11RNA生物合成ytw

大肠杆菌RNA聚合酶的结构示意图
β α
核心酶( ββ′ 核心酶(α2ββ′)
和模板DNA β′——和模板DNA结合 和模板DNA结合 β——起始和催化聚合反应 起始和催化聚合反应 α——？ ？
α β′
σ
起始因子 全酶( ββ′ 全酶(α2ββ′ σ)
大肠杆菌RNA聚合酶各亚基的功能 大肠杆菌RNA聚合酶各亚基的功能 RNA
在细胞内， RNA聚合酶合成的原始转录物（ 在细胞内，由RNA聚合酶合成的原始转录物（primary 聚合酶合成的原始转录物 transcript）往往需要一系列的变化，包括链的裂解 裂解、 transcript）往往需要一系列的变化，包括链的裂解、5′和3′ 末端的切除和特殊结构的形成、核苷的修饰、以及拼接和编辑 末端的切除和特殊结构的形成、核苷的修饰、以及拼接和编辑 切除 等过程，才转变为成熟的RNA分子。此过程总称为RNA的成熟或 RNA分子 RNA的成熟 等过程，才转变为成熟的RNA分子。此过程总称为RNA的成熟或 称为RNA的转录后加工。 RNA的转录后加工 称为RNA的转录后加工。 原核生物的mRNA转录后一般不需要加工，转录的同时即进 原核生物的mRNA转录后一般不需要加工， mRNA转录后一般不需要加工 行翻译（半寿期短）。 行翻译（半寿期短）。
RNA聚合酶作用示意图 RNA聚合酶作用示意图
转录泡
恢复螺旋
编码链 解螺旋
模板链
RNA聚合酶催化的反应 聚合酶催化的反应
3´ ´ 5´ ´
U A G C A C G U
5´ ´
3´ ´
模板DNA 模板
新合成RNA 新合成
真核细胞的RNA聚合酶 真核细胞的RNA聚合酶 RNA
酶 类 分 布 核仁 产 物
E
3’ 5’
5’ 3’
σ
模板链
-35
-10
pppG或pppA
RNA 转 录 起 始
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RNA链的延伸 RNA链的延伸
延伸：核心酶沿着 链由3‘→ 5‘ 的方向移动， RNA 的方向移动， 延伸：核心酶沿着DNA链由 链由 链沿5 延长， 双链解螺旋， 链沿 ‘→ 3‘延长，转录区间的 延长 转录区间的DNA双链解螺旋，而转 双链解螺旋 录完的区间DNA又恢复双螺旋结构 又恢复双螺旋结构. 录完的区间 又恢复双螺旋结构
rpoA rpoB
β’rpoC σ ω rpoD
原核细胞RNA的催化反应 原核细胞RNA的催化反应 RNA
1960年，RNA 聚合酶被发现。在E.coli 中，RNA 聚合酶催化RNA的合成需要： • 模板：双链或单链 DNA 模板： • 活性单体物质：四种NTP 活性单体物质：四种NTP • 二价金属离子 ： Mg2+ 或 Mn2+ ， 在生物体 二价金属离子： 中(in vivo）发现的是Mg2+ vivo）发现的是Mg • 合成方向：5’ 合成方向： 3’
• rRNA前体的加工 rRNA前体的加工 • tRNA前体的加工 tRNA前体的加工 • 真核mRNA前体的加工 真核mRNA mRNA前体的加工
rRNA前体的加工 rRNA前体的加工
DNA
加工 转运
mRNA前体 前体 mRNA
核 mRNA 核糖体
原核生物
新生蛋白质
真核生物
第二节 RNA转录后的加工 转录后的加工
一、RNA的加工 的加工 二、 RNA的拼接、编辑和再编码 RNA的拼接 的拼接、 三、RNA生物功能的多样性 RNA生物功能的多样性 四、RNA的降解 RNA的降解
一 转录产物的加工
二、RNA聚合酶及催化反应 聚合酶及催化反应
大肠杆菌的RNA聚合酶 大肠杆菌的RNA聚合酶 RNA
由5种亚基α2ββ’ωσ组成全酶；没有σ、ω亚基 种亚基α ββ’ 组成全酶；没有σ 的酶称为核心酶 只催化链的延长； 称为起始因 核心酶， 的酶称为核心酶，只催化链的延长；σ称为起始因 能识别DNA链的转录起始信号（启动子） DNA链的转录起始信号 子，能识别DNA链的转录起始信号（启动子）
亚基 α β 基因 Mr 40,OOO 155,000 160,000 32,OOO32,OOO92， 92，000 9,OOO 亚基 数目 2 1 1 1 1 功能 酶的装配， 酶的装配，与启动子上游 元件和活化因子结合 结合核苷酸底物， 结合核苷酸底物，催化磷 酸二酯键形成 与模板结合 识别启动子， 识别启动子，促进转录 的起始 未知
RNA聚合酶的特点 RNA聚合酶的特点
• 反应底物：NTP，DNA为模板、Mg2+促进聚
合反应。
• RNA聚合酶不需要引物，合成方向5′→3 ′。 • 真核生物与原核生物的RNA聚合酶结构不同. • 利福平抑制原核生物RNA聚合酶活性； α鹅膏蕈碱抑制真核生物RNA聚合酶活性。
三、RNA的转录过程 的转录过程：（以大肠杆菌为例） 的转录过程
终止子 (terminator)
5´ ´ 3´ ´
非信息区
有意义链(sense strand)
转录与复制的比较
a、相同点： 相同点：
• • •
都需要模板 都以三磷酸核苷酸为底物（NTP或dNTP） 都以三磷酸核苷酸为底物（NTP或dNTP） 合成方向都是5→ 3 合成方向都是5→’3’ 5→
b、转录DNA复制的不同点 转录DNA复制的不同点 DNA
转录起始
RNA聚合酶全酶扫描解链区，找到起始 点，然后结合第一个核苷三磷酸。加入的 第一个核苷三磷酸常是GTP或ATP，很少是 CTP，不用UTP。所形成的启动子、全酶和 核苷三磷酸复合物称为三元起始复合物， 第一个核苷三磷酸一旦掺入到转录起始点， σ亚基就会被释放脱离核心酶。
σ因子仅与起始有关，RNA的合成一旦开始， 因子仅与起始有关，RNA的合成一旦开始， 的合成一旦开始 便被释放
弱终止子： 弱终止子：缺少回文结构 需要ρ因子（终止因子，协助RNA聚合酶识别终 止信号的蛋白质）， ρ因子能与RNA聚合酶结合 但不是酶的组分，它的作用是阻止RNA聚合酶向 前移动，于是转录终止，并释放出已转录完成的 RNA链。 强终止子： 强终止子：有回文结构 不依赖于ρ因子。强终止子序列有两个明显的特 征：（1）在终止点之前具有一段富含G-C的回文 区域。（2）富含G-C的区域之后是一连串的dA碱 基序列，它们转录的RNA链的末端为一连串U（连 续6个）。
RNA链的延伸图解 链的延伸图解
模板链（反义链） 模板链（反义链） 有义链 复链 解链
3´ ´
RNA-DNA杂交螺旋 杂交螺旋
新生RNA 新生 聚合酶的移动方向 5´ ´
延长部位

转录终止与终止子
终止：核心酶到达终止子， 终止：核心酶到达终止子，RNA与核心酶从 与核心酶从 DNA上脱落 上脱落. 上脱落
第十章
RNA生物合成 RNA生物合成
周口师范学院生命科学系
(200７. 11) ７
主要内容
第一节 DNA指导下RNA的合成（转录） DNA指导下 指导下RNA的合成 转录） 的合成（ 第二节 RNA转录后加工 RNA转录后加工 第三节 RNA指导下RNA的合成(RNA的复制) RNA指导下 指导下RNA的合成 的合成(RNA的复制 的复制) 第四节 核酸生物合成的抑制剂
DNA的有义链和反义链 的有义链和反义链
模板链：双链DNA中具有转录活性的的链称为模板 链，又称反义链（或负链）。 编码链：双链DNA中无转录活性的链称为编码链， 又称有义链（或正链）。
启动子（ promoter)
DNA
3´ ´ 5´ ´
模板链（templatte strand） 反意义链(antisense strand)
-35序列提供了RNA聚合酶全酶识别的信号；-10序 列是酶的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打 开）；第三部分是RNA合成的起始点。
TTGACA TATAAT
5’ 3’
AACTGT ATATTA
3’ 5’ +1 转录起始点 10序列 10序列 Pribnow 框
35序列 35序列 Sextama 框
富含 G-C 系列U 系列 A. 不依赖于 不依赖于Rho（ρ）的终止子 （ B. 依赖于 依赖于Rho（ρ）的终止子 （
大肠杆菌两类终止子的回文结构
不依赖ρ-因子的终止子： 含富GC的回文序列和寡 聚U序列。
RNA合成过程 RNA合成过程
起始 双链DNA 双链 局部解开 磷酸二酯 键形成
启动子（ 启动子（ RNA聚合酶 promoter) 聚合酶
反转录（ 反转录（RDDP） ） RNA 复制（RDRP） 复制（ ）
第一节 DNA转录 转录
一、转录的概念 二、RNA聚合酶及催化反应 聚合酶及催化反应 三、RNA合成过程 RNA合成过程
转录的概念
转录是在 DNA的指导下和RNA聚合酶的 DNA的指导下和RNA聚合酶的 催化下，按照碱基配对的原则，合成一条 DNA 与模板DNA互补的RNA 与模板DNA互补的RNA 的过程。 RNA的转录从DNA模板的特定位点开始， RNA的转录从DNA模板的特定位点开始， 并在一定的位点终止。此转录区域为一个 转录单位。
•
• • • •
转录不需引物； 转录不需引物； 只转录DNA分子中的一个片段（称为转录单位或操纵子,operon)； 只转录DNA分子中的一个片段（称为转录单位或操纵子,operon)； DNA分子中的一个片段 ,operon) 双链DNA中只有一条链具有转录活性（称为模板链）； 双链DNA中只有一条链具有转录活性（称为模板链）； DNA中只有一条链具有转录活性 哪个基因被转录与特定的时间、空间、生理状态有关。 哪个基因被转录与特定的时间、空间、生理状态有关。 RNA聚合酶无校对功能。 RNA聚合酶无校对功能。 聚合酶无校对功能
终止子 (terminator)