真核生物转录特点与加工

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原核生物和真核生物基因表达调控复制、转录、翻译特点的比较

原核生物和真核生物基因表达调控复制、转录、翻译特点的比较

原核生物和真核生物基因表达调控、复制、转录、翻译特点的比较1.相同点:转录起始是基因表达调控的关键环节①结构基因均有调控序列;②表达过程都具有复杂性,表现为多环节;③表达的时空性,表现为不同发育阶段和不同组织器官上的表达的复杂性;2.不同点:①原核基因的表达调控主要包括转录和翻译水平。

真核基因的表达调控主要包括染色质活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工多个层次。

②原核基因表达调控主要为负调控,真核主要为正调控。

③原核转录不需要转录因子,RNA聚合酶直接结合启动子,由sita因子决定基因表的的特异性,真核基因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,功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。

⑤真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平,其次是翻译水平。

原核生物基因以操纵子的形式存在。

转录水平调控涉及到启动子、sita因子与RNA聚合酶结合、阻遏蛋白、负调控、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等。

翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性不稳定(5’端和3’端的发夹结构可保护不被酶水解mRNA的5’端与核糖体结合可明显提高稳定性)、翻译产物及小分子RNA的调控作用。

真核生物基因表达的调控环节较多:在DNA水平上可以通过染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体结构改变影响基因表达。

在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TATA盒的结合、RNA聚合酶与转录因子-DNA复合物的结合及转录起始复合物的形成。

在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA运输的控制来影响基因表达。

在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA的稳定性调节及小分子RNA。

真核基因调控中最重要的环节是基因转录,真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子。

RNA的转录及加工

RNA的转录及加工

1.真核生物基因为什么要进行RNA转录后加工?(P209)原核生物没有细胞器的分化,转录与翻译同时进行。

真核生物有细胞器的分化,基因表达在时间和空间上存在明显间隔。

转录在细胞核内进行,翻译在细胞质内完成。

真核生物基因的初始转录产物被非编码序列或间隔区段分开,转录产物不连续,需要转录后加工。

2.细胞内RNA原初转录物一般都需要经过哪些过程的加工修饰?(P209)真核生物细胞内转录的RNA原初转录物要经过一系列变化,包括:①5’端形成帽子结构;②3’端形成一段PolyA;③切去内含子;④反式剪接;⑤部分核苷酸修饰;⑥RNA 编辑;⑦RNA的再编辑;⑧RNA链的断裂等过程。

3.真核生物RNA前体内含子的剪接分为哪几类?简述其区别。

(P217,P232)内含子的剪接分为三类:①自我剪接内含子②蛋白质或酶参与的内含子剪接③依赖于snRNA剪接的内含子。

区别:4.写出下列英文缩写的含义:PNaseP(212)、hnRNA(217)、RISC(252)、RNAi(251)、剪接体(220)、自我剪接(228)、反义RNA(251或上课PPT)、RNA干涉(251)、siRNA(252)、选择性剪接(235)、核酶(229)PNaseP:催化切除5’端额外核苷酸的酶hnRNA:核内不均一RNARISC:沉默复合物RNAi:RNA干涉剪接体:是mRNA前提在剪接过程中组装形成的多组分复合物,由多种snRNA和蛋白质因子组成,即剪接体是具有催化剪接过程的核塘核蛋白复合体。

自我剪接:rRNA的内含子能够自我剪接,无需剪接体反义RNA:与mRNA互补的RNA分子,也包括与其它RNA互补的RNA分子RNA干涉:在双链RNA引导的抑制过程中存在某种扩增效应,且有某种没活性参与其中。

siRNA:短干涉RNA,发生转录后基因沉默的小的双链RNA选择性剪接:一个基因的初始转录产物在不同的分化细胞、不同的发育阶段乃至不同的生理状态下,可以有不同的剪接方式,得到不同的成熟mRNA和蛋白质产物核酶:RNA本身具有酶的活性称为核酶5.名词解释:套索结构(219)、转酯反应(227)、Dicer酶(253)、顺式剪接(239)、反式剪接(239)套索结构:RNA剪接过程中的中间结构,其中有形成的带尾巴的环形结构转酯反应:在剪接体上完成剪接反应的生化本质是磷酸二酯键的转移,又称转酯反应Dicer酶:能将双链RNA特异性切成大小均一的片段的酶称为Dicer酶顺式剪接:存在与同一基因中的两个或多个外显子和内含子的剪接,称为顺式剪接反式剪接:几个外显子不在同一基因甚至不在同意染色体上的剪接叫反式剪接6.什么是RNA的自我剪接?自我剪接有哪些类型?(217或232)RNA的自我剪接:能自发进行剪接,无需酶或蛋白质参与。

真核生物tRNA的转录后后加工

真核生物tRNA的转录后后加工
真核前体rRNA转录后的剪切
剪接过程需两次转酯反应
二次转酯反应
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三、真核生物前体tRNA的加工包括核
苷酸的碱基修饰
DNA
TGGCNNAGTGC
GGTTCGARNA核苷酸转移酶、 连接酶
ATP ADP
(2) (1)
碱基修饰
(1)甲基化
(1)
因此,mRNA的降解必须首先解除这些稳定因素,脱 腺苷酸化及帽结构的水解是其中的重要步骤,故称为依赖 于脱腺苷酸化的mRNA降解。
依赖于脱腺苷酸化 的mRNA降解
(二)无义介导的mRNA降解是重要的真核 细胞mRNA质量监控机制
真 核 细 胞 mRNA 的 异 常 剪 接 可 能 会 产 生 无 义 (nonsense)的终止密码子,由此产生的mRNA降解称为 无义介导的mRNA降解(nonsense-mediated mRNA decay, NMD),是广泛存在的mRNA质量监控的重要机制。
一些噬菌体的mRNA前体及细菌tRNA前体也发现有这 类 自 身 剪 接 的 内 含 子 , 并 被 称 之 为 I 型 内 含 子 ( group I intron)。I型内含子以游离的鸟嘌呤核苷或鸟嘌呤核苷酸作 为辅因子完成剪接。鸟嘌呤核苷或鸟嘌呤核苷酸的3′-OH与 内含子的5′-磷酸共同参与转酯反应。这种转酯反应与前述的 mRNA内含子剪接的转酯反应类似,不过参与反应的不是分 支点A的2-OH,切除的内含子是线状,而不是“套索”状 。
那些含有提前终止密码子(premature translationaltermination codon, PTC)的mRNA会被选择性清除。
脱腺苷酸化的mRNA 降解; 后者包括无义介导的mRNA 降解、无终止降解、无停

真核生物基因的转录

真核生物基因的转录

(B’’, TBP, BRF)
TF III B
TF III A TF III C
Pol III
四、RNA 聚合酶 II 基因的转录
(一)RNA聚合酶 II 的启动子 1、组成:
核心启动子(core promoter): TATA盒(Hogness box): - 25 ~ -35bp
上游启动子(upstream promoter element,UPE) CAAT盒 :-70 ~ -80区 GC盒:-80 ~ -110区
TF II B —— 覆盖靠近起始点的启动位置,C端与TFIID和DNA 的复合物结合,N-端与TFⅡF协同作用募集RNA聚 合酶II。
TF II F ——结合Pol II并带向启动子;RAP74(ATP依赖性解 旋酶),RAP30(与细菌因子有同源性)
TF II E —— 扩大DNA覆盖区至+30
Module Consensus DNA bound Factor Distribution
TATA box TATAAAA
~10bp
CAAT box # GGCCAATC ~22bp
GC box
GGGCGG
~20bp
Octamer # ATTTGCAT
~20bp
``
``
23bp
B
GGGACTTTCC ~10bp
(2) TFIIA
▪ 含有至少3个亚基 ▪ 与TFIID结合,稳定TFIID-DNA复合体;可能通过解除
TAFs的抑制而激活TBP
TF II A
(3) TFIIB ▪ 覆盖靠近起始点的启动位置,C端与TFIID和DNA的复
合物结合,N-端与TFⅡF协同作用募集RNA聚合酶II

细菌和真核生物转录机制的差异

细菌和真核生物转录机制的差异

细菌和真核生物转录机制的差异
1不同的转录机制
细菌和真核生物的转录机制存在一定的差异。

这些差异主要体现在以下几个方面:
1.1启动子
首先,启动子是转录反应开始的地方,其作用是连接RNA聚合酶与DNA模板上。

细菌只有一种RNA聚合酶,它能识别相对简单的DNA 启动子。

而真核生物有三类不同的RNA聚合酶,它们能够识别不同的DNA启动子。

1.2转录调节
其次,细菌的转录调节主要依赖启动子及其上游的启动子元件,而真核生物的调节除了启动子以外,还受到基因间まゝ数距离,和内部及外部环境因素的影响。

1.3转录加工
最后,细菌转录后不会经过加工就会被进行翻译,而真核生物经过mRNA加工后再被翻译,包括5'修饰(5'cap)、流式处理(polyA tail)、剪切(splicing)、转录本结构调节(RNA stability)等。

总之,细菌和真核生物的转录机制的主要差异体现在启动子的多样性、转录调节的复杂性及转录加工的必要性上。

《现代分子生物学》第五章 3 真核生物的转录后加工

《现代分子生物学》第五章  3   真核生物的转录后加工

各种参与剪接的成分形成一个剪接体系, 称为剪接体(spliceosome)。该体系由 几种snRNP和大量的其他的蛋白质分子 组成,这些蛋白质分子称为剪接因子, 估计有40多种。 剪接点和分支点序列由剪接体识别, snRNA和蛋白质都参与了识别,特别是 snRNA之间以及与mRNA间的碱基配对 起重要作用。
RNA印迹法(RNA blotting)可用于分析核 RNA剪接过程中的中间体,从而确定内含 子的去除顺序。 实验中可以发现含有不同内含子的中间产 物,因此内含子的去除似乎没有特定的顺 序,但也发现有一定的规律,说明剪接有 特定的途径。
剪接反应并不是按内含子在RNA前体上 的顺序进行的。 RNA的构象影响剪接点的选择。在去除 特定的内含子后,RNA的构象发生一定 的变化,再选择新的剪接点。
剪接体Splicesome: snRNA:U1, U2, U4, U5, U6 snRNP:U+蛋白 质
剪接体按一定的顺序组装,已分离到一些 组装的中间体。只有组装完整的剪接体才 有功能。在剪接反应中,剪接体还会释放 和添加某些成分。 转酯反应只是磷酸酯键的直接转移,没有 水解反应的出现,因此不需要外部的能量, 也不需要供能物质如ATP或GTP的参与。 剪接体中起催化转酯反应的成分尚未弄清 楚,也不知道是蛋白质还是RNA在起作用。
一、核基因mRNA的剪接 一、核基因mRNA的剪接
mRNA的基因在低等真核生物中只有少数含 有内含子,为不连续基因。随着进化程度的 增高,不连续基因的数目不断增加。 细胞核中有一类RNA,十分不稳定,平均长 度比mRNA要长,序列的复杂程度非常高, 称为核内不均一RNA( heterogeneous nuclear RNA,hnRNA )。
RNA processing 1

真核生物转录特点

真核生物转录特点

真核生物RNA的转录与原核生物RNA的转录过程在总体上基本相同,但是,其过程要复杂得多,主要有以下几点不同(图3-27)。

⒈真核生物RNA的转录是在细胞核内进行的,而蛋白质的合成则是在细胞质内进行的。

所以,RNA转录后首先必须从核内运输到细胞质内,才能指导蛋白质的合成。

⒉真核生物一个mRNA分子一般只含有一个基因,原核生物的一个mRNA分子通常含有多个基因,而除少数较低等真核生物外,一个mRNA分子一般只含有一个基因,编码一条多态链。

⒊真核生物RNA聚合酶较多在原核生物中只有一种RNA聚合酶,催化所有RNA的合成,而在真核生物中则有RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ三种不同酶,分别催化不同种类型RNA的合成。

三种RNA聚合酶都是由10个以上亚基组成的复合酶。

RNA聚合酶Ⅰ存在于细胞核内,催化合成除5SrRNA 以外的所有rRNA的合成;RNA聚合酶Ⅱ催化合成mRNA前体,即不均一核RNA(hnRNA)的合成;RNA 聚合酶Ⅲ催化tRNA和小核RNA的合成。

⒋真核生物RNA聚合酶不能独立转录RNA 。

原核生物中RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA ,真核生物则不能。

在真核生物中,三种RNA聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助下才能进行RNA的转录。

另外,RNA聚合酶对转录启动子的识别,也比原核生物更加复杂,如对RNA聚合酶Ⅱ来说,至少有三个DNA的保守序列与其转录的起始有关,第一个称为TATA框(TATA box),具有共有序列TATAAAA,其位置在转录起始点的上游约为25个核苷酸处,它的作用可能与原核生物中的-10共有序列相似,与转录起始位置的确定有关。

第二个共有序列称为CCAAT框(CCAAT box),具有共有序列GGAACCTCT,位于转录起始位置上游约为50-500个核苷酸处。

如果该序列缺失会极大地降低生物的活体转录水平。

第三个区域一般称为增强子(enhancer),其位置可以在转录起始位置的上游,也可以在下游或者在基因之内。

原核生物和真核生物基因表达调控复制、转录、翻译特点的比较

原核生物和真核生物基因表达调控复制、转录、翻译特点的比较

原核生物和真核生物基因表达调控、复制、转录、翻译特点的比较1.相同点:转录起始是基因表达调控的关键环节①结构基因均有调控序列;②表达过程都具有复杂性,表现为多环节;③表达的时空性,表现为不同发育阶段和不同组织器官上的表达的复杂性;2.不同点:①原核基因的表达调控主要包括转录和翻译水平。

真核基因的表达调控主要包括染色质活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工多个层次。

②原核基因表达调控主要为负调控,真核主要为正调控。

③原核转录不需要转录因子,RNA聚合酶直接结合启动子,由sita因子决定基因表的的特异性,真核基因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,功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。

⑤真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平,其次是翻译水平。

原核生物基因以操纵子的形式存在。

转录水平调控涉及到启动子、sita因子与RNA聚合酶结合、阻遏蛋白、负调控、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等。

翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性不稳定(5’端和3’端的发夹结构可保护不被酶水解mRNA的5’端与核糖体结合可明显提高稳定性)、翻译产物及小分子RNA的调控作用。

真核生物基因表达的调控环节较多:在DNA水平上可以通过染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体结构改变影响基因表达。

在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TA TA盒的结合、RNA聚合酶与转录因子-DNA复合物的结合及转录起始复合物的形成。

在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA运输的控制来影响基因表达。

在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA的稳定性调节及小分子RNA。

真核基因调控中最重要的环节是基因转录,真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子。

真核生物的转录和后加工

真核生物的转录和后加工
• 内含子
– 隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的 核酸序列。


鸡卵清蛋

白基因



hnRNA


首、尾修饰
其 转


hnRNA剪接



成熟的mRNA


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


TATA盒

转录终止点
CAAT盒
GC盒
解聚现象。

核小体



RNA-Pol
长 转录方向

真核生物转录后加工方法

真核生物转录后加工方法

真核生物转录后加工方法1 真核生物转录后加工方法真核生物转录后加工(Transcription Post-Processing)是指在真核生物转录前实施多种变异来改变或增强其转录本表达。

它可以改变转录本结构或增强蛋白质表达效率。

真核生物转录后加工方法是可以精确协调转录因子与转录本的相互作用,从而达到增强特定基因的表达的目的。

转录后加工是研究基因表达和调控过程的主要工具,也用于开发转基因技术来改变宿主品系,或分离提高表达特定编码蛋白质功能的基因。

1.1 真核生物转录后加工技术真核生物转录后加工技术包括各种类型的转录本变异,如遗传变异(突变、转录因子缺失、RNA聚合酶选择性识别)、外源RNA干扰、DNA整合、去氧核糖核酸(RNAi)、CRISPR/Cas流程等。

1.1.1 遗传变异遗传变异是真核生物转录后加工的一种常见的技术,它涉及到各种形式的变异突变,如突变、转录因子缺失、RNA聚合酶选择性识别等。

这些技术可用于改变转录本结构,如增加剪接位点来增强表达量,减少反式转录等。

1.1.2 外源RNA干扰外源RNA干扰技术用特定的外源RNA来干扰细胞内特定的mRNA,从而减少特定基因的表达。

它也可以被用来调节特定基因的表达,或作为一种突变诊断的技术。

1.1.3 DNA整合DNA整合是让因子和特定的DNA序列整合到宿主RNA聚合酶II靶位点以调控特定基因的表达。

目前,常见的DNA整合方式包括荧光融合和杂交方法。

1.1.4 RNAiRNAi是通过使用特定的21~23碱基接头的双链RNA裂解靶标mRNA来减少特定基因的表达,从而抑制特定基因的功能。

1.1.5 CRISPR/Cas技术CRISPR/Cas技术是通过使用特定的RNA-目标-核酸(sgRNA)和多聚蛋白或酶来精确结合特定的DNA片段以调节特定基因的表达。

1.2 真核生物转录后加工作用真核生物转录后加工技术广泛应用于各种科学研究领域,其作用主要有:(1)用于研究转录调控机制(2)用于纯化特定编码蛋白质的基因(3)用于改变宿主基因组,进而改变宿主品系(4)用于生产新型转基因植物,提取编码蛋白的特定基因(5)用于开发医学应用1.3 真核生物转录后加工技术的局限性尽管真核生物转录后加工技术在研究转录调控和改变宿主品系、开发转基因技术方面发挥了重要作用,但它也具有一定的局限性。

5第六章转录、转录后加工及逆转录

5第六章转录、转录后加工及逆转录
• σ因子可重复使用 • 修饰RNApol构型 • 使Holo Enzyme 识别启动子的特定区域

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。

原核生物和真核生物基因表达调控复制、转录、翻译特点的比较

原核生物和真核生物基因表达调控复制、转录、翻译特点的比较

原核生物和真核生物基因表达调控、复制、转录、翻译特点的比较1.相同点:转录起始是基因表达调控的关键环节①结构基因均有调控序列;②表达过程都具有复杂性,表现为多环节;③表达的时空性,表现为不同发育阶段和不同组织器官上的表达的复杂性;2.不同点:①原核基因的表达调控主要包括转录和翻译水平。

真核基因的表达调控主要包括染色质活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工多个层次。

②原核基因表达调控主要为负调控,真核主要为正调控。

③原核转录不需要转录因子,RNA聚合酶直接结合启动子,由sita因子决定基因表的的特异性,真核基因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,功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。

⑤真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平,其次是翻译水平。

原核生物基因以操纵子的形式存在。

转录水平调控涉及到启动子、sita因子与RNA聚合酶结合、阻遏蛋白、负调控、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等。

翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性不稳定(5’端和3’端的发夹结构可保护不被酶水解mRNA的5’端与核糖体结合可明显提高稳定性)、翻译产物及小分子RNA的调控作用。

真核生物基因表达的调控环节较多:在DNA水平上可以通过染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体结构改变影响基因表达。

在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TATA盒的结合、RNA聚合酶与转录因子-DNA复合物的结合及转录起始复合物的形成。

在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA运输的控制来影响基因表达。

在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA的稳定性调节及小分子RNA。

真核基因调控中最重要的环节是基因转录,真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子。

原核生物和真核生物基因表达调控复制、转录、翻译特点的比较

原核生物和真核生物基因表达调控复制、转录、翻译特点的比较

1.相同点:转录起始是基因表达调控的关键环节①结构基因均有调控序列;②表达过程都具有复杂性,表现为多环节;③表达的时空性,表现为不同发育阶段和不同组织器官上的表达的复杂性;2.不同点:①原核基因的表达调控主要包括转录和翻译水平。

真核基因的表达调控主要包括染色质活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工多个层次。

②原核基因表达调控主要为负调控,真核主要为正调控。

③原核转录不需要转录因子,RNA聚合酶直接结合启动子,由sita因子决定基因表的的特异性,真核基因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,功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。

⑤真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平,其次是翻译水平。

原核生物基因以操纵子的形式存在。

转录水平调控涉及到启动子、sita因子与RNA聚合酶结合、阻遏蛋白、负调控、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等。

翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性不稳定(5’端和3’端的发夹结构可保护不被酶水解mRNA的5’端与核糖体结合可明显提高稳定性)、翻译产物及小分子RNA的调控作用。

真核生物基因表达的调控环节较多:在DNA水平上可以通过染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体结构改变影响基因表达。

在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TATA盒的结合、RNA聚合酶与转录因子-DNA复合物的结合及转录起始复合物的形成。

在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA运输的控制来影响基因表达。

在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA的稳定性调节及小分子RNA。

真核基因调控中最重要的环节是基因转录,真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子。

真核生物和原核生物复制的不同点:①真核生物DNA的合成只是在细胞周期的S期进行,而原核生物则在整个细胞生长过程中都可进行DNA合成②原核生物DNA的复制是单起点的,而真核生物染色体的复制则为多起点的。

真核生物dna 转录的特点

真核生物dna 转录的特点

真核生物dna 转录的特点真核生物DNA转录是指在真核生物细胞中,DNA作为模板合成RNA的过程。

在这个过程中,DNA的信息被转录为RNA分子,这些RNA分子可以进一步被翻译为蛋白质。

真核生物DNA转录具有以下几个特点:1. 包含多个转录因子:真核生物DNA转录需要多个转录因子的参与。

其中最重要的是RNA聚合酶,它是一个复合酶,由多个亚单位组成。

RNA聚合酶能够识别DNA上的启动子序列,并在该位置开始合成RNA链。

2. 转录起始位点的多样性:在真核生物DNA上,一个基因通常含有多个外显子和内含子。

DNA转录时,RNA聚合酶结合到基因的启动子上,并在转录起始位点开始合成RNA链。

但是,不同基因的转录起始位点位置可能不同,甚至一个基因内的不同转录变体也可能有不同的转录起始位点。

3. 转录后修饰:真核生物DNA转录产生的RNA分子不同于细菌中的mRNA,需要经过转录后修饰才能成为成熟的mRNA。

这些转录后修饰包括剪接、5'帽子的添加、3'端的聚腺苷酸尾巴的添加等。

这些修饰能够增加RNA的稳定性、调控其翻译和定位等。

4. 转录调控:真核生物DNA转录的过程受到多种调控因素的影响。

其中一个重要的调控因素是转录因子。

转录因子是能够结合到DNA上的特定序列上,并调控基因转录的蛋白质。

转录因子可以促进或抑制RNA聚合酶的结合和转录活性。

5. 转录后的RNA处理:真核生物DNA转录产生的RNA分子还需要经过一系列的RNA处理过程。

这些处理过程包括RNA剪接、RNA修饰和RNA运输等。

RNA剪接是指将转录后的RNA链中的内含子剪除,并将外显子连接起来。

这样可以产生不同的转录变体,增加基因的功能多样性。

6. 转录速度:真核生物DNA转录的速度相对较慢,通常为几十到几百个核苷酸每分钟。

这是因为真核生物DNA转录需要多个转录因子的参与,并且还要经过转录后修饰等复杂过程。

相比之下,细菌中的DNA转录速度较快,可以达到几千个核苷酸每分钟。

第八章 真核生物的转录

第八章 真核生物的转录
– TAF因子(Transcription associate factor) – TBP(Transcription binding protein)
● 真 核 生 物 转 录 起 始 复 合 物
转录因子 TBP
转录复合体
TAFs
TFIIA TFIIB TFIIF Pol II
TFIIE
RNA pol Ⅱ的转录起始
结构基因
DNA
P
O
Z
Y
A
Z: β-半乳糖苷酶 Y: 透过酶
A:乙酰基转移酶
● 5’ 端无“帽子”结构, 3’ 端没有或只有较短
的poly(A )结构。
SD序列:mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。
2、真核生物mRNA的特征 “基因”的分子生物学定义:产生一条多肽链或 功能RNA所必需的全部核甘酸序列。 ● 5’ 端存在“帽子”结构 ●多数mRNA 3’ 端具有poly(A )尾巴(组蛋白除外) ●以单顺反子的形式存在
原核生物和真核生物mRNA结构的比较
五、RNA合成与DNA合成异同点
相同点:
1、都以DNA链作为模板
2、合成的方向均为5’→3’
3、聚合反应均是通过核苷酸之间形成的3’,5’-磷 酸 二酯键,使核苷酸链延长。
不同点:
模板 原料
酶 产物
复制 两条链均复制 dNTP
DNA聚合酶 子代双链DNA (半保留复制) A-T;G-C RNA引物
增强子的作用方式
2. 通用转录因子
能直接、间接辨认和结合转录上游区段
DNA的蛋白质,统称为反式作用因子(transacting factors) ,现已发现数百种 。 反式作用因子中,直接或间接结合RNA

16.4真核生物RNA的转录后加工

16.4真核生物RNA的转录后加工
目录
真核生物RNA的加工
The Processing and Degradation of Eukaryotic RNA
目录
2
几种主要的修饰方式:
1. 剪接(splicing)
2. 剪切(cleavage)
3. 修饰(modification)
4. 添加(addition)
5. RNA编辑(RNA editing)
5
5
AATAAA GTGTGTG
转录终止的修饰点
RNA-pol
3
目录
多聚腺苷酸尾的存在的意义:
poly(A)尾的长度不是固定的。细胞内mRNA 的poly(A)尾会随着时间不断缩短。
poly A的有无与长短,是维持mRNA作为翻译模 板的活性,以及增加mRNA本身稳定性的因素。
目录
7
(三)前体mRNA的剪接主要是去除内含子
5. 前体mRNA分子可发生可变剪接
许 多 前 体 mRNA 分 子 经 过 加 工 只 产 生 一 种 成 熟的mRNA,翻译成相应的一种多肽;有些则可 剪 切 或 ( 和 ) 剪 接 加 工 成 结 构 有 所 不 同 的 mRNA , 这一现象称为可变剪接(alternative splicing), 又称选择性剪接。
鸡卵清蛋白 基因
hnRNA 首、尾修饰
hnRNA剪接 成熟的mRNA
目录
鸡 卵 清 蛋 白 基 因 及 其 转 录、 转 录 后 修 饰
9
1. 内含子形成套索RNA被剪除
• 剪接首先涉及套索RNA(lariat RNA)的形成,即内含子 区段弯曲,使相邻的两个外显子互相靠近而利于剪接。
• 此后,还发现内含子近3′端的嘌呤甲基化,例如3mG是形 成套索所必需的。
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转录因子与反式作用因子
• 转录因子与反式作用因子: 调节基因表达的蛋白为转录因子;
它们与特异的顺式作用元件相互作用, 并激活另一基因的转录
转录起始复合物
F
AD
TATA
结合顺序
B
RNApolⅡ
E
DNA
TF II D TF II A TF II B RNA-pol II/TF II F TF II E
一、mRNA前体的加工
(一)生成特点: 原核 :mRNA是多顺反子
(polycistronic),每分子RNA中含几种蛋白 质信息,RNA寿命短,转录没完时翻译即开 始
例:乳糖操纵子,含Z,Y,A三个基因,分别 编码半乳糖苷酶、透过酶及乙酰基转移酶
• 真核:单顺反子,一个mRNA仅编码一种蛋白质 外显子: 在真核生物基因中编码蛋白质的
(一)特点: 1、rRNA拷贝多,原核5-10个拷贝;真核:
果蝇260个拷贝;Hela细胞1100个拷贝
2、rRNA基因之间以纵向串联的方式重复 排列
(二)加工过程
1、剪切作用:需核酸酶参与 2、甲基化修饰:修饰在碱基上 3、自我剪接:一种核酶的作用
5S的加工变化不大 原核rRNA加工:rRNA含非转录的间隔区,其产 物中含tRNA 真核rRNA加工: 1. 5S自成体系加工少无修饰和剪接。 2. 45S加工中含剪切和甲基化修饰,需核酸酶
序列
内含子:非编码蛋白的序列,因其插于外显 子之间又称插入序列,居间序列
hnRNA: 为mRNA的前体,转录物中外显子与 内含子间隔排列,需经剪接加工后生成mRNA
(二) mRNA前体加工过程
• 真核:
5‘末端帽子
部位:核内
3‘端多聚A尾 部位:核内,胞质有酶也可进行
剪接作用
部位:胞核
甲基化(甲基化发生在剪接之前,在非编码区分子 中含1-2个m6A )
3’加尾
转录的终止
加尾信号
GC丰富序列
AATAAA ----- GTGTGTG
AAUAAA GUGUGUG
酶切
加尾
AAUAAA
GUGUGUG
AAUAAA
AAAAAAAAA……….
polyA尾(约20~200个A)
绝大部分真核生物 mRNA 3`端含 poly(A) 尾巴
高等真核生物(不包括酵母)的mRNA的共同 特征:poly(A)添加位点上游11-30个核苷酸区域 内存在高度保守的AAUAAA序列。
RNA编辑(某些mRNA的核苷酸序列,在生成转录产 物后还需插入、删除或取代一些核苷酸残基,方能生 成具有正确翻译功能的模板,遗传信息在mRNA水平上 的改变过程,称为RNA编辑)
原核:多顺反子mRNA在RNaseⅢ作用下转变为单独的顺反子
5’加帽
磷酸酶
pppG
5’pppG…
5’pG
ppi …
pi
断裂基因:真核生物的基因由若干个编
码区和非编码区互相隔开但又连续镶嵌而成
外显子(exon): 基因中出现在mRNA的序列
内含子(intron): 基因中不出现于mRNA而被剪接掉的序列
核内不均一RNA (hnRNA):真核生物中编码蛋白 质基因的初级转录本,包括5’帽子、3’poly(A)尾、 外显子、内含子,经剪接加工成为mRNA
poly(A)尾巴生物学功能:
I: 保持mRNA的稳定性,防止被降解; II: 与翻译起始有关。
应用一: ★Poly(A用来
从总RNA中分 离mRNA
应用二:
可设计寡聚Oligo (dT)片段合成cDNA mRNA: 5` NNNN…..NNNNNNAAA…AA 3`
TTT…TT 5`
cDNA: 3` NNNN…..NNNNNNTTT…TT 5`
剪接
• 剪接:在细胞核内, hnRNA剪切掉内含子,将多个外 显子连接为成熟mRNA的过程为剪接 例:同一转录本, 在不同的组织, 因剪接差异 产生各自不同的mRNA
• 剪接的本质:磷酸酯键的转移 • 剪接特点 :剪接部位的结构为内含子末端的特定
序列,分布在内含子的三个部位,5‘端剪切点为 GU;3’端剪切点为AG;靠近3‘端含A序列的分支点
甲基化酶
5’GpppG
mGpppG…

+CH3
O
N
H2N
N
帽0
C H3
7N+
9 N
帽1 帽2
N1
N2
N3
2'
O C H3
OCH
3
OH
OOO
O CH 2 O P O P O P O
P
P
P
HH
OH OH OH
H
H
OH OH
甲基鸟苷5’,5’-三磷酸
mRNA 5`末端帽子特征的生物学功能:
I: 使mRNA免遭核酸酶的破坏,保持其结构的稳定性; II: 利于蛋白质起始因子的识别,从而促进翻译的起始。
TATA
PIC
12 3
4
5
转录后的加工
原核RNA不需加工,边转录边翻译
rRNA 真核RNA需要
加工
tRNA
mRNA
5’加帽 在转录过 3’加尾 程中
剪接 转录后进行
真核生物转录后的加工
• 意义:转录生成的前体RNA,无生物学活性, 需加工变为成熟、有活性的RNA
• 加工种类:剪切与剪接、末端添加核苷酸、 修饰、RNA编辑
内含子
外显子 套索结构
二、tRNA前体的加工
1、切除多余的核苷酸:RNase P切除5'端多 余的核苷酸;RNase D切除3'端多余的核苷酸 2、剪切内含子:核酸内切酶切除内含子,连 接酶进行连接 3、修饰与3‘末端加-CCA: 修饰包括甲基化,脱 氨基,还原反应等,在核苷酸基转移酶催化下 完成3’末端添加CCA
tRNA的加工
内含子编码区
5
PPP
Байду номын сангаас
DNA
3
外切核酸酶
-OH 3’
内切核酸酶
3端加CCA-OH
CCA-OH 3
P
初级转录物
•5’和3’端的酶切 •3’加上CCA •去掉内含子 •特异部位碱基的加工
内含子 5 CCA-OH 3
内含子 除去内含子 (内切酶与连接酶)
成熟 tRNA
三、rRNA前体的加工
• mRNA的剪接:
hnRNA被剪接体作用,剪除内含子、 连接外显子,产生成熟的mRNA的过程
剪接体
mRNA的剪接
DNA mRNA
转录
外显子 内含子
形成套索RNA,外显子靠近
去除套索RNA,外显子连接 成熟mRNA
内含子5’端断开 外显子
前一个外显子的3’末端攻 击下后个外显子的5末端’
前后外显子的连接
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