转录与后加工
RNA转录与转录后加工
在大多数真核生物中，RNA聚合酶在转录终止后，会在3’端加上一段多聚腺苷酸尾巴。这个过程称为加尾。加 尾的主要作用是促进RNA从核内向细胞质转运，并保护RNA免受3’核酸外切酶的降解。此外，多聚腺苷酸尾巴 也是一些RNA结合蛋白的识别位点，参与mRNA的稳定性、定位和翻译调控。
剪接
总结词
剪接是指将转录的RNA中的内含子序列 去除，并将外显子序列连接起来的加工 过程。
详细描述
C-to-U编辑由胞嘧啶脱氨酶催化，将RNA 中的胞嘧啶转变为尿嘧啶，导致RNA序列 发生变化。这种编辑可以影响RNA的翻译 和功能。
其他编辑类型
总结词
除了A-to-I和C-to-U编辑外，还存在其他类型的RNA编辑，如C-to-A编辑、C-to-G编 辑等。
详细描述
这些编辑类型在特定的生物或组织中发生，由不同的酶催化，导致RNA序列发生不同 的变化。这些编辑可以影响RNA的稳定性、翻译和功能。
肽链终止
终止密码子出现时，核糖体 释放合成的多肽链，并回收 mRNA。
蛋白质合成的起始
起始氨基酸的识别
起始密码子（AUG）被识别并结合甲酰蛋氨酸，形成甲酰蛋氨酸-tRNA。
甲酰蛋氨酸-tRNA在核糖体上的定位
甲酰蛋氨酸-tRNA与起始因子结合，定位到核糖体的P位点。
起始复合物的形成
甲酰蛋氨酸-tRNA与mRNA结合，形成起始复合物。
02
翻译水平调控
03
细胞内环境调控
翻译过程中蛋白质的表达水平可 以影响RNA的稳定性。
细胞内的pH值、离子浓度等环境 因素也可以影响RNA的稳定性。
05
RNA的翻译和蛋白质合成
mRNA的翻译
翻译起始
mRNA在核糖体上定位并结 合翻译起始因子，形成起始 复合物。
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。
RNA转录和加工
套索结构的发现使人们认识到， 套索结构的发现使人们认识到，内含子的剪接是通过 两次转酯反应完成的。在第一次转酯反应中， 两次转酯反应完成的。在第一次转酯反应中，分支位 进攻5 剪接位点， 点A的2’－OH进攻5’剪接位点，使其断裂，同时这个A －OH进攻 剪接位点 使其断裂，同时这个A 与内含子的第一个核苷酸（ 形成2 与内含子的第一个核苷酸（G）形成2’ ， 5’ －磷酸 二酯键，内含子自身成环，形成套索结构。 剪接位 二酯键，内含子自身成环，形成套索结构。3’剪接位 点的断裂依赖于第二次转酯反应。上游外显子的3 － 点的断裂依赖于第二次转酯反应。上游外显子的3’－ OH末端攻击3 剪接位点的磷酸二酯键 促使其断裂， OH末端攻击3’剪接位点的磷酸二酯键，促使其断裂， 末端攻击 剪接位点的磷酸二酯键， 使上游外显子的5 －0H和下游外显子的 － 和下游外显子的5 使上游外显子的5’－0H和下游外显子的5’－磷酸基团 连接，并释放出内含子，完成剪接过程。 连接，并释放出内含子，完成剪接过程。被切除的内 含子随后变成线性DNA 随即被降解。 DNA， 含子随后变成线性DNA，随即被降解。
通过分析体外剪接反应中形成的中间体， 通过分析体外剪接反应中形成的中间体，发现内含子 是以一种套索结构（ 是以一种套索结构（lariat structure ）的形式被切除 即内含子5 端的鸟苷酸依靠 ， － 端的鸟苷酸依靠2 的，即内含子5’端的鸟苷酸依靠2’，5’－磷酸二酯键与 靠近内含子3 末端的一个腺苷酸连接在一起 末端的一个腺苷酸连接在一起。 靠近内含子3’末端的一个腺苷酸连接在一起。该腺苷 酸被称作分支位点 分支位点， 酸被称作分支位点，因为在套索结构中它形成了一个 RNA分支 分支。 RNA分支。
在内含子的剪接过程中， 在内含子的剪接过程中，剪接装置必须识别正确的 剪接位点，以保证外显子在剪接的过程中不被丢失， 剪接位点，以保证外显子在剪接的过程中不被丢失， 同时荫蔽的剪接位点要被忽略。 同时荫蔽的剪接位点要被忽略。所谓隐蔽剪接位点 （cryptic splice site ）是指与真正的剪接位点 相似的序列。已经知道一类被称为SR蛋白（ 相似的序列。已经知道一类被称为SR蛋白（SR SR蛋白 protein）的剪接因子在剪接位点的选择中发挥重要 protein） 作用。 作用。
第6章 RNA剪切加工
在细胞质中snRNA 5‘帽需再修饰成为三甲基带帽结构m2，2，7G， 随后重新返回细胞核参与mRNA的剪接加工。
U6 snRNA由PolIII转录，在其5’端保留的三磷酸基团无帽子结构， 因而不能输出细胞核。某些突变型中被输送到细胞质中的snRNA由于 不能合成三甲基带帽结构，不能返回细胞核。
过甲基化酶，硫醇酶，假尿嘧啶核苷化酶等的作 用进行修饰成为特殊的碱基。
2. rRNA的加工
在E.coli中rRNA有7个转录单位,每个转录单位含
有16S、23S、5S rRNA 及一个或几个tRNA。 rRNA前体的加工由RNase Ⅲ负责。
真核生物 tRNA 和 rRNA的加工
1. tRNA的加工
加尾信号
• 新合成的mRNA的3‘-端含两个明显的加尾信号。
第一个加尾信号位于poly (A)上游约1020个核苷酸处。 其一致顺序为5‘AAUAAA3’。该加尾信号中最多的变异发 生在第二个碱基，其它位置的碱基代换将使Poly (A)加尾效 率急剧下降。
第二个加尾信号位于5'AAUAAA3'顺序下游约15-24 bp位置处，有一段富GU序列，紧随其后通常有一串富T的顺 序：
poly（A）的功能
• 增加mRNA的稳定性
将携带或缺少poly（A）的球蛋白mRNA注入到蛙卵中，结果发现，在6小 时后缺少poly（A）的球蛋白mRNA不再进行翻译，而携带poly（A）的处 理仍然正常合成球蛋白。最简单的解释是，poly（A）有助于增加mRNA的 稳定性
• 提高mRNA翻译效率
1）真核rRNA基因中没有内含子。
rna转录后加工名词解释
rna转录后加工名词解释
RNA转录后加工是指对在转录过程新合成的RNA的前体分子，进行进一步的加工修饰，从而使其成为具有生物学活性的、成熟的RNA 分子的过程，主要包括剪接、化学修饰等方式。
1.可变剪切：通过不同的剪切方式使得同一个基因可以产生多个不同的成熟mRNA，最终产生不同的蛋白质，从而使转录本和蛋白质结构与功能具有多样性。
2.RNA编辑：属于修饰的一种，是指转录后的RNA在编码区发生碱基的加入、丢失或转换等现象，可以在RNA水平上增加一些原来DNA模板上没有编码的碱基，从而扩充遗传信息。
因此，经过剪切或者修饰等加工，遗传信息的含量以及多样性大大增加。
5-转录、转录后加工
b’ b
a w eukaryotic
RPB3
The same color indicate the homologous of the two enzymes
RPB2
RPB11
RPB6
RPB1
第三节 启动子和终止子
一、原核生物的启动子和终止子 （一）启动子 promoter
RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序 列，位于转录起始位点以上，长度20bp－200bp不 等。 启动子的结构影响了它与RNA聚合酶的结合强弱， 进而影响了该启动子所在的转录单位中包含的基 因的表达水平。 启动子（即RNA聚合酶在DNA上的结合位点）可 以用足迹法和硫酸二甲酯法等测得。
位置
核仁
5.8S rRNA, 18S rRNA, 28S rRNA 50％－70％
核质
mRNA, microRNA 20％－40％
核质
tRNA, 5S rRNA 小RNA 10％
转录产物
活性
Eukaryotic RNA polymerase II has >10 subunits.
prokaryotic a
大肠杆菌乳糖启动子的CAP位点：
位点I：－70到－50，强结合位点，含有一个反向 重复序列 位点II：－50到－40，弱结合位点，但复合物结合 于位点I 后，位点II与复合物的结合力显著提高。
乳糖启动子的－10序列为TATGTT，中心的G-C对增加 了双螺旋的稳定性，RNA聚合酶难以使其解链。cAMPCAP复合物与CAP位点的结合，促进了开链式启动子复 合物的形成。
从5’到3’； 3’,5’磷酸二酯键
10-4—10-5 低，中途解离下来的DNA聚 合酶会再次与解离点结合
第三十七章 转录后加工
2. CFI和CFII = “剪切因子”
3. PAP = “poly(A) 聚合酶”
加尾反应由两步组成：
1. 剪切——在3′-UTR一个特定序列上游10-30 核 苷酸序列的位置切开
2. 添加腺苷酸（100-200个）产生多聚A尾巴
加尾信号
真核细胞核mRNA前体的加尾反应
牛的PAP与Mg2+-ATP形成的复合物的三维结构
剪接信号
剪接通过2次转酯反应
在转酯反应中，1个磷酸二酯键被转移到另1个羟基上 没有水解，无能量的损失
参与剪接反应的5种snRNA
snRNA U1 U2 U4
U5 U6
互补性 内含子的5' -端
分支点
U6 snRNA
上游外显子 和下游外显子
U4 (和U2)
功能
识别和结合5'-剪接点
识别和结合分支点。在剪接体组装中，也与 U6 snRNA 配对。
酵母Pre-tRNA的剪接
古菌的转录后加工
古菌的转录后加工在某些方面分别与细菌和真核生物一样，在 某些方面仅类似于细菌或真核生物，还有少数是古菌特有的。
tRNA后加工包括：5′-端和3′-端的剪切和修剪 ；核苷酸的修饰 ； 添加CCA ；含有内含子的还包括剪接，但古菌的tRNA剪接与 真核生物一样，由一系列专门的蛋白质组成的酶按照一定的次 序催化完成的
真核细胞剪接体的装配示意图
次要剪接途径
* GU-AG规则适合绝大多数断裂基因，以此为剪接信号 的剪接途径被称为主要剪接途径。但某些断裂基因的 少数内含子的剪接信号并不遵守GU-AG规则，而是以 AT开头，AC结尾。除此以外，这一类内含子在5'-剪 接点和分支点上具有高度保守的序列，分别是 ATATCCTY和TCCTTRAY。含有与这两段保守序列互 补序列的U11和U12-snRNAs参与AT-AC内含子的剪接， 另外两种snRNAs即U4atac和U6atac分别代替U4和U6 参与这种剪接途径，只有U5被证明同时参与主要剪接 途径和次要剪接途径。
真核生物的转录和后加工
– 隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的 核酸序列。
鸡
卵
鸡卵清蛋
清
白基因
蛋
白
基
hnRNA
因
及
首、尾修饰
其 转
录
、
hnRNA剪接
转
录
后
成熟的mRNA
修
饰
3. 内含子的分类
I：主要存在于线粒体、叶绿体及某些低等真核生物 的 rRNA基因； II：也发现于线粒体、叶绿体，转录产物是mRNA； III：是常见的形成套索结构后剪接，大多数mRNA基
ppi
mRNA鸟苷酰转移酶 5` GpppN
pppG pi
mRNA
甲基化酶
（S-腺苷甲硫氨酸）CH3
5` m7GpppN
mRNA
注：帽子结构中G未甲基化，翻译效果差，但稳定性不变
帽子结构
3`-末端多聚腺苷酸的合成
• 先于剪接加工 • poly A polymerase 催化，转录后修饰
点序列（AAUAAA）提供信号 • 一般长度为100~200个腺苷酸
1. 转录起始前的上游区段
顺式作用元件(cis-acting element)
• 顺式作用元件是指与结构基因串联的特定DNA序列，是转录因子的结合位点，它们通 过与转录因子结合而调控基因转录的精确起始和转录效率。
AATAAA
OCT-1
翻译起始点
外显子
转录起始点
内
含
TATA盒
子
转录终止点
CAAT盒
GC盒
解聚现象。
•
核小体
转
录
延
RNA-Pol
长 转录方向
中
DNA转录极其后加工中重点名词含义
①中心法则：是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。
也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。
这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。
在某些病毒中的RNA自我复制（如烟草花叶病毒等）和在某些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程（某些致癌病毒）是对中心法则的补充。
②基因表达：指细胞在生命过程中，把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译，转变成具有生物活性的蛋白质分子。
（差别基因表达(differential gene expression)：指细胞分化过程中，奢侈基因按一定顺序表达，表达的基因数约占基因总数的5％～10％。
也就是说，某些特定奢侈基因表达的结果生成一种类型的分化细胞，另一组奢侈基因表达的结果导致出现另一类型的分化细胞，这就是基因的差别表达。
其本质是开放某些基因，关闭某些基因，导致细胞的分化。
）③编码链：双链DNA中，不能进行转录的那一条DNA链，该链的核苷酸序列与转录生成的RNA的序列一致（在RNA中是以U取代了DNA中的T），又称有义链（sense strand）。
④模板链（template strand）：可作为模板转录为RNA的那条链，该链与转录的RNA碱基互补（A-U，G-C）。
在转录过程中，RNA聚合酶与模板链结合，并沿着模板链的3'→5';方向移动，按照5'→3'方向催化RNA 的合成。
又称为反义链(antisence strand)。
⑤启动子（promoter）：指RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列。
启动子是基因（gene）的一个组成部分，控制基因表达（转录）的起始时间和表达的程度。
但是启动子本身并不控制基因活动，而是通过与称为转录（transcription）因子的这种蛋白质（proteins）结合而控制基因活动的。
一般分为广谱表达型启动子、组织特异性启动子、肿瘤特异性启动子等多种形式。
5第六章转录、转录后加工及逆转录
•
不同的σ因子识别不同的启动子 E.coli 中有五种σ因子（σ70、σ32、σ54、σ28 、 σ24 ） 枯草杆菌中有11种σ因子 （σ因子的更替对转录起始的调控）
（2）α因子 核心酶的组建因子 α＋α • • 2α＋β α2β＋β’
☻ 以上三个保守序列在绝大多数启动子中都存在
（4）
增强子（enhancer）：
研究SV40病毒时发现，启动子上游的某些序列若发生变化，则大大 降低转录活性，这些序列对转录起增强作用，故称增强子。 一段能够加速基因转录的调节性序列，通过改变DNA模板的螺旋结 构和顺势调控RNA聚合酶及特异性蛋白。 效率高：是转录频率增加10-200倍。 特点：1.位置不定（5‘端上游，3端下游，甚至于内含子中） 2.序列长，有芯(TGGA/TA/TA/T)
• CTD参与转录 → ⅡB → ⅡA → 使 RNApol易于离开
启动子进入延伸过程（10倍）
二、 真核生物的启动子 三种 RNApol 识别三种启动子 三种聚合酶需要不同的转录因子-TF Ⅰ、 TF Ⅱ、TF Ⅲ等 注：每种转录因子根据发现的先后再分为A\B\C (TF Ⅲ A\ TF Ⅲ B) 三种转录方式 三种产物： RNA聚合酶Ⅱ——mRNA前体； RNA聚合酶Ⅰ——rRNA； RNA聚合酶Ⅲ——tRNA和 5S RNA
记为正值
－10 upstream ＋1 start point ＋10 downstream
一、原核生物启动子和终止子 启动子（promoter）:RNA聚合酶的结合区域。 启动子的特点: (1)在转录起始点的5’端 (2)TTGACA:Sextama框，RNA聚合的识别部位（酶 靠σ亚基与之结合），在-35区。 (3)TATAAT: Pribnow 框，RNA聚合酶的结合区，在10区。
基因转录、转录后加工及逆转录
2）RNA pol I催化的转录起始
+1bp
核心元件
上游调控元件
3`
上游结合因子 UBF
5`
3`
核心元件
上游调控元件
上游结合因子 UBF
TAF
TBP
TATA
RNA pol I
3）RNA pol III催化的转录起始
A盒
B盒
+1bp
TF III C
TF III B
RNA pol III
tRNA
A盒
B盒
+1bp
TF III C
TF III B
RNA pol III
5sRNA
C盒
TF III A
二、转录延长 1、局部单链形成：RNA聚合酶向下游移动时，使DNA双链解开(10－20bp) 2、向下游滑动： σ 因子 （原核生物 ） TF II H（真核生物） NTP中焦磷酸（β、γ）水解（原核、真核生物） 3、解除局部张力：拓扑异构酶
编码链（coding strand） 有意义链（sense strand） 正链（plus strand） Crick（C）链
5` 编码链 …AGCTCCAGGTTCCATGGCTAACG…3` 3` 模板链 …TCGAGGTCCAAGGTACCGATTGC…5` 5` mRNA … …CUCCAGGUUCCAUGGCUA … …3`
※mRNA与编码链序列基本一致
不对称转录（asymmetric transcription） 不同基因的模板链,并不固定在DNA双链上的某一链, 但转录方向总是5` →3`，因此不同基因的转录方向不同。
编码链
模板链
模板链
编码链
5`
(精选)《转录及转录后加工》PPT课件
RNA聚合酶——
二、真核生物的RNA聚合酶
真核生物的RNA聚合酶
种类
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
定位 转录产物
核仁 45s-rRNA
对鹅膏蕈碱反应 耐受
核质 hnRNA U1-13snRNA （U6除外） 极敏感
核质
5s-rRNA,tRNA, U6snRNA， 非UsnRNA 中度敏感
11
转录模板
• DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因 (structural gene)。
T T T A C A…N17…T A T G T T · N6 · A…
T T G A T A…N16…T A T A A T · N7 · A…
C T G A C G…N18…T A C T G T · N6 · A…
TTGACA
38 36 29 37 37 28
TATAAT
40 25 30 41 29 44
16
调控序列
结构基因
5 3
RNA-pol
3 5
RNA聚合酶结合模板DNA的部位， 称为启动子(promoter)。
17
RNA聚合 酶保护法
18
RNA聚合酶保护区 结构基因
5
3
3
5
5
3
-50 -40 -30 -20 -10 1 10
3
5
-35 区
TTGACA AA C T G T
RNA-pol辨认位点 (recognition site)
7
RNA聚合酶——
大肠杆菌RNA聚合酶组分
亚基
分子量
36512 150618 155613 70263
功能
决定哪些基因被转录 催化功能
RNA的转录与转录后加工
RNA的转录与转录后加工一、名词解释1、基因诊断2、RFLP3、启动子 4. 信号肽 5. 核受体 6.hnRNA7、基因治疗8、反义RNA9、核酶10、三链DNA11、SSCP12、管家基因13. 增强子14. 基础转录装置18. 重叠基因19.假基因20.RNA干扰21.酵母双杂交22.转录因子23.转录因子的结构24.衰减子25.内含子27.弱化子28.魔斑29.上游启动子元件30.DNA探针31．SD sequence 32．Ribozyme 33．Terminator二、填空题1、转录是以DNA一条链为模板的RNA的酶促合成。
我们把模板链称为-- --------。
2、数个生化反应可由----- -----------催化，这种具有催化功能的RNA可以剪切自身或其它的RNA分子，或者完成连接或自身剪接反应。
3．RNA酶的剪切分为（）、（）两种类型。
4.原核生物中有三种起始因子分别是（）、（）和（）。
5.hnRNA与mRNA之间的差别主要有两点：（），（）。
6.mRNA在转录开始后不久就与结合，形成颗粒，这种颗粒排列于mRNA 分子上，呈串珠状，就像核小体一样。
7、原始转录物的一些序列被_____________，叫做RNA编辑。
8. 真核生物mRNA的5'-帽子结构是_______,其3'末端有________结构。
9. 原核生物DNA指导的RNA聚合酶的核心酶的组成是___________.10. 真核生物RNA聚合酶III负责转录_________.11. 在转录过程中RNA聚合酶全酶的σ因子负责__________,核心酶负责________.三、选择题1、RNA合成的底物是------ ---------。
A dA TP, dTTP , dGTP , d CTPB A TP, TTP , GTP , CTPC A TP ,GTP, CTP,UTPD GTP, CTP,UTP，TTP2．模板DNA的碱基序列是3′—TGCAGT—5′，其转录出RNA碱基序列是：A．5′—AGGUCA—3′B．5′—ACGUCA—3′C．5′—UCGUCU—3′D．5′—ACGTCA—3′E．5′—ACGUGT—3′3、转录终止必需。
RNA转录与转录后加工
RNA转录与转录后加⼯第7章 RNA转录与转录后加⼯1 本章主要内容1)转录的基本概念2)⼤肠杆菌RNA聚合酶及其转录3)真核⽣物的RNA聚合酶及其转录4)RNA的转录后加⼯和反转录2 教学⽬的和要求通过本章学习，掌握转录的基本概念，原核转录的主要参与者（RNA聚合酶和启动⼦）以及原核转录的过程（起始、延伸和终⽌）。
1)掌握真核转录的三种主要RNA聚合酶、所转录的基因类型和参与转录过程各种因⼦等。
2)了解不同前体RNA的加⼯机制。
3)了解反转录的特点3 重点难点1) 转录2) ⼤肠杆菌RNA聚合酶、原核转录的过程3) 真核⽣物的RNA聚合酶、真核转录过程、转录因⼦4) RNA的转录后加⼯、反转录4 教学⽅法与⼿段讲授与交流互动相结合，采⽤多媒体教学。
5 授课内容1)RNA转录概述2)细菌基因的转录3)真核⽣物的转录4)RNA的转录后加⼯5) RNA的反转录第⼀节 RNA转录概述⼀、信使的发现1955年Brachet⽤洋葱根尖和变形⾍进⾏实验：–若加⼊RNA酶，则蛋⽩质合成就停⽌；–若再加⼊来⾃酵母的RNA，⼜可合成蛋⽩质。
这表明什么？同年Goldstein和Plaut⽤同位素标记变形⾍RNA前体——发现标记的RNA在核内。
标记追踪实验：经过⼀段时间⼜发现被标记的RNA在细胞质中，这表明什么？1956年E. Volkin和L.Astrachan：⽤同位素脉冲⼀追踪标记表明T2噬菌体新合成的RNA的碱基⽐和⾃⾝的DNA碱基⽐相似，⽽和细菌的碱基⽐不同。
T2感染细菌时注⼊的是DNA，⽽在细胞⾥合成的是RNA。
这表明什么？最令⼈信服的证据是Hall.B.D和Spiegeman,S的DNA-RNA的杂交实验：将T2噬菌体感染E.coli后产⽣的RNA分离出来，分别与T2和E.coli的DNA进⾏分⼦杂交。
结果这种RNA只能和T2的DNA形“杂种”链，⽽不能和E.coli的DNA进⾏杂交。
Jacob和Monod预⾔:（1）这种“ 信使”应是⼀个多核苷酸；（2）其分⼦平均不⼩于5 105bp,⾜以携带⼀个基因的遗传信息；（3）它们⾄少是暂时连在核糖体上；（4）其碱基组成反映了DNA的序列；（5）它们能⾼速更新。
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。
第十三章基因的转录、转录后加工及逆转录ppt课件
◆真核生物启动子 （1）DNA序列在转录起始点的5’端区(上游 区)（2）-25bp ：TATA盒（Hogness box） （3）-90bp ：GC盒 （4）-70bp ：CAAT盒
-90
-70
GC
CAAT
RNA聚合酶Ⅱ催化的转录起始
RNA聚合酶Ⅱ催化各种前体mRNA的合 成
需要多种TF参与：TFⅡA-J
第一节 参与转录的酶
RNA聚合酶——依赖DNA的RNA聚合酶 （DNA-dependent RNA polymerase,DDRP）
以DNA为模板，催化2个游离的NTP 形成3’，5’-磷酸二酯键
一、原核生物RNA聚合酶
1、大肠埃希菌RNA聚合酶的组成 （1）全酶(holoenzyme)
由4种(5个)亚基α2ββ’σ组成 （2）核心酶(core enzyme)
作用位置
步骤1 步骤2
200~250
（3）真核生物mRNA转录后加工—剪接
内含子
外显子
DNA
hnRNA
●剪接所需条件
snRNA （U1-U6） + 蛋白质 （核内小分子核酸）
多种snRNP （核内小核蛋白颗粒）
多种snRNPs装配成
剪接体 （参与剪接过程）
4、RNA编辑（RNA editing）
二.真核生物RNA转录后的加工 1、rRNA转录后的加工
真核生物rRNA 的基因
(rDNA)
转录产物
成簇纵列串联排列
高度重复序列DNA
核质:(Ⅲ)--不需加 工
5s rRNA
核仁:(Ⅰ)--加工
5.8s rRNA 28s rRNA 18s rRNA
rDNA 内含子
基因间隔
分子生物学基础第四章遗传信息的转录—从DNA到RNA 第四节转录后加工
第四章 遗传信息的转录—从DNA到RNA
第四节 转录后加工
一、mRNA的加工 1．5′–端帽结构 目前所知5′–端帽结构是在核内完成的，且先于对 mRNA中段序列的剪接过程，加帽的作用部位是转录后的 mRNA 5′–端的第一个核苷酸上。由前面内容所知，RNA 5′–端的第一个核苷酸以嘌呤类多见，尤以pppG为主，其 作用过程为：先由磷酸酶把5′–pppG水解生成5′–pG，然 后与另 一个三磷酸鸟苷pppG反应生成三磷酸双鸟苷，接着在 甲基化酶的作用下，由SAM提供甲基，将甲基连接在后接 上去的鸟嘌呤碱基N7位上，生成5′m7GpppGp，此结构称帽 子结构（图4-12）。
第四节 转录后加工
三、rRNA加工
原核生物中rRNA的加工往往与转录同时进行，因此一 般得不到完整的前体rRNA。负责其前体加工的核酸内切酶 为RNaseIII（图4-17），在该酶的作用下，30S转录产物 裂解产生16S和23S rRNA前体，5S rRNA的前体是在RNaseE 作用下产生的。
真核生物rRNA基因拷贝数很多，呈串联排列，重复达 成千上万次。在分类上，把rRNA基因（rDNA）序列称为高 度重复的DNA序列。由RNA聚合酶I转录产生45S rRNA 前体， 在RNaseIII和其他核酸内切酶作用下，生成18S、5.8S和 28S rRNA。经过适当加工后，28S 、5.8S、5S rRNA以及 有关蛋白一起组成核糖体大亚基，18S rRNA与有关蛋白组 成小亚基（图4-18）。
第四节 转录后加工
3．核酶的作用机制 Altman等发现，大肠杆菌RNaseP中的核酶（M1RNA）分 子中有一个活性核心。他们用核酸酶处理M1RNA以除去 3′–端的122个核苷酸，结果发现活性只是有所下降，若 除去其5′–端的70个核苷序列，则活性完全丧失。这表明 保持M1RNA的完整末端序列特别是其5′–端序列，对维持 其催化活性所需构象是必须的。据此，人们已经根据锤头 结构的自我剪切模型和理论，设计合成出一些人们所需要 的核酶或其基因。用以剪切破坏人类和动植物有害基因转 录出的mRNA或其前体，从而抑制细胞内肿瘤基因、遗传缺 陷基因以及病毒基因等不良基因的表达，为基因治疗提供 一种可行的途径和美好13 真核生物mRNA3′–端 polyA尾结构的形成
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)。
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第十四章转录后加工和调节
********真核生物mRNA前体加工
转录起始于第1个外显子(exon)的第一个核苷酸，转录开始不久转录产物的5´端就被加上7-甲基鸟苷酸帽子(Cap)。
转录终止于最后1个外显子3´端下游大约0.5～2.OKb范围内多个可能位点中的1个。
核酸内切酶在polyA位点切除多余序列，并在polyA聚合酶的作用下加上长100～250个A。
接着，通过RNA剪接(splicing)将内含子(intron)切除，并将外显子连接起来。
最后，将成熟的mRNA分子输送到细胞质中。
以上过程称为mRNA前体加工(pre-mRNA processing)。
当RNA聚合酶Ⅱ的转录产物刚合成大约30个核苷酸时，其5´端就加上了1个甲基化鸟苷酸(m7G)，甲基供体是S—腺苷蛋氨酸。
mRNA 5´端帽子结构的主要功能有；①在蛋白质合成起始中的重要作用类似于原核生物 mRNA的SD 序列，供核糖体小亚基(40S)识别与结合。
②保护合成中的转录产物免受核酸外切酶的降解。
③在成熟的
mRNA以外，动物所有的mRNA 3´端都有polyA尾。
这些A是初始转录产物经过核酸内切
mRNA的polyA尾上游10—35个核苷酸处都含有序列AAUAAA，在切割位点下游大约50个核苷酸以内还存在第二个加尾信号，其序列特征是富含G／U或U。
PolyA位点切割后，多聚腺苷酸化分为两个阶段进行。
前12个左右的A的多聚腺苷酸化的速度比较慢，而后面则很快，迅速加到200～250个A。
后者需要结合若干含有RNP motif的polyA结合蛋白Ⅱ(PABⅡ)。
------外显子—内含子交界处存在短共有序列 ,其中，出现机率为100％的只有pre-mRNA内含子5´端的GU和3´端的AG，这就是所谓剪接的GU—AG规则。
------ 六种富含U的snRNA大量存在于哺乳动物细胞核中，命名为U1～U6，它们参与RNA剪接。
这些snRNA和6～10种蛋白因子相结合，形成核内RNP小颗粒 (snRNP)。
--------反式剪接(trans—splicing)
产生于两个不同的RNA分子之间发生的剪接作用，这个过程叫作反式剪接。
高等真核生物的转录单位分为简单和复合两种类型。
简单转录单位只有1个polyA位点，其RNA剪
接方式也只有1种，只能产生mRNA 分子，这意味着1
复合转录单位的转录后加工，是高等真核生物基因转录后调节的1种重要途径。
(二)选择性剪接
高等真核生物复合转录单位的。
剪接过程中发生了外显子跳跃(exon skip)，使得某些外显子在成熟的mRNA分子中不复存在, 除了外显子跳跃以外，有的选择性剪接通过包含或排除终止密码子来控制功能蛋白的表达。
---------有的复合转录单位含有多个polyA位点，通过选择性调节初始转录产物3´端的切割位点，以改变表达产物C端的氨基酸顺序，产生长短不同的多肽链，这一过程叫作polyA位点选择(polyAsitechoice)，或选择性多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation)。
，核仁小RNA(snoRNA，即small nucleolar RNA)可能催化pre—rRNA的切割加工，snoRNA和蛋白因子结合形成snoRNP，再与pre—rRNA结合。
snoRNA的还可能在线粒体DNA复制时参与合成RNA引物，它的功能有助于协调细胞生长(或分裂)与线粒体复制的关系。
真核基因内含子主要分为四种类型：①核内含子②I类内含子(Group I)。
⑧Ⅱ类内含子(Group Ⅱ)。
④tRNA基因内含子。
I类内含子具有两个共同特点；①自我剪接能力(self-splicing)。
②特殊的二级结构，包括9个茎环。
rRNA前体分子中，但这种内含子不如I类内含子普遍。
------核酶(ribozyme)泛指具有催化功能的各种RNA分子。
Rnase P，它在tRNA前体加工中起重要作用。
像核酸内切酶一样。
拟病毒(virusoid)和类病毒(viroid)的RNA分子在局部形成特殊的锤头结构(hammer head)，具有自我切割能力(autocleavage)。
核糖体大亚基的rRNA具有肽酰转移酶的活性。
指导RNA(gRNA)在RNA编辑中也具有催化活性，并提供插入的核苷酸单位U。
--------- 所谓RNA编辑(editing)，是在RNA水平上改变遗传信息的加工过程，导致成熟的RNA (主要是mRNA)编码序列和它的转录模板DNA序列之间不相匹配。
RNA编辑加工的方式有碱基插入、缺失和取代等。
内含子序列参与哺乳动物RNA编辑过程，RNA编辑加工过程可能出现于RNA剪接加工之前。
锥虫线粒体的RNA编辑其主要形式是插入或缺失U，在锥虫线粒体基因组中散布着一些独立的转录单位，它们编码1种小分子指导RNA(guide RNA，即gRNA)。
----- gRNA的5´端和未经编辑的mRNA的一小段锚定序列(anchor)互补, gRNA的3´端则作为编辑加工的模板，决定插入或去除U的部位和数目。
gRNA序列和经过编辑的 RNA正好互补，
polyA尾的主要功能：①是成熟的mRNA的标志之一。
只有成熟的mRNA才能从核内输送到胞质。
②影响mRNA在核内及胞质中的稳定性。
③在消耗能量和前体进行翻译之前，polyA尾和5´端帽子结构是核糖体判断mRNA是否完整的识别信号。
某些mRNA(如逆转录病毒基因组)的特征性分子结构可能形成再编码信号(recoding signal)，使正常的翻译过程中止，并发生翻译移码(translationalframeshift)，导致1个mRNA分子合成一种以上的蛋白。
此外，终止密码子周围特异的核苷酸序列还可能造成终止密码子渗漏 (1eaky)，以至在多肽链末端插入若干额外的氨基酸。
再编码是转录后基因表达调控的一种方式。
除了翻译移码和天然校正(利用校正tRNA)以外，蛋白质合成支路也是再编码途径之一。
--------核糖体能够跳过一个终止密码子继续合成。
在多肽链合成过程中核糖体可以通过支路(非正常途径)移位，故称之为蛋白质合成支路或核糖体跳跃(ribosome jumping)或tRNA跳跃(hopping)。