分子生物学第四章TranscriptionElongation课件
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分子生物学第4章 翻译及其调控 ppt课件
3个终止密码子，根据最初发现这 些密码子的来源基因，又被命名
为： UAA：赭石密码子（ochre） UAG：琥珀密码子（amber） UGA：乳白石密码子（opal）
64个密码子中，61个编码 氨基酸，3个导致翻译终止
20
Amber,ochre,and opal nomenclature
Stop codons were historically given many different names, as they each corresponded to a distinct class of mutants that all behaved in a similar manner. These mutants were first isolated within bacteriophages (T4 and lambda), viruses that infect the bacteria Escherichia coli. Mutations in viral genes weakened their infectious ability, sometimes creating viruses that were able to infect and grow within only certain varieties of E coli.
年诺贝尔生理学或医学奖。
4. 1969年科学家们破译了全部的密码。
11
aa-tRNA分离测序及密码子的摆动性
多聚核苷酸体外合成
体外无细胞翻译体系
这种体系是用大肠杆菌制备的。方法是在氧化铝缓冲溶液中研磨大 肠杆菌菌体，然后离心除去细胞壁和细胞膜碎片，留下来的液体部 分即是无细胞体系。
在这一体系中，保留了大肠杆菌原有的DNA、RNA、tRNA、核糖 体、各种酶以及Mg2+等金属离子。再经过一段时间保温后，原有的 DNA、RNA都降解掉，蛋白质的合成也就停止了。在这种情况下， 如再向溶液中加入外源mRNA和混合的各种氨基酸并补充能量（如 ATP），经过保温后即有新的蛋白质合成。新合成蛋白质的氨基酸 组成（种类和顺序）应当对应于所加外源mRNA中核苷酸排列顺序， 也就是说对应于mRNA的密码。
为： UAA：赭石密码子（ochre） UAG：琥珀密码子（amber） UGA：乳白石密码子（opal）
64个密码子中，61个编码 氨基酸，3个导致翻译终止
20
Amber,ochre,and opal nomenclature
Stop codons were historically given many different names, as they each corresponded to a distinct class of mutants that all behaved in a similar manner. These mutants were first isolated within bacteriophages (T4 and lambda), viruses that infect the bacteria Escherichia coli. Mutations in viral genes weakened their infectious ability, sometimes creating viruses that were able to infect and grow within only certain varieties of E coli.
年诺贝尔生理学或医学奖。
4. 1969年科学家们破译了全部的密码。
11
aa-tRNA分离测序及密码子的摆动性
多聚核苷酸体外合成
体外无细胞翻译体系
这种体系是用大肠杆菌制备的。方法是在氧化铝缓冲溶液中研磨大 肠杆菌菌体，然后离心除去细胞壁和细胞膜碎片，留下来的液体部 分即是无细胞体系。
在这一体系中，保留了大肠杆菌原有的DNA、RNA、tRNA、核糖 体、各种酶以及Mg2+等金属离子。再经过一段时间保温后，原有的 DNA、RNA都降解掉，蛋白质的合成也就停止了。在这种情况下， 如再向溶液中加入外源mRNA和混合的各种氨基酸并补充能量（如 ATP），经过保温后即有新的蛋白质合成。新合成蛋白质的氨基酸 组成（种类和顺序）应当对应于所加外源mRNA中核苷酸排列顺序， 也就是说对应于mRNA的密码。
分子生物学基础PPT第四章
第二节 启动子与转录的起始
3．真核生物启动子对转录的影响 TATA区和其他两个UPE区的作用有所不同（图4-5）。 前者的主要作用是使转录精确地起始，如果除去TATA区或 进行碱基突变，转录产物下降的相对值不如CAAT区或GC区 突变后明显，但发现所获得的RNA产物起始点不固定。研 究SV40晚期基因启动子发现上游激活区的存在与否，对该 启动子的生物活性有着根本性的影响。若将该基因5′上 游–21－–47核苷酸序列切除，基因完全不表达（图4-6）。
分子生物学基础
遗传信息的转录—从 第四章 遗传信息的转录 从DNA到RNA 到
第一节 RNA转录的概述
一、RNA转录的特点 RNA转录的特点 在DNA指导下RNA的合成称为转录。RNA链的转 录起始于DNA模板的一个特定起点，并在特定的终 点终止，此转录区域称为转录单位。一个转录单 位可以是一个基因或多个基因。基因的转录是一 种有选择性的过程，随着细胞的不同生长发育阶 段和细胞内外条件的改变将转录不同的基因。转 录起始主要由DNA分子上的启动子（promoter）控 制，而控制终止的部位称为终止子（teminator）。 典型的转录单位结构如图4-1。
第四节
转录后加工
图4-12 真核生物mRNA5′–端帽结构
第四节
2．3′–端加尾
转录后加工
真核生物成熟的mRNA 3′–端通常都有100~200个腺苷 酸残基，构成多聚腺苷酸（polyA）的尾巴。通过研究发 现，DNA序列中没有多聚T的序列，由此说明了3′尾巴 polyA是在转录后加上的。研究发现，它还是多聚腺苷酸 化的信号，该序列AAUAAA，因为切除该保守序列，3′–端 则不能进行切除，也不能形成polyA尾巴。3′–端polyA尾 的形成见图4-13。
华中农大分子分子生物学第4章课件
UAG UAG UAG UAA/UAG UAA/UAG UGA/UGG
AUG AGA UAA
UCU
AUG GGA UAA
AUG AGA UAA
CCU
UCU
Arg
Gly
Gly
14-18
Contents
---- tRNA
14-7
rRNAs
70S 50S 23S=2904b
3'
5'
14-15 tRNA L
tRNA
1mRNA 2
tRNA 3'CCA-tRNA mRNA--
3' 5'
CCAOH
5'
CCG
I
3'
GGC
tRNAmRNA
tRNA
1tRNAtRNA
mRNAtRNA tRNAtRNAtRNAP111
P111P120 AUG Met AA-tRNAMet-tRNAMet AUG , AA-tRNA fMet-tRNAfMet
40S
elF-3
met
Met Met-tRNAMet-elF-2 -GTP
ATP
mRNA
elF4E, elF4G, elF4A,
elF4B,PAB
ADP+Pi
60S
eIF-2BeIF-3 eIF-6
40S
60S
Met
elF-5
Met
elF GDP+Pi
()
AA-tRNA (elongation factor, EF)
3
4
20 (�)
mRNA 5 AUCGACCUGAGC
3
42=16
第四章 RNA转录-x
（4） σ因子解离 →核心酶与DNA的亲和力下降
起始过程结束→核心酶移动进入延伸过程
转录的起始过程
σ
核心酶
12～17bp
（β亚基）
3、 CAP-cAMP 结合位点 （也称CAP位点）
转录调控中，I → 阻遏蛋白 → 负调控 lac 操纵子模型
I
许多基因的表达还存在正调控机制
例如: E.coli 培养基中乳糖和葡萄糖共存时 → 只有葡萄糖被 利用 原因：CAP位点的正调控 • 葡萄糖缺少时 ，腺苷酸环化酶将ATP → cAMP， cAMP与CAP位点结合,此时启动子的进入位点才能 与RNApol结合 • 葡萄糖存在时，cAMP不能形成，没有CAP－cAMP 与CAP位点结合，启动子的RNApol进入位点不能结 合RNApol
转录(transcription):是指以DNA为模板，在依赖于DNA的
RNA聚和酶催化下，以4中rNTP（ATP、 CTP、GTP和UTP）为原料，合成RNA
的过程。 在有些病毒中，RNA也可以指导合成RNA。
若干基本概念
是基因表达的第一步，也是最关键的一步。 以Double Strand DNA中的一条单链作为转录模板 (杂交实验所证实)
2、 RNApol Ⅲ启动子结构
a、 下游启动子（内部启动子）
位于转录起始点的下游
可分为两类
5SRNA tRNA基因 b、 上游启动子 snRNA （ 1 型） （2 型）
内部启动子分为两类 均含两个短序列元件，中间由其他序列隔开
第一类： 含A框和C框 （5S rRNA基因）
第二类： 含A框和B框（tRNA基因、腺病毒VARNA基因） 间隔序列长短差异很大 ☻ 其中内部启动子起被 RNApolⅢ 识别的作用
起始过程结束→核心酶移动进入延伸过程
转录的起始过程
σ
核心酶
12～17bp
（β亚基）
3、 CAP-cAMP 结合位点 （也称CAP位点）
转录调控中，I → 阻遏蛋白 → 负调控 lac 操纵子模型
I
许多基因的表达还存在正调控机制
例如: E.coli 培养基中乳糖和葡萄糖共存时 → 只有葡萄糖被 利用 原因：CAP位点的正调控 • 葡萄糖缺少时 ，腺苷酸环化酶将ATP → cAMP， cAMP与CAP位点结合,此时启动子的进入位点才能 与RNApol结合 • 葡萄糖存在时，cAMP不能形成，没有CAP－cAMP 与CAP位点结合，启动子的RNApol进入位点不能结 合RNApol
转录(transcription):是指以DNA为模板，在依赖于DNA的
RNA聚和酶催化下，以4中rNTP（ATP、 CTP、GTP和UTP）为原料，合成RNA
的过程。 在有些病毒中，RNA也可以指导合成RNA。
若干基本概念
是基因表达的第一步，也是最关键的一步。 以Double Strand DNA中的一条单链作为转录模板 (杂交实验所证实)
2、 RNApol Ⅲ启动子结构
a、 下游启动子（内部启动子）
位于转录起始点的下游
可分为两类
5SRNA tRNA基因 b、 上游启动子 snRNA （ 1 型） （2 型）
内部启动子分为两类 均含两个短序列元件，中间由其他序列隔开
第一类： 含A框和C框 （5S rRNA基因）
第二类： 含A框和B框（tRNA基因、腺病毒VARNA基因） 间隔序列长短差异很大 ☻ 其中内部启动子起被 RNApolⅢ 识别的作用
2024年《分子生物学》全册配套完整教学课件pptx
2024/2/29
运输功能
如载体蛋白，血红蛋白等 ，在生物体内运输各种物 质。
免疫功能
如抗体蛋白，参与生物体 的免疫应答。
18
蛋白质的功能与调控
调节功能
如激素，生长因子等，调节生物 体的生长发育和代谢过程。
2024/2/29
储存功能
如植物种子中的贮藏蛋白，动物体 内的肌红蛋白等，储存能量和营养 物质。
个性化医疗
根据患者的基因信息，制定个 性化的治疗方案。
药物基因组学
预测患者对药物的反应和副作 用，指导合理用药。
30
基因治疗的原理与应用
基因治疗的原理
通过导入正常基因或修复缺陷基因， 从而治疗由基因突变引起的疾病。
遗传性疾病的治疗
如视网膜色素变性、腺苷脱氨酶缺乏 症等。
2024/2/29
癌症治疗
利用基因编辑技术，修复或敲除癌症 相关基因，抑制肿瘤生长。
基因表达调控的层次
基因表达调控可分为转录前调控、转录水平调控、转录后调控和翻 译水平调控等多个层次。
基因表达调控的意义
基因表达调控对于生物体的生长发育、代谢、免疫应答等生理过程具 有重要意义，同时也是疾病发生发展的重要因素。
2024/2/29
22
原核生物的基因表达调控
1 2 3
原核生物基因表达调控的特点
26
DNA损伤的修复机制
直接修复
针对某些简单的DNA损伤，如碱 基错配，可通过特定的酶直接进行 修复。
碱基切除修复
通过识别并切除受损碱基，再合成 新的DNA片段进行修复。
2024/2/29
核苷酸切除修复
针对较严重的DNA损伤，如嘧啶 二聚体，通过切除一段包含受损部
运输功能
如载体蛋白，血红蛋白等 ，在生物体内运输各种物 质。
免疫功能
如抗体蛋白，参与生物体 的免疫应答。
18
蛋白质的功能与调控
调节功能
如激素，生长因子等，调节生物 体的生长发育和代谢过程。
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储存功能
如植物种子中的贮藏蛋白，动物体 内的肌红蛋白等，储存能量和营养 物质。
个性化医疗
根据患者的基因信息，制定个 性化的治疗方案。
药物基因组学
预测患者对药物的反应和副作 用，指导合理用药。
30
基因治疗的原理与应用
基因治疗的原理
通过导入正常基因或修复缺陷基因， 从而治疗由基因突变引起的疾病。
遗传性疾病的治疗
如视网膜色素变性、腺苷脱氨酶缺乏 症等。
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癌症治疗
利用基因编辑技术，修复或敲除癌症 相关基因，抑制肿瘤生长。
基因表达调控的层次
基因表达调控可分为转录前调控、转录水平调控、转录后调控和翻 译水平调控等多个层次。
基因表达调控的意义
基因表达调控对于生物体的生长发育、代谢、免疫应答等生理过程具 有重要意义，同时也是疾病发生发展的重要因素。
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22
原核生物的基因表达调控
1 2 3
原核生物基因表达调控的特点
26
DNA损伤的修复机制
直接修复
针对某些简单的DNA损伤，如碱 基错配，可通过特定的酶直接进行 修复。
碱基切除修复
通过识别并切除受损碱基，再合成 新的DNA片段进行修复。
2024/2/29
核苷酸切除修复
针对较严重的DNA损伤，如嘧啶 二聚体，通过切除一段包含受损部
分子生物学Chapter 4 转录
σ σ70 σ32 σ54
Biological Process
general Heat shock N metabolism
Consensus Sequence
…TTGACA…… TATAAT…
…TCTCNCCCTTGAA…… CCCCATNTA…
…CTGGNA…… TTGCA…
RNA聚合酶其它亚基的功能
-10区
C G/A T initiation site
转录起点
上游 upstream
下游 downstream
原核生物的扩展启动子
（Extended Promoter）
Extended promoter:
Core promoter: Binding site for RNA polymerase UCE (Upstream control Element，上游控制元件; Up element, UP,上游
β’ : recognize and bind to the template un-specifically
σ: recognize and bind the template specifically
α: unwind the double-strand β: nucleotide’s binding during initiation and elongation
ρ– dependent
ρ factor: (1) Moves along the nascent RNA towards the transcription complex (2) Hydrolyzes the ATP to energize the moving
(3) Helicase
最新转录(transcription)是指以DNA为模板ppt课件
在真核生物细胞中，共有三类RNA聚合酶，即RNA 聚合酶I、II和III，分别负责三类基因的转录（表5 2）。分类的依据最早是根据它们从DEAE纤维素柱 上洗脱下来的先后顺序。但后来发现不同真核生物 的三种RNA聚合酶的洗脱顺序并不相同，于是采用 了根据对鹅膏蕈碱（α-amanitine）的敏感性不同来 分类的方法。
表5-2 真核生物的RNA聚合酶
酶
定位 转录产物 相对活性 对鹅膏蕈碱的敏感性
RNApol I 核仁 rRNA 20-40%
不敏感
RNApol II 核质 核RNA 10%
敏感
RNApol III 核质 tRNA 50-70% 不同种类敏感性不同
在细胞核中，RNA聚合酶I位于核仁，活性所占 比例最大，负责rRNA（5.8S、18S和28S）的 转录。由于rRNA占总RNA的比例最大，所以 RNA聚合酶I负责了大部分细胞RNA的转录。 RNA 聚合 酶 II 位 于 核质 ， 活性 所 占比 例 次于 RNA 聚 合 酶 I ， 主 要 负 责 不 均 一 核 RNA （heterogeneous nuclear RNA, hnRNA）和 mRNA前体的转录。RNA聚合酶III也位于核质， 活性所占比 例最小 ，负责 tRNA 、5SrRNA、 Alu序列和其他小RNA的转录。
3、RNA聚合酶III的启动子的结构
RNA聚合酶III转录5S rRNA、tRNA和部分snRNA的基 因。这三种基因的启动子的结构是不同的。因此，RNA 聚合酶III要想识别不同的启动子，必须和其他的辅助因 子共同作用。RNA聚合酶III的启动子可分为两类，识别 方式不同。5 S rRNA和tRNA基因的启动子位于转录起 始点的下游，称为内部启动子（internal promoter）。 内部启动子最先发现于非洲抓蟾的5 S rRNA基因。 SnRNA基因的启动子位于转录起始点的上游，和其他 基因的启动子比较相似。
分子生物学——转录
5′-pppG -OH + NTP → 5′-pppGpN - OH 3′ + PPi ′ ′ ′
转录起始复合物
RNApol (α2ββ′σ - DNA - pppGpN- OH 3′ α ββ′σ) ′
（二）转录延长
1. σ亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变 亚基脱落， 聚合酶核心酶变 构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前 与模板结合松弛，沿着 模板前 移； 2. 在核心酶作用下，NTP不断聚合， 核心酶作用下 作用下， 不断聚合， 不断聚合 RNA链不断延长。 链不断延长。 链不断延长 (NMP) n + NTP → (NMP) n+1 + PPi
• 在DNA分子双链上某一区段，一股链 分子双链上某一区段， 分子双链上某一区段 可转录，另一股链不转录； 可转录，另一股链不转录； • 模板链并非永远在同一单链上。 模板链并非永远在同一单链上。
聚合酶（ 二、RNA聚合酶（DDRP） 聚合酶 ）
1. 原核生物的 原核生物的RNA聚合酶 聚合酶 E.coli的RNA聚合酶是由四种亚基 的 聚合酶是由四种亚基 组成的六聚体（ ωσ） 组成的六聚体（ α2 β β′ ωσ）
TF II B
TF II H
DNA
转录 前 起 始 复 合 物
4. 拼板理论 拼板理论(piecing theory)
一个真核生物基因的转录需要3至 个 一个真核生物基因的转录需要 至5个 转录因子。转录因子之间互相结合，生成 转录因子。转录因子之间互相结合， 有活性和专一性的复合物，再与 有活性和专一性的复合物，再与RNA聚合 聚合 酶搭配而有针对性地结合、 酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基 因。
一、原核生物的转录过程
转录起始复合物
RNApol (α2ββ′σ - DNA - pppGpN- OH 3′ α ββ′σ) ′
（二）转录延长
1. σ亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变 亚基脱落， 聚合酶核心酶变 构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前 与模板结合松弛，沿着 模板前 移； 2. 在核心酶作用下，NTP不断聚合， 核心酶作用下 作用下， 不断聚合， 不断聚合 RNA链不断延长。 链不断延长。 链不断延长 (NMP) n + NTP → (NMP) n+1 + PPi
• 在DNA分子双链上某一区段，一股链 分子双链上某一区段， 分子双链上某一区段 可转录，另一股链不转录； 可转录，另一股链不转录； • 模板链并非永远在同一单链上。 模板链并非永远在同一单链上。
聚合酶（ 二、RNA聚合酶（DDRP） 聚合酶 ）
1. 原核生物的 原核生物的RNA聚合酶 聚合酶 E.coli的RNA聚合酶是由四种亚基 的 聚合酶是由四种亚基 组成的六聚体（ ωσ） 组成的六聚体（ α2 β β′ ωσ）
TF II B
TF II H
DNA
转录 前 起 始 复 合 物
4. 拼板理论 拼板理论(piecing theory)
一个真核生物基因的转录需要3至 个 一个真核生物基因的转录需要 至5个 转录因子。转录因子之间互相结合，生成 转录因子。转录因子之间互相结合， 有活性和专一性的复合物，再与 有活性和专一性的复合物，再与RNA聚合 聚合 酶搭配而有针对性地结合、 酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基 因。
一、原核生物的转录过程
分子生物学 第四章 RNA转录ppt课件
4.1 基本概念
● 基因表达的第一步
● 以D. S. DNA中的一条单链作为转录的模板 ●
在依赖DNA的RNA聚合酶的作用下 U，C G 配对的原则，合成RNA的极性方向为3’ → 5’, 而非模板单链
DNA的极性方向与RNA链相同，均为5’ → 3’.
(书写DNA序列时，仅写非模板序列，可不注明极性方向)
RNA polymerase (no NTP)
DNase digestion DNA
dissolve
+
DNA sequencing
Promoter region including
Sextama Box ; -35 site RNApol. loosely binding site RNApol. recognition site (R site) TTGAC (Sextama Box) Pribnow Box ; Initiation site ; -10 site RNApol. firmly binding site (B site) TATAAT (pribnow Box) +1 RNA transcriptional start point (I site) A/G
Brenner, Jacob & Meselson (1961)
Jacob. Monod
nonspecialized ribosomes that translate unstable RNAs called messengers (messenger RNA, mRNA)
messengers are independent RNAs bring genetic information from the genes to ribosomes
分子生物学-转录ppt课件
亚基
分子量
36512 150618 155613 70263
功能
决定哪些基因被转录 催化功能
结合DNA模板 辨认起始点
精选PPT课件
16
核心酶 (core enzyme) 全酶 (holoenzyme)
参与转录延伸
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参与转录起始
17
精选PPT课件
18
利福平和β亚基结合抑制 RNA聚合酶
精选PPT课件
5
目录
模板 原料 酶 产物
配对 引物
复制和转录的区别
复制
转录
两股链均复制 模板链转录（不对称转录）
dNTP
NTP
DNA聚合酶 RNA聚合酶（RNA-pol）
子代双链DNA mRNA，tRNA，rRNA （半保留复制）
A-T，G-C
A-U，T-A，G-C
需要 精选PPT课件
不需要 6
参与转录的物质
精选PPT课件
19
（三）真核生物的RNA聚合酶 （3种）
•均由多个亚基构成，抑制剂——鹅膏蕈碱（毒蘑 菇“死亡之伞”）
种类
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
转录产物
rRNA的前体45S mRNA前体hnRNA, tRNA, 5S rRNA
rRNA
lncRNA, piRNA, snRNA
miRNA
对鹅膏蕈碱 的反应
耐受
敏感
高浓度下敏感（ 中度敏感）
分类
依赖Rho (ρ)因子的转录终止 非依赖Rho因子的转录终止
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41
1. 非依赖 Rho因子的转录终止
DNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱 基序列，转录出RNA后，RNA产物形成特殊 的结构来终止转录，这种方式较普遍。
分子生物学--转录与转录后加工
完整版课件ppt
34
不依赖ρ因子的终止子:
• 简单终止子，又称内在终止子 （Intrinsic terminator）
• 转录终止不依赖任何辅助因子。 而依靠转录产物形成特殊的茎 环二级结构
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具有茎环结构
35
•有茎环结构，富含GC •茎环结构后有寡聚尿苷
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36
完整版课件ppt
31
σ循环:RNA聚合酶与启动子结合,使DNA局部熔 解,当转录延伸时, σ因子与核心酶分离,与其它 新的核心酶结合,起始新的转录事件.
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32
转录的终止
终止子（ terminator ）： 提供终止信号的DNA序列。
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33
不依赖ρ因子的终止子: E.coli有两类
依赖于ρ因子的终止子
43
转录因子（transcription factors）
Definition:
转录起始所需要的，而非RNA聚合酶 本身组分的任何蛋白质
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44
转录因子（transcription factors）
• Functions:
– Binding to DNA – Recognizing another factor – Recognizing RNA Pol – Incorporating into initiation complex
transcription and posttranscriptional processing
(转录和转录后加工)
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1
主要内容
• 转录
• 概述 • 原核生物RNA聚合酶 • 原核生物转录过程 • 真核生物转录特点 • 真核生物基因的启动子及转录起始复
分子生物学第四章遗传信息的传递941
真核生物转录单位为单顺反子真核基因转录产物为单顺反子即一个基因编码一条多肽链或rna链每个基因转录有各自的调节元件原核生物转录单位为多顺反子原核生物转录起始rnapolymerasemustrecognizewherewhichrnapolymerasesperformtasksdifferssomewhatbetweenbacteriaespeciallyimportantstepgeneexpressionbecausemainpointcellregulateswhichproteinswhatrate
© 2002 by Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walter.
basehydrogenU can base-pair by hydrogenbonding with A , basethe complementary basepairing properties described for DNA apply also to RNA (, G pairs with C, and A pairs with U). It is not uncommon, however, to find other types of base pairs in RNA: for example, G pairing with U occasionally.
Figure 6-6. RNA can fold into specific structures. RNA is largely single-stranded, but it often contains short stretches of nucleotides that can form conventional base-pairs with complementary sequences found elsewhere on the same molecule. These interactions, along with additional “nonconventional” base-pair interactions, allow an RNA molecule to fold into a three-dimensional structure that is determined by its sequence of nucleotides. (A) Diagram of a folded RNA structure showing only conventional base-pair interactions; (B) structure with both conventional (red) and nonconventional (green) base-pair interactions; (C) structure of an actual RNA, a portion of a group 1 intron (see Figure 6-36). Each conventional base-pair interaction is indicated by a “rung” in the double helix. Bases in other configurations are indicated by broken rungs.
© 2002 by Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walter.
basehydrogenU can base-pair by hydrogenbonding with A , basethe complementary basepairing properties described for DNA apply also to RNA (, G pairs with C, and A pairs with U). It is not uncommon, however, to find other types of base pairs in RNA: for example, G pairing with U occasionally.
Figure 6-6. RNA can fold into specific structures. RNA is largely single-stranded, but it often contains short stretches of nucleotides that can form conventional base-pairs with complementary sequences found elsewhere on the same molecule. These interactions, along with additional “nonconventional” base-pair interactions, allow an RNA molecule to fold into a three-dimensional structure that is determined by its sequence of nucleotides. (A) Diagram of a folded RNA structure showing only conventional base-pair interactions; (B) structure with both conventional (red) and nonconventional (green) base-pair interactions; (C) structure of an actual RNA, a portion of a group 1 intron (see Figure 6-36). Each conventional base-pair interaction is indicated by a “rung” in the double helix. Bases in other configurations are indicated by broken rungs.
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• G/C rich region that forms hairpins of varying lengths (7-20bp) in RNA
• G/C rich hairpin are followed by a run of U residues in RNA
Function
• G/C rich → transcription delay
4.3 Transcription Elongation 4.3.1 Transcription delay(转录过程的延宕dang）
l 模板DNA中G/C的存在
delay
l promoter clearance
elongation complex
TFII E, H, ATP, Negative-superhelix needed
● Rho factor be needed for termination
Function RNApol + NusA-protein
RNApol pausing 60’’ more or less
K, Rho
termination
or read-through
Rho-factor (ρ)
l Hexamer 55kd neutral l Contest RNA 3’-end with βfactor
被激活的基因的表达方式，其RNA能顺利延伸
RNApol II stop at 3’-end of gene 并表现为DRBS (5,6-2氯-1-β-D呋喃核糖苯并咪唑) (5,6-dichloro-1-β-D ribofuranosyl benzimidazole)
l 非进行型复合体（Non-processive complex）
l 3’-end 具有高亲和力结合的核蛋白质影响 l Silencer or DNA loop 结构的影响 l DNA分子的弯曲
形成系列 调节机制
以降低非生理性，非特异性的基因表达
延伸过程与两种transcription Complex 性质相关
l 进行型复合体 （processive complex）
the end of the transcript, that causes RNA polymerase to terminate transcription.
Rho-independent terminator (Intrinsic
terminator)
Structure
• Palindromic sequence
与 Rho(ρ)因子竞争RNA 3’-end 构成Holo Enzyme后，β因子含有 两个位点
I site (Rif S) ; E site (Rif R) ;
专一性地结合ATP or GTP 要求高浓度的ATP or GTP
对 NTP 非专一性结合
β’ 因子： 强碱性亚基
促使RNA pol与非模板链（sense strand）强结合
l ATPase-like, GTPase-like activity needs spacer of > 50 Nt
l 转录终止效率取决于紧随回文的下游序列 ---保证 RNA / DNA 具有一定松弛的结合力 ---过低的结合力→ 成为 Rho-independent terminator ---过高的结合力→ 引起 RNApol read-through ---各依赖 Rho 因子的终止子间的效率差异取决于 终止子区DNA / RNA 间结合力的差异
c) Rho helicase unwinds the RNA-DNA hybrid and releases the transcript.
受K酶抑制
Rho-dependent terminator
Structure l Palindromic sequence
l no G/C rich in palindrom but form loose hairpin in RNA
l palindromic sequence are not followed by poly A/T in DNA
未被激活的基因的表达方式 RNApol II pausing at 5’-end of gene，并表现为DRBR
--- 是对基因非激活转录的中止机制 --- 维持正常生理代谢进行的机制 --- 与转录启动复合体的非完整性有关（abortive TIC）
e.g. Drosophila hsp70 gene 非热激条件下，RNA pausing at +14 or +42
l RNApol II + TFII F（helicase）
Transcription
After 100 Nt
55kd TFII J stimulation elongation
4.3.2 Pre-mature termination of transcription
—— RNA pausing
由于核小体致密的结构
• RNA stem-loop & polyA/U →RNApol leave
• β’ inhibited by K factor → RNApol & DNA separ#43; NTP → RNA elongation
完成 NMP之间的磷酸脂键的连接
Editing
e.g. C-mycP2
Null
非激活转录
MELa I site
Pausing at +371 P
激活转录
MELa I factor
mRNA processing
4.4 Transcription termination
4.4.1 Termination in prokaryotes
Terminator: A sequence of DNA, presented at
Model of rho-dependent termination
a) Rho binds to the transcript and pursues the polymerase.
b) When the hairpin forms in the transcript, the polymerase pauses, giving Rho a chance to catch up.
• G/C rich hairpin are followed by a run of U residues in RNA
Function
• G/C rich → transcription delay
4.3 Transcription Elongation 4.3.1 Transcription delay(转录过程的延宕dang）
l 模板DNA中G/C的存在
delay
l promoter clearance
elongation complex
TFII E, H, ATP, Negative-superhelix needed
● Rho factor be needed for termination
Function RNApol + NusA-protein
RNApol pausing 60’’ more or less
K, Rho
termination
or read-through
Rho-factor (ρ)
l Hexamer 55kd neutral l Contest RNA 3’-end with βfactor
被激活的基因的表达方式，其RNA能顺利延伸
RNApol II stop at 3’-end of gene 并表现为DRBS (5,6-2氯-1-β-D呋喃核糖苯并咪唑) (5,6-dichloro-1-β-D ribofuranosyl benzimidazole)
l 非进行型复合体（Non-processive complex）
l 3’-end 具有高亲和力结合的核蛋白质影响 l Silencer or DNA loop 结构的影响 l DNA分子的弯曲
形成系列 调节机制
以降低非生理性，非特异性的基因表达
延伸过程与两种transcription Complex 性质相关
l 进行型复合体 （processive complex）
the end of the transcript, that causes RNA polymerase to terminate transcription.
Rho-independent terminator (Intrinsic
terminator)
Structure
• Palindromic sequence
与 Rho(ρ)因子竞争RNA 3’-end 构成Holo Enzyme后，β因子含有 两个位点
I site (Rif S) ; E site (Rif R) ;
专一性地结合ATP or GTP 要求高浓度的ATP or GTP
对 NTP 非专一性结合
β’ 因子： 强碱性亚基
促使RNA pol与非模板链（sense strand）强结合
l ATPase-like, GTPase-like activity needs spacer of > 50 Nt
l 转录终止效率取决于紧随回文的下游序列 ---保证 RNA / DNA 具有一定松弛的结合力 ---过低的结合力→ 成为 Rho-independent terminator ---过高的结合力→ 引起 RNApol read-through ---各依赖 Rho 因子的终止子间的效率差异取决于 终止子区DNA / RNA 间结合力的差异
c) Rho helicase unwinds the RNA-DNA hybrid and releases the transcript.
受K酶抑制
Rho-dependent terminator
Structure l Palindromic sequence
l no G/C rich in palindrom but form loose hairpin in RNA
l palindromic sequence are not followed by poly A/T in DNA
未被激活的基因的表达方式 RNApol II pausing at 5’-end of gene，并表现为DRBR
--- 是对基因非激活转录的中止机制 --- 维持正常生理代谢进行的机制 --- 与转录启动复合体的非完整性有关（abortive TIC）
e.g. Drosophila hsp70 gene 非热激条件下，RNA pausing at +14 or +42
l RNApol II + TFII F（helicase）
Transcription
After 100 Nt
55kd TFII J stimulation elongation
4.3.2 Pre-mature termination of transcription
—— RNA pausing
由于核小体致密的结构
• RNA stem-loop & polyA/U →RNApol leave
• β’ inhibited by K factor → RNApol & DNA separ#43; NTP → RNA elongation
完成 NMP之间的磷酸脂键的连接
Editing
e.g. C-mycP2
Null
非激活转录
MELa I site
Pausing at +371 P
激活转录
MELa I factor
mRNA processing
4.4 Transcription termination
4.4.1 Termination in prokaryotes
Terminator: A sequence of DNA, presented at
Model of rho-dependent termination
a) Rho binds to the transcript and pursues the polymerase.
b) When the hairpin forms in the transcript, the polymerase pauses, giving Rho a chance to catch up.