RNA和RNA组学研究进展

(A) Interaction of E-tRNA with the ribosome. (B) Secondary structures of 16S and 23S rRNA, showing molecular contacts with A-tRNA (gold), P-tRNA (orange), and E-tRNA (red)
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Center for Molecular Biology of RNA, Sinsheimer Laboratories, University of California at Santa Cruz, Santa Cruz, CA 95064, USA. 2 Berkeley Center for Structural Biology, Physical Biosciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720, USA. 3 Whitehead Institute, Cambridge, MA 01242, USA.
非编码RNA的名称与缩写符号
Noncoding RNAs (ncRNAs) in eukaryotes Small RNA (sRNA) in bacteria Small nuclear RNAs (snRNAs) Small nucleolar RNAs (snoRNAs) MicroRNA(miRNA) Small temporal RNAs(stRNAs) Small interferi来自百度文库g RNAs(siRNAs) RNA interference (RNAi) Guide RNAs(gRNAs) tRNA/mRNA: tmRNA
DNA RNA
蛋白质
基因组学 RNA组学
蛋白质组学
蛋白质编码基因数量
人： 酿酒酵母： 假单孢菌： 30,000 6,200 5,500
果蝇和线虫：12,000-14,000
2倍
2倍
人和鼠的蛋白质编码基因99%是共同的。 人个体间单倍体基因组的碱基差异300万个，其中1
万个（0.3%）出现在蛋白质编码基因中，且绝大多
Science. 2000. 289:905-919.
Nenad Ban,1* Poul Nissen,1* Jeffrey Hansen,1 Peter B. Moore,1, 2 Thomas A. Steitz1, 2, 3
1
Department of Molecular Biophysics & Biochemistry, and 2 Department of Chemistry, Yale University, and 3 Howard Hughes Medical Institute, New Haven, CT 06520-8114, USA. * These two authors contributed equally to this work.
数存在于第3字母。98%转录物是非编码蛋白RNA。
RNA的种类及主要功能
Ribosomal RNAs (rRNAs): translation Transfer RNAs (tRNAs): translation Messenger RNAs (mRNAs): protein template Noncoding RNAs(ncRNAs): various types and functions
Structure and location of the Rpb3/10/11/12 subassembly
Structure and location of Rpb5, Rpb6, Rpb8, and Rpb9
Surface charge distribution and factor binding sites
A. 直接配对 B. 模拟其他核 酸结构 C. 形成RNA-蛋 白质复合物
ncRNA(red)的各种作用方式
Comparison of the prokaryotic and proposed eukaryotic genetic operating systems
蛋 多白 域质 的延 相伸 互入 作 用 和 RNA
The Structural Basis of Ribosome Activity in Peptide Bond Synthesis
Science. 2000. 289:920-930.
Poul Nissen,1* Jeffrey Hansen,1* Nenad Ban,1* Peter B. Moore,1, 2 Thomas A. Steitz1, 2, 3
RNA和RNA组学（RNomics) 研究进展
Reference: An expanding universe of noncoding RNA. 2002. Science. 296:1260-1263 (www.sciencemag.org) Glimpses of a tiny RNA world. 2001. Science. 294:797-799. Non-coding RNAs: the architects of eukaryotic complexity. 2001. EMBO Reports. 2(11):986-991. (emboreports.oupjournals.org)
Proposed path for straight DNA in an initiation complex
Sequence identity between RNA polymerases
A conserved RNA polymerase core structure
非编码RNA的结构与功能
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Department of Molecular Biophysics and Biochemistry and 2 Department of Chemistry, Yale University, and 3 Howard Hughes Medical Institute, New Haven, CT 06520-8114, USA. * These authors contributed equally to this work.
Science. 2001. 292:883-896.
Marat M. Yusupov,1* Gulnara Zh. Yusupova,1* Albion Baucom,1 Kate Lieberman,1 Thomas N. Earnest,2 J. H. D. Cate,3 Harry F. Noller1
Conserved nucleotides in the peptidyl transferase region with bound CCdA-p-Puro
肽 基 转 移 酶 活 性 位 点 的 催 化 装 置
多 肽 的 出 口 通 道
Crystal Structure of the Ribosome at 5.5 Å Resolution
小鼠脑 组织匀浆 总RNA 8%PAGE
回收50-110nt(fractionI)和110-500nt(fractionII) Poly(A)聚合酶加C尾 PCR 小RNA 高密度阵列 cDNA pSPORT1
杂交除去高丰度、已知的
未杂交的cDNA测序
详见：http://exppc01.uni-muenster.de/expath/snmrnas.htm
Department of Structural Biology, Stanford University School of Medicine, Stanford, CA 94305-5126, USA.
Refined Pol II structure
Structure of Rpb1
(A to D) Structure of Rpb2
Electron density of tRNAMetf bound to the P site of the 70S ribosome, at 5.5 Å resolution
70 核 糖 体 的 结 构
S
Secondary and tertiary structures of 16S, 23S, and 5S rRNAs
mRNA、tRNA、rRNA的功能
多聚核糖体的电镜和示意图
原核生物核糖体的大亚基和小亚基
原 核 和 真 核 生 物 的 核 糖 体
原核和真核生物核糖体的装配
原核和真核生物的转录和翻译过程
核糖体的解聚与重新装配
蛋白质的翻译过程
翻译过程中的转位
翻译过程的终止
基 因 的 三 联 密 码 表
克隆ncRNA的方法
计算机分析法 基因克隆法 蛋白质-RNA分离法
计算机分析法
大致过程：利用计算机软件从已知基因组序
列中寻找基因间区中的snoRNA序列，然后
模拟其高级结构，设计引物扩增其序列和克
隆，或人工合成其序列，测定其功能。
存在的问题：未分析mRNA、rRNA和蛋白
质编码基因中的反义链。
小RNA的克隆和鉴定
肽基转移酶底物和类似物的化学结构
氧：红 磷：黄 氮：兰 碳：绿 底物：灰
底物类似物的相位电子密度图
A-和P-位点结合的组合模型
23S\5S rRNA、蛋白质和组合CCA的填空模型
域5活性位点区的立体图
The closest approach of polypeptides to the peptidyl transferase active site marked by the Yarus inhibitor, CCdA-p-Puro
Structural Basis of Transcription: RNA Polymerase II at 2.8 Ångstrom Resolution
Science. 2001. 292:1863-1876.
Patrick Cramer,* David A. Bushnell, Roger D. Kornberg
Conformational differences between rRNAs in 70S ribosomes and 30S and 50S subunits
亚基间桥
亚 基 间 桥 （ 续 ）
tRNA-ribosome interactions
Two views of the A-tRNA anticodon stem loop bound to its codon in the 30S subunit A site
存在问题：基因的特异时空和瞬时表达
蛋白质-RNA复合物分离法
分离蛋白质- RNA复合物，除去蛋白质，纯
化RNA分子，反转录成cDNA，克隆，测序，
结果分析。 所得RNA的cDNA克隆必须进行Northern杂交， 以确认其转录物大小是否相符。
Noncoding RNA functions and involving in processes
核 糖 体 的 电 子 密 度 图
核糖体大亚基旋转花冠图
23S rRNA的二级结构
核糖体大亚基RNA的四级和二级结构
核糖体大亚基RNA的四级和二级结构（续）
23S rRNA的保守和扩展序列
大 亚 基 核 糖 体 蛋 白 质 骨 架 结 构
核 糖 体 大 亚 基 表 面 的 蛋 白 质
三 联 密 码 子 按 简 并 性 排 列
中 参 的与 识氨 别酰 因 子 tRNA 合 成 酶
tRNA
酵 母 丙 氨 酸 的 一 级 结 构
tRNA
tRNA的氨酰化反应
tRNA 的 氨 酰 化 反 应
The Complete Atomic Structure of the Large Ribosomal Subunit at 2.4 Å Resolution
Four mobile modules of the Pol II structure
Active center. Stereoview from the Rpb2 side toward the clamp
RNA exit and Rpb1 COOH-terminal repeat domain (CTD)