高度复杂的过程，能够对基因表现产生深远影响。
换而言之，转录后修饰变化可以导致某些基因表达或抑制。
这种修饰可以在细胞内产生出原有基因的多个变异，并在细胞的不同状态之间调节基因表达。
转录后修饰对基因表达调控的作用转录后修饰已被证明对基因表达调控产生了广泛影响。
以下是一些已知的调控功能：1.电子传递蛋白质和核酸是细胞的基础，但大部分细胞活动都是基于化学反应。
有时分子需要接受或者提供电子，然后在蛋白质之间移动以进行特定的反应。
是否给蛋白质增加或减少哪些电子可以从它们的局部结构和化学特征中得到，因此分子上的状态从本质上控制了催化过程的性质和效果。
2.转录调整对mRNA分子进行修饰还可以直接影响到转录水平，这是基因表达调控的重要方法。
例如，一些转录因子只能结合到mRNA分子的特定位置上，这些位置如果被修饰，则会增加或减少这种因子的绑定活性。
同时，其他转录因子则需要结合到缺陷的mRNA分子上以弥补其不足，因此修饰的增加或减少也将影响它们的转录。
3.蛋白翻译和降解转录后修饰可以对蛋白质翻译的效率产生刺激并影响蛋白质降解。
蛋白质的降解可以通过肠胃道或通过细胞内途径，如蛋白酶或酶促降解来实现。
在一些情况下，修饰可以增加蛋白质的耐受力或稳定性。
4.调整细胞特化转录后修饰可以对细胞特化的过程进行深刻的刻画，因为不同类型的细胞会有不同的修饰模式。
转录与mRNA的成熟加工
转录与mRNA加工成熟的相互作 用可以确保mRNA的准确合成和 加工，对基因表达调控具有重要 意义。
转录与mRNA加工成熟在生物学中的意义
转录与mRNA加工成熟是基因表达调 控的重要环节，对细胞生长、发育、 分化以及疾病发生等生物学过程具有 重要影响。
通过对转录与mRNA加工成熟的深入 研究，可以揭示基因表达调控的机制， 为疾病诊断和治疗提供新的思路和方 法。
转录与mRNA加工成熟是相互关联的过程，转录过程中形成的初级转录本需要经过一 系列的加工修饰才能成为成熟的mRNA。
转录与mRNA加工成熟的相互作用
转录过程中，RNA聚合酶在转录 起始位点结合启动子，并合成 RNA链。同时，一些加工因子也 会在转录起始位点附近结合，对 转录过程进行调控。
在转录过程中，内切核酸酶在转 录终止位点附近切割初级转录本， 形成前体mRNA。随后，一些加 工因子如剪接体、加尾因子等会 结合到前体mRNA上，进行相应 的加工修饰。
5'帽子的主要作用是保护mRNA免受核酸酶的降解，并促进翻译起始复合物的形成。
5'帽子的形成过程需要一系列帽结合蛋白的参与，这些蛋白可以进一步影响mRNA 的稳定性、翻译效率和细胞内定位。
剪接
01
剪接是真核生物mRNA加工成熟过程中重要的步骤，通过去 除内含子并连接外显子，形成成熟的mRNA。
02
03
编辑过程通常由特定的编辑酶 催化完成，这些酶能够识别特 定的RNA序列并对其进行精确 的修饰。
甲基化
甲基化是指在mRNA分子上 添加甲基基团的过程，通常 发生在mRNA的5'端和3'端。
甲基化可以影响mRNA的稳 定性、翻译效率和细胞内定 位，对基因表达调控具有重
转录后修饰在蛋白质调控中的作用
转录后修饰在蛋白质调控中的作用
首先，转录后修饰参与了剪接的过程。
剪接是指在基因转录成mRNA 后，mRNA中的非编码区域（内含子）通过剪切和拼接的方式形成成熟的mRNA。
这个过程主要由剪接体和剪接酶参与调控。
不同的剪接方式会产生不同的外显子组合，从而生成具有多种功能的蛋白质。
转录后修饰可以调控剪接酶的活性、选择性剪切位点的识别和剪接体的组装等步骤，从而影响蛋白质的翻译和功能。
另外，转录后修饰还包括RNA修饰的过程。
RNA修饰是指在mRNA分子中加入各种化学修饰，如甲基化、糖基化和磷酸化等。
这些修饰可以影响mRNA的稳定性、转运过程和翻译效率。
例如，甲基化修饰可以增加mRNA的稳定性，而磷酸化修饰可以影响mRNA的翻译起始和终止。
最后，转录后修饰还参与了mRNA的降解过程。
mRNA的降解是细胞调控基因表达的重要机制之一、mRNA的寿命决定了蛋白质的表达水平。
转录后修饰可以通过调控mRNA的降解速率和机制来影响蛋白质的表达。
例如，mRNA的5'端和3'端的修饰可以影响mRNA的稳定性和降解速率。
基因转录后调控与蛋白质表达之间的关系
基因转录后调控与蛋白质表达之间的关系基因转录后调控与蛋白质表达之间存在着密切的关系，这种关系在生物学研究中扮演着重要的角色。
基因转录后调控是指在基因转录完成后对转录产物进行进一步的调控，包括mRNA的加工、运输、稳定性控制以及转译后修饰等。
这些调控过程对于蛋白质的表达具有关键的影响，下面将详细探讨基因转录后调控与蛋白质表达之间的关系。
1. mRNA的加工和稳定性控制在基因转录完成后，mRNA需要经过一系列的加工和稳定性控制以实现蛋白质的表达。
首先，原始转录产物需要进行剪接作用，去除内含子，保留外显子，并且进行若干可变剪接事件，从而产生不同的mRNA亚型。
这种剪接事件的发生会导致mRNA的编码区域和非编码区域的变化，进而影响蛋白质的表达水平和功能。
此外，mRNA在加工过程中还会经历5'端帽加在、3'端尾加在等修饰事件，这些修饰可以影响mRNA的稳定性和翻译效率。
2. mRNA的运输和局部化已经加工和稳定化的mRNA会被运输到细胞质中，以便进行蛋白质合成。
这个过程涉及到RNA结合蛋白的参与，它们能够与mRNA 特定的序列结合，并保护mRNA免受降解酶的作用。
此外，该运输过程还能通过调控mRNA的转运速率和定位来影响蛋白质表达的时空调控。
3. 转译后修饰转译后修饰是指蛋白质在翻译完成后所发生的修饰事件。
这些修饰可以分为多种类型，包括糖基化、磷酸化、乙酰化等。
转译后修饰可以改变蛋白质的结构和功能，进而影响其生物学活性和相互作用。
此外，转译后修饰还可以调节蛋白质的稳定性和降解速率。
综上所述，基因转录后调控与蛋白质表达之间的关系紧密相连。
通过调控mRNA的加工、稳定性、运输和转译后修饰等过程，细胞能够精确地控制蛋白质的表达水平和功能，以适应不同的生物学需求。
同时，这种关系也为科学家们提供了一个重要的研究方向，探索基因表达调控的机制，揭示生命活动的奥秘。
转录过程及转录后修饰
★复习1．什么是转录？2．转录的模板、酶、原料、合成部位及方向、转录特点。
★新授：三、转录过程（一）转录起始阶段1．概况：RNA聚合酶结合到DNA模板；第一个NTP加入形成转录起始物2．相关概念＊操纵子：由若干结构基因及其上游的调控序列组成的转录单位。
＊启动子：RNA聚合酶全酶与DNA模板结合并启动转录的部位。
3．具体过程⑴根据模板链上核苷酸序列，NTP进入生成与DNA互补的RNA第一、第二位三磷酸核苷⑵RNA聚合酶催化第一、二位三磷酸核苷形成第一个3',5'－磷酸二酯键。
述：通常RNA链起始5'端总是三磷酸嘌呤核苷GTP或ATP，又以GTP更为常见。
4．举例――原核生物的转录起始●全酶（α2 ββ‘σ）结合启动子，σ70 识别-35区●RNA5'第一个核苷酸GTP（ATP）●第一个磷酸二酯键形成：pppGpN-3'OH●转录起始复合物：RNA pol（α2ββ'σ）-DNA- pppGpN-3'OH(二）链的延长1．概况：在起始阶段形成第一个磷酸二酯键后，σ亚基从转录起始物上脱落。
RNA聚合酶核心酶沿模板向下游（3'→5'）移动，新生的RNA链按碱基互补配对原则（T→U），以5'→3' 的方向进行延伸。
述：合成的RNA自3'末端逐步延长。
合成出的RNA与DNA 形成杂交分子,约12bp，因结合不紧很易脱离。
随转录的向前进行，RNA链的5'端不断脱离模板链，然后模板链与编码链又恢复双螺旋结构。
2．转录泡：是由DNA双链,RNA聚合酶与新合成的转录本RNA局部形成的结构,它贯穿于延长过程的始终。
（三）转录终止1．概况：RNA聚合酶合成移到终止信号时停止,转录产物RNA从转录复合物中脱落。
2．原核生物转录终止的类型⑴ρ因子参与的转录终止述：r因子与RNA产物中富含C的部位结合,并诱使RNA聚合酶构象改变停止滑动；ρ因子的解螺旋酶活性,利于RNA 产物的释放。
7-启动子与增强子及转录-7
在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应 5’-pppG -OH + NTP – 5’ -pppGpN – OH + ppi • 4、释放
合成8-9nt的RNA片段后， σ 因子脱落，导致核心酶构象改变
转录起始复合物
封闭复 合物
RNA聚合酶全 酶+启动子 (DNA处于双链 状态)
转录起始点：在多数情况下为嘌呤，常见的序列为CAT
Pribnow框（－10区）：RNA聚合酶牢固结合位点。保守序列的中心位于转录
起始上游的-10bp处。原核生物的共有保守序列为TATAAT，称为TATA框。 (1) RNA pol紧密结合; (2) 形成开放启动复合体； (3) 使RNA pol定向转录。 Sextama框（－35区）：RNA聚合酶识别位点。保守序列的中心位于转录起始 上游的-35bp处。原核生物的共有保守序列为TTGACA，RNA聚合酶σ 因子可以识 别该位点。 (1) 为RNA pol的识别位点。
RNA polⅡ启动子结构
启动子Ⅱ最为复杂，它和原核的启动子有很多不同： （1）有多种元件：TATA框，GC框，CATT框等； （2）结构不恒定； （3）它们的位置、序列、距离和方向都不完全相同； （4）有的有远距离的调控元件存在，如增强子； （5）这些元件常常起到控制转录效率和选择起始位点的作用； （6）不直接和RNA pol结合； （7）需多种转录因子介入。
转录复合体
TAFs
TFIIA
TFIIB
TFIIF Pol II
TFIIE RNA pol Ⅱ的转录起始
第四节 原核生物RNA的合成
• 起始 • 延长 • 终止 • 后加工
一、转录起始
• 1、结合 RNA聚合酶全酶通过σ 因子与启动子结合，形成闭合复合物
分子生物学简答题
3）原核转录起始不需要转录因子，RNA聚合酶直接结合启动子，由σ因子决定基因表达的特异性；真核转录起始需要基础、特异两类转录因子，依赖DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用，调控转录激活。
4）原核基因表达调控主要采用操纵子模型，转录出多顺反子RNA，实现协调调节；真核基因转录产物为单顺反子RNA，功能相关蛋白质的协调表达机制更为复杂。
（6）转录后调控包括对mRNA的加工修饰、转运、细胞质定位以及稳定性等多方面的调控。翻译调控点主要在起始阶段和延长阶段，翻译起始因子的磷酸化可调节蛋白质翻译。另外，小分子RNA通过干扰翻译过程抑制基因表达。
真核基因表达调控特点：1）既有瞬时调控，又有发育调控2）调控环节更多3）染色质结构变化影响转录效率4）转录调控以正调控为主5）调控元件复杂并且可以远离转录区6）转录因子种类多，调控机制更复杂
（1）具有自主复制起点，使载体在宿主细胞中进行自主复制，并能使克隆的外源DNA得到同步扩增；（2）至少有一个筛选标志；（3）有适宜的限制性核酸内切酶单一酶切位点，可供外源基因插入时选择。
11.简述分子生物学实验中的α互补和蓝白斑筛选的原理。
β-半乳糖苷酶（β-gal）的α片段与受体菌编码的ω片段（lacZ-ω）可以互补结合发挥β-gal的活性，称作α互补。一些质粒上带有β-半乳糖苷酶α片段的编码序列LacZ’，转化进入受体菌，可形成α互补，即可催化底物X-gal产生蓝色产物，使菌落变蓝。由于这些质粒的多克隆位点位于LacZ’内部，插入外源DNA片段后，使LacZ’不能编码产生有功能的β-gal的α片段，不能发生α互补，在X-gal存在下受体菌落呈白色。因此，蓝色菌落代表载体中LacZ’基因活性完好无损，没有插入外源DNA片段，白色菌落则表明着所含质粒带有外源DNA片段，为重组质粒。用蓝白斑筛选可以来区分转化进入受体菌的是空载体还是重组质粒。
转录后修饰
转录后修饰转录后修饰是真核细胞中，将初级转录RNA 转化为成熟RNA 的加工过程。
一个很好的例子就是mRNA 前体转化为成熟的mRNA ，其中包括剪接，并发生在蛋白质生物合成之前。
这一加工过程对于真核生物基因组的正确翻译至关重要，这是因为真核生物的初级转录RNA 中包含既包括用于编码蛋白质的外显子又包含非编码的内含子。
mRNA 加工mRNA 前体分子需要通过三个修饰加工才能转化为成熟的mRNA 。
这三个修饰包括5'端加帽、3'端多聚腺苷酸化和RNA 剪接，发生在细胞核中mRNA 翻译之前。
[1] 5'端加工加帽mRNA 前体的加工包括了在其5'端加上7-甲基鸟苷（m7G），称之为“帽” 。
为了进行加帽，5'端的磷酸基团需要被去除，这是在磷酸酶的帮助下完成的；接着鸟苷转移酶催化产生具二磷酸的5'末端；带二磷酸的5'末端随后攻击GTP 分子上的a磷原子，使得鸟嘌呤残基以5'5'三磷酸的连接方式加入5'端；然后在S-腺苷基蛋氨酸辅酶的作用下，将鸟嘌呤环上的N-7位置甲基化。
这种类型的“帽”（只含m7G）被称为“帽0结构”（cap 0 structure）；而如果下游邻位核苷酸上的核糖也被甲基化，则为“帽1”，再下游的则为“帽2” ,, 以此类推。
其中，甲基基团是被加入到核糖的2'羟基上。
这样的加帽加工保护了初级转录RNA 免于被能够特异性切割3'5' 磷酸二酯键的核糖核酸酶攻击降解。
[2]3'端加工剪切和多聚腺苷酸化对于mRNA 前体的3'端的加工包括了对3'端的切割以及随后加上的约200 个腺嘌呤残基以形成多聚腺苷酸尾。
当mRNA 前体分子的3' 端附近存在有多聚腺苷酸化信号序列( 5'- AAUAAA-3' ，其后通常还跟着5'-CA-3' 序列)，切割和腺苷酸化反应就会发生。
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A
10~15%
3.2 mRNA 3`端的多聚腺苷酸化
The 3` ends of mRNAs are generated by cleavage and polyadenylation；The sequence AAUAAA is necessary for cleavage to generate a 3` end for polyadenylation.
3.1 mRNA 5`端的加帽 3.2 mRNA 3`端的多聚腺苷酸化 3.3 前体mRNA内含子的删除
Eukaryotic mRNA is modified, processed, and transported
3.1 mRNA 5`端的加帽
Cap 0
100%
G
A
Guanine-7-methyl-transferase 2`-O-methyl-transferase
仁小RNA (small nucleolar RNA)。
2 tRNA和rRNA的加工
tRNA和rRNA被加工的实验证据
2.1 前体tRNA的加工 2.2 前体rRNA的加工
2.3 RNA的编辑及化学修饰
tRNA和rRNA被加工的实验证据
rRNA和tRNA有以下三点特性：
1） 所有RNA初级转录产物5`末端均是5`-三磷酸， 而成熟rRNA和tRNA分子5`末端是5`单磷酸； 2）rRNA和tRNA分子比初级转录产物小很多；
RNA的编辑(RNA editing):
某些RNA，特别是mRNA的一种加工方式， 它导致了DNA所编码的遗传信息的改变（如 单碱基突变）（P95、96）。
RNA的修饰（RNA modification）：
有些RNA，特别是前体rRNA和tRNA可 能有特异性的化学修饰（P98）。
3 真核生物mRNA的加工、修饰
细胞器
tRNA前体中的内含子 细胞核
3.3.2 内含子的删除机理
（1）GU-AG型3）I 类内含子和 II类内含子
（1）GU-AG型内含子
Intron-exon boudaries have short consensus sequences in the intron
4 RNA的转运及降解
4.1 真核生物的RNA转运
4.2 mRNA的降解
4.1 真核生物的RNA转运
所有在细胞质中起作用的真核生物细胞RNA都要 从细胞核内转运出来； mRNA能被特异性地转运到翻译的位置，在细胞 之间能够被长距离转运。
剪接与mRNA出核相关联
在完成合成和加工后，mRNA以核蛋白复合
顺反子(cistron):
指编码一种蛋白质的DNA单位组成。
1.2 断裂基因、内含子和外显子
断裂基因(interrupted gene):
对可表达为蛋白质的基因，如其初始转录产
物与成熟mRNA相比，其间含不能编码为蛋白质
的间隔序列，则这个基因称断裂基因。
interrupted gene 含：
内含子(intron) ：断裂基因中，转录但通过将两
已，而这只依赖于内含子中的RNA序列。
原始转录产物
自由鸟苷酸的3`-OH作亲核基团攻 击内含子5`端的磷酸二酯键，从上 游切开RNA链
GTP、GDP、 GMP、G RNA剪接中间产物
上游外显子的自由3`-OH作为亲核基 团攻击内含子3`位核苷酸上的磷酸二 酯键，使内含子被完全切开
完成剪接的RNA
I 类 内 含 子 的 自 我 剪 接 过 程
4.2 mRNA的降解
4.2.1 细菌mRNA的降解
4.2.2 真核生物mRNA的降解
mRNA is degraded by exo- and endo- nucleases
4.2.1 细菌mRNA的降解
细菌mRNA的降解总的 方向为5`→ 3`；
降解由两部分组成：核 酸内切酶的切割，以及核 酸外切酶对这些片段从3` → 5`方向的降解。
第七章 转录产物的加工修饰及转运降解
1 引言--几个重要概念
2 tRNA和rRNA的加工
3 真核生物mRNA的加工、修饰 4 RNA的转运及降解
5 小 结
1 引言-几个重要概念
1.1 基因和顺反子
1.2 断裂基因、内含子和外显子
1.3 hnRNA、 hnRNP 、sRNA
1.1 基因和顺反子
基因（gene): 指能编码独立产物的特有DNA序列。
Splicing releases a mitochondrial group II intron in the form of a stable lariat.
3.3.3 内含子的不同剪接方式
（1）可变剪接
（2）顺式剪接和反式剪接
（1）可变剪接 （alternative splicing ）
3）所有tRNA含有稀有碱基。
2.1 前体tRNA的加工
① 3`-OH末端的形成：内切核酸酶降解，RNase D 逐个去除多余核苷酸，核苷酸转移酶催化3′末 端加CCA-OH（如需要的话）； ② 5`-P末端的形成：核酸内切酶RNase P作用下， 从5′末端切除多余的核苷酸；
③内含子剪接：核酸内切酶催化剪切反应，剪掉 内含子，由连接酶连接外显子。 ④化学修饰：如甲基化、脱氨基、还原反应。
体的形式从细胞核内被转运到细胞质中。
内含子可以阻止mRNA的出核，因为它们与
剪接装置联系在一起。
Spicing is required for mRNA export
The EJC (exon
junction complex)
binds to RNA by
recognizing the splicing complex.
sRNA (100-300 base, 0-106/cell):
1）snRNA: 细胞核中的小分子RNA称细胞核小RNA (small nuclear RNA)
2）scRNA: 细胞质中小分子RNA称细胞质小RNA
(small cytoplasmic RNA)。
3）snoRNA: 在核仁中存在的一类小的RNA，称为核
5` splice site含：GU
3` splice site含：AG
GU-AG（最初称GT-AG） 规则：描述了在前体 mRNA中内含子的最初及最末位置上必须出现的恒定 的双碱基
Correct splicing removes 3 introns by pairwise recognition of the junctions
(RNAase D)
The tRNA 3` end is generated by cutting and trimming followed by addition of CCA; the 5` end is generated by cutting.
The intron in yeast tRNAPhe base pairs with the anticodon loop to change the structure of the anticodon arm.
1.3 hnRNA、 hnRNP 、sRNA
hnRNA (heterogeneous nuclear RNA)：不均一 核RNA
高等真核生物中，如细胞核基因与其产物间在长度
上有差异，则其初始转录产物称为hnRNA。
hnRNP:核糖核蛋白颗粒 hnRNA物理结构是核糖核蛋白颗粒，颗粒中蛋白质包 围着hnRNA，hnRNA和蛋白质组成的复合物称hnRNP。
Splicing uses transesterification
snRNA是GU-AG型内含子剪接所必需的
参与剪接过程的5个snRNP是U1，U2，U4，U5 和U6。 每个snRNP含一个snRNA 和几种蛋白质。 snRNP和其他一些辅助蛋白共同构成剪接体。
（2）GC-AG型和AU-AC型内含子
腺病毒E1A基因可将多个5`位点 剪接成共同的一个3`位点
黑腹果蝇的tra将一个5`位点 与多个3`位点剪接
（2）顺式剪接和反式剪接
cis-splicing & trans-splicing
顺式剪接：剪接发生在同一条RNA分子上；
反式剪接：剪接发生在不同的RNA分子上。
Trans-splicing occurs only in special circumstances
端的序列（外显子）剪接在一起而被去除的转
录产物所对应的DNA片段。 外显子(exon): 断裂基因中，在成熟mRNA产物中 存在的任何片段。
Introns are removed to make mRNA from an interrupted gene
Note:
The order of exons does not change between DNA and RNA
rRNA are cleaved from a common precursor
原核生物中前体包括了16S
rRNA、23S rRNA和5S rRNA和
tRNA序列。前体为30S RNA。
tRNAs are cleaved from transcripts of rRNA operons
2.3 RNA的编辑及化学修饰
4.2.2 真核生物mRNA的降解
mRNA稳定性因素: mRNA两端的修饰防止它被外切酶降解； mRNA中的特异序列可影响它的稳定/非稳定性； poly(A)的缺失可能引发非稳定性。
3`端的脱腺苷化引发 了5`端帽子结构的脱 离，这是由于在 poly(A)上的PABP阻
内含子
原始转录产物
内含子本身的某个腺苷酸的 2`-OH作为亲核基因攻击内含 子5`端的磷酸二酯键