第四节 真核生物RNA转录后的加工修饰
分子生物学基础-RNA的生物合成和损伤修复
A-T，G-C
A-U，T-A，G-C
21
目录
第一个内容
参与转录的主要物质
The reagent of transcription
22
目录
一、转录模板
• 结构基因：能转录出RNA的DNA区段 • 不对称转录（asymmetric transcription）：
在DNA双链分子上，一股链可转录，另一股链 不转录
26
目录
DNA聚合酶在启动DNA链延长时需要引 物存在，而RNA聚合酶不需要引物就能 直接启动RNA链的延长。
RNA聚合酶和DNA的特殊序列——启动 子(promoter)结合后，就能启动RNA合成。
27
目录
核心酶 (core enzyme) 全酶 (holoenzyme)
28
目录
真核生物的RNA聚合酶
调控序列
结构基因
5
RNA-pol
3
3
5
30
目录
调控序列中的启动子是RNA聚合酶结合模 板DNA的部位，也是控制转录的关键部位。 原核生物以RNA聚合酶全酶结合到DNA的 启动子上而起动转录，其中由σ亚基辨认启 动子，其他亚基相互配合。
对启动子的研究，常采用一种巧妙的方法
即RNA聚合酶保护法。
31
茎环(stem-loop)/发夹(hairpin)结构
46
目录
RNA-pol
5
3
3
5
5pppG
茎环结构使转录终止的机理
• 使RNA聚合酶变构，转录停顿； • 使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。
47
目录
第三个内容 真核生物的转录过程
The Process of Transcription in Eukaryote
生物化学与分子生物学试题(含参考答案)
生物化学与分子生物学试题（含参考答案）一、单选题（共100题，每题1分，共100分）1.嘌呤核苷酸从头合成时，首先合成的核苷酸为:A、UMPB、AMPC、IMPD、XMPE、GMP正确答案：C2.由G→F-1，6-BP所消耗的ATP数是:A、1个B、2个C、3个D、4个E、5个正确答案：B3.各种细胞色素在呼吸链中的排列顺序是:A、c→c1→aa3→b→1/2 O2B、b→c1→c→aa3→1/2 O2C、c1→c→a→b→a3→1/2 O2D、b→a→a3→c1→c→1/2 O2E、a→a3→b→c1→c→1/2 O2正确答案：B4.关于酶的化学修饰的叙述，错误的是:A、化学修饰可使酶活性发生显著变化B、通常磷酸化作用使酶活性增加C、调节效率比变构调节高D、除磷酸化修饰，还有其他的化学修饰方式E、受激素的调控正确答案：B5.鸟氨酸循环启动阶段的限速酶是:A、精氨酸酶B、精氨酸代琥珀酸裂解酶C、精氨酸代琥珀酸合成酶D、鸟氨酸氨基甲酰转移酶E、氨基甲酰磷酸合成酶I正确答案：E6.活化能的概念指:A、底物和产物之间能量的差值B、活化分子所释放的能量C、温度升高时产生的能量D、分子由一般状态转变成活化状态所需能量E、以上都不是正确答案：D7.关于tRNA的结构，下列哪个是不正确的？A、分子中除含有A、U、C和G外，还含有稀有碱基B、是小分子量的RNAC、分子中某些部位的碱基相互配对，形成局部的双螺旋D、反密码环的中央三个核苷酸的碱基组成反密码E、5’端末端的三个核苷酸残基的碱基依次为CCA，该端有一个羟基正确答案：E8.CAP指的是:A、阻遏蛋白B、分解物基因活化蛋白C、血浆载脂蛋白D、脂酰基载体蛋白E、以上均不对正确答案：B9.关于别构调节正确的一项是:A、所有别构酶都有一个调节亚基和一个催化亚基B、别构酶的动力学特点不符合米曼动力学C、别构激活与酶被离子激活剂激活的机制相同D、别构抑制与非竞争性抑制相同E、是一种共价修饰调节正确答案：B10.内源基因的变异并不包括:A、基因重排B、基因扩增C、基因表达异常D、基因结构突变E、病原体基因侵入体内正确答案：E11.下列各项中通常不用于蛋白质组学研究的技术是:A、DNA芯片B、双向电泳C、蛋白芯片D、飞行质谱E、酵母双杂交正确答案：A12.大肠杆菌对紫外照射形成的损伤所进行的修复是:A、重组修复B、UvrABCC、SOS修复D、DNA甲基化修饰E、端粒酶正确答案：B13.tRNA在发挥其“对号入座”功能的两个重要部位是A、DHU环和反密码环B、DHU环和TΨC环C、氨基酸臂和反密码环D、氨基酸臂和DHU环E、TΨC环和反密码环正确答案：C14.经改造后常作为基因工程中载体的一组结构是:A、质粒、线粒体、噬菌体的DNAB、染色体、叶绿体、线粒体的DNAC、质粒、噬菌体、动植物病毒的DNAD、细菌、噬菌体、动植物病毒的DNAE、以上均不对正确答案：C15.核糖体A位功能是:A、接受游离氨基酸B、接受氨基酰—tRNAC、活化氨基酸D、催化肽键形成E、释放肽链正确答案：B16.DNA印迹分析正确的操作步骤是:A、样品制备→电泳分离→变性→转膜→预杂交→杂交→检测B、样品制备→电泳分离→转膜→变性→预杂交→杂交→检测C、样品制备→电泳分离→变性→预杂交→杂交→转膜→检测D、样品制备→变性→电泳分离→转膜→预杂交→杂交→检测E、以上均不对正确答案：A17.肝脏在脂类代谢中没有的功能是:A、使胆固醇转变生成胆汁酸B、生成酮体C、合成胆固醇D、利用酮体E、合成脂蛋白正确答案：D18.下列关于胆汁酸与胆固醇代谢的叙述哪项是错误的？A、在肝细胞内胆固醇转变为胆汁酸B、合成胆汁酸的前体是胆固醇酯C、肠道吸收胆固醇增加则胆汁酸合成量也增加D、胆固醇的消化、吸收与排泄均受胆汁酸盐的影响E、7-α羟化酶受胆汁酸的反馈调节正确答案：C19.如果双链DNA的胞嘧啶含量为碱基总含量的30%，则胸腺嘧啶含量应为:A、10%B、20%C、30%D、40%E、50%正确答案：B20.金属辅助因子的作用不包括:A、接连酶与底物的桥梁，便于酶对底物作用B、稳定酶分子空间构象和活性中心C、传递质子或一些基团D、作为酶活性中心的催化基团参与催化反应E、中和电荷，降低静电斥力正确答案：C21.与mRNA上AAU配对的反密码子是:A、GTTB、TTGC、CTTD、TTCE、AAG正确答案：A22.生物体内转运一碳单位的载体是:A、叶酸B、四氢叶酸C、硫胺素D、生物素E、维生素B12正确答案：B23.真核生物mRNA转录后的加工修饰不包括:A、5’端加帽子结构B、3’端加Poly(A)尾C、3’端加CCA尾D、切除相应的内含子序列E、连接相应的外显子序列正确答案：C24.下列方法中不是基因诊断的基本方法的是:A、DNA序列分析技术B、PCRC、原位杂交D、核酸分子杂交、PCR和DNA序列分析联合使用E、核酸分子杂交正确答案：C25.下列疾病中，目前已明确主要由基因突变引起的是:A、地中海贫血B、着色性干皮病C、镰刀状红细胞贫血D、痛风E、糖尿病正确答案：C26.下列关于糖的无氧氧化描述，正确的是:A、所有反应都是可逆的B、在胞液中进行C、净生成4分子ATPD、不消耗ATPE、终产物是丙酮酸正确答案：B27.可识别并切割特异DNA序列的是:A、限制性外切酶B、限制性内切酶C、非限制性外切酶D、非限制性内切酶E、DNA酶正确答案：B28.脱氧胸苷酸合成的直接前提是A、dUDPB、TMPC、dUMPD、UDPE、dUMP正确答案：C29.真核生物的45S rRNA经加工修饰后可生成:A、5.8S、18S和28S三种rRNAB、5S、18S和28S三种rRNAC、5.8S、16S和23S三种rRNAD、5.8S、18S和23S三种rRNAE、以上均不对正确答案：A30.清蛋白不具有的功能:A、营养作用B、抗体C、缓冲作用D、维持渗透压E、运输作用正确答案：B31.在体内氨中毒发生的根本原因是:A、肠道吸收氨过多B、氨基酸在体内分解代谢加强C、肾功能衰竭排出障碍D、合成谷氨酰胺减少E、肝功能损伤，不能合成尿素正确答案：E32.氮杂丝氨酸干扰核苷酸合成的作用点是:A、作为丝氨酸的类似物B、作为谷氨酸的类似物C、作为谷氨酰胺的类似物D、作为甘氨酸的类似物E、作为天冬氨酸的类似物正确答案：C33.血浆胶体渗透压主要取决于:A、血糖B、清蛋白C、血红蛋白D、无机盐E、球蛋白正确答案：B34.DNA的解链温度是指:A、DNA开始解链时所需的温度B、DNA完全解链时所需的温度C、A260nm开始升高时的温度D、A260nm达到最大值时的温度E、A260nm达到最大值的50%时的温度正确答案：E35.下列关于乳酸循环的描述。
真核mrna转录后加工的主要内容
真核mrna转录后加工的主要内容正文真核mrna转录后加工是真核基因表达中重要的一步，它决定了细胞活性和特性的复杂性。
最近，随着互联网等领域不断发展，对真核mrna转录后加工的研究也有了更深入的认识。
简言之，真核mrna转录后加工涉及一系列复杂的信号传导途径，从mrna翻译前处理，到mRNA翻译后修饰，再到mRNA特异性稳定性等。
据观察，它主要包括六个过程：加诊断分子、合成多肽链、催化翻译、质粒复制、密码子变换以及微核糖体处理等。
首先，加诊断分子，是在mrna翻译前处理的，它将一个或多个小分子吸附在mrna分子上，形成新的结构，如sno酶、cap酶等，来完成翻译活动的结构修饰。
其次，合成多肽链，就是以ribosomal rna为骨干合成新的肽链，以辅助mrna翻译，它能把酶和遗传信息连接起来，同时还能对mrna及翻译中间体进行结构表征，进而影响翻译活性。
再次，催化翻译，指的是发挥调控蛋白作用的翻译系统，它可以加速á-不义核苷的结合，其作用是通过修饰ribosomal rna来提高翻译的效率，减少mrna的能量开销。
此外，质粒复制也是很重要的，它可以对mrna的表达和翻译进行调控，同时又可以影响mrna的稳定性。
另外，密码子变换指的是核苷酸序列发生变异，使其适应不同的环境条件和其他一些外界因素。
最后，微核糖体处理，是指特异性翻译反应过程中微核糖体(ribonucleoprotein)的处理，它包括一系列步骤，如分级、修饰等，可以把翻译产物(蛋白质)和信使分子(mrna)联系起来。
总之，真核mrna转录后加工包含丰富的调控机制，起重要作用，在细胞表达过程中影响最终的细胞活性和特性，而随着互联网的发展，一系列研究也使其进一步提升，研究人员也有了更深入的认识。
分子生物学-名词解释中文
第十章DNA的生物合成一、遗传学的中心法则和反中心法则：DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白质分子，从而决定生物的表现型。
DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则。
但在少数RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA中。
因此，在这些生物体中，遗传信息的流向是RNA通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代；通过反转录将遗传信息传递给DNA，再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质，这种遗传信息的流向就称为反中心法则。
二、DNA复制的特点：1．半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制(semiconservative replication)。
DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M. Meselson 和F. Stahl 所完成的实验所证明。
2．有一定的复制起始点：DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。
在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。
3．需要引物(primer)：DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基（3'-OH）的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。
RNA引物的大小，在原核生物中通常为50～100个核苷酸，而在真核生物中约为10个核苷酸。
4．双向复制：DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复制。
但在低等生物中，也可进行单向复制。
5．半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。
以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为领头链(leading strand)。
生化课件第十六章 RNA的生物合成
复制和转录的区别
模板 原料 酶 产物
配对 引物
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 需要（RNA）
A-U，T-A，G-C 不需要
目录
第一节 模板和酶
Templates and Enzymes
可以增强对各种损伤的抵抗力. 如热、乙醇、亚砷酸钠、 缺血的预处理.
目录
三、模板上酶的辨认、结合
原核生物一个转录区段可视为一个转录单位，称 为 操 纵 子 (operon) ， 包 括 若 干 个 结 构 基 因 及 其 上 游 (upstream)的调控序列。
调控序列
结构基因
5
3
3
RNA-pol
目录
5′···GCAGTACATGTC ···3′ 3′··· c g t c a t g t a c a g ···5′
转录 5′···GCAGUACAUGUC ···3′
翻译
编码链 模板链
mRNA
N······Ala ·Val ·His ·Val ······C 蛋白质
转录生成的RNA链与编码链的碱基序列相似，以U取代T
目录
RNA聚合 酶保护法
目录
第二节 转录过程
The Process of Transcription
目录
大肠杆菌转录过程包括转录起始、延长、终止三步。 真核生物的转录，除延长过程相似外，起始、终止 都与原核生物有较多的不同。
目录
一、原核生物的转录过程
（一）转录起始
真核生物转录后的加工
1、核mRNA内含子剪接位点特征
内含子总是由GU开始，以AG结束，其规律称为GU-AG法则 （GU-AG rule) 或Chambon法则。
5´端剪接位点(供位)相邻的保守序列：5´-AG↓GUPuAGU-3´
分枝点保守序列：Py80NPy87Pu75APy95，其中A为百分之百保 守，且具有2′-OH。 3´端剪接位点(纳位)相邻的保守序列：5´-(Py)nNCAG-3´ mRNA前体正确剪接所必需的
剪接体解体与套索降解同步
4、具体的剪接机制
U1通过与 5´剪接点互补而结合
U2AF与 3´剪接点内含子结合
U2 识别并结合分支点 A ，并在 SF1 和 BBP 帮 助 下 使 内 含 子 的 5´端和 3´端带到一起
U4/U5/U6复合物与U1/U2结合
续上页
U1脱离
U4脱离，U6与U2间发生第一 次转酯反应，套索结构形成
第二次转酯反应，U2/U5/U6 与套索结构结合
成熟的mRNA释放
四、其他的内含子剪接方式
1、内含子的分类
根据基因的类型和剪接的方式，通常把内含子分为 四类。
I类：线粒体、叶绿体及低等真核生物细胞核的rRNA基因； II类：线粒体、叶绿体的mRNA基因； III类：大多数真核生物核mRNA的基因； tRNA内含子： tRNA基因。
第四节 真核生物转录后的加工
（Pre-RNA processing in Eukaryotes）
多数转录的初始产物无生物活性，在生物体内 进行加工处理后才具有生物活性。
转录后加工（ post-transcriptional processing）:
是指将各种前体RNA（Pre-RNA）分子加工 转变成有功能的、成熟的各种 RNA (mRNA ， rRNA或tRNA等) 的过程。
RNA转录后的加工
二、真核生物RNA修饰加工的主要方式：
pre-RNA
capping tailing splicing methylation editing
mature RNA
生物学意义;
l interrupted gene (interrupted RNA)
move introns as template (stop codon) (protein translation)
Man β- globin mRNA 5’-------UGCCUAAUAAA------------poly(A) 3’ -20
2、mRNA 3’端的加尾时间：
➢转录过程中暴露 出AAUAAA信号 后，核酸酶在该信 号下游约11－30个 碱基处进行切割。
➢polyA的长度一 般是50－200个碱 基左右。
•外显子较短(100~200bp)，内含子较长(1 kb)。
Hale Waihona Puke ➢剪接(RNA splicing)：内含子的去除和外显 子的连接过程就称为剪接或称为RNA 剪接。
➢不均一核RNA(heterogeneous nuclear, hnRNA) ：mRNA 的初始转录产物比成熟的 mRNA平均长度长，非常不稳定，序列的复 杂程度也非常高，称为不均一核RNA。
Rabbit α- globin mRNA 5’-------CUUUGAAUAAA-----------poly(A) 3’ -20
Rabbit β- globin mRNA 5’-------UGGCUAAUAAA-----------poly(A) 3’ -20
Man α- globin mRNA 5’-------CUUUGAAUAAA------------poly(A) 3’ -20
RNA转录
• 起始后, σ因子解离, β 和 β’ 亚基构象发生变化
2、 真核生物.
• 多种辅助因子的共同作用来保证这一转变
二、 延伸过程（原核生物）
★ 酶与产物RNA不解离
★
★ ★ ☻
底物NTP不断加到RNA链的 3’-OH 端
形成一个磷酸二酯键后，核心酶向前滑动 延伸位点不断地接受新的NTP，RNA链不断延伸 始终保持三元复合物的结构
Φ RNA-DNA杂交链也要求作旋转运动
旋转酶
第五节 转录的终止
Transcription termination
☆
终止过程： 酶停止添加底物→→释放RNA链→→酶解离
终止反应…杂合双链的氢键断裂，
…重新形成双螺旋，酶的解离。
☆
终止子：在转录的过程中，提供转录终止
信号的RNA序列
真正起终止作用的是RNA序列－－－与启动子不同
☆ Prok.和Euk. 都具有－－－－一种基因表达调控的手段
一、原核生物的终止子
RNApol Ⅱ
★
RNApol Ⅲ的转录起始
◎
两种内部启动子的转录起始需要三种辅助因子
TFⅢA TFⅢB TFⅢC
第四节 转录延伸
一、 起始到延伸的转变
★ 始于第一个磷酸二酯键的形成 ★ 伴随着DNA分子和酶分子构象的变化 1、原核生物. • 起始时， σ因子有利于β 和 β’亚基具有与DNA专一 性结合所要求的构象
（2） 核心酶 （Core Enzyme） • • 作用于转录的延伸过程（终止） 依靠静电引力与DNA模板结合（蛋白
质中碱性基团与DNA的磷酸根之 间）
•
非专一性的结合（与DNA的序列无关）
2α＋β
α 2 β ＋ β’
(完整版)RNA的修饰与加工
mRNA 3‘’端多聚腺苷酸化
切割多聚腺苷酸特异因子 （CPSF）与AAUAA序列结合
切割刺激因子（CstF）附 着在富GU区
中间有polyA聚合酶，核酸 内切酶（CF1/CF2),polyA 结合蛋白
12*48*33*2=38016
果蝇DSCAM基因产物的可变剪切
生物mRNA可变剪接的比例
• mRNA可变剪接生物学意义：
前体mRNA剪接中的两次转脂反应
异常的内含子剪切
1.外显子跳跃（exon skipping）
2ห้องสมุดไป่ตู้隐秘位点（cryptic splice site）
• 外显子剪接增强子 • 内含子剪接沉默子 • SR蛋白
两种剪接方式
果蝇性别决定基因系列可变剪接
3个基因成员：sxl tra dsx
果蝇性别决定基因系列可变剪接
III型（Group III）
某些原核生物RNA 细胞器RNA
孪生内含子（Twintrons） 细胞器RNA
前体tRNA内含子 古细菌内含子
真核生物核前体tRNA 不同RNA
------------------------------------------------------------------------------------
第六章 RNA的修饰与加工
• 第一节细胞中RNA组分 • 第二节mRNA的修饰与加工 • 第三节非编码RNA的修饰与加工 • 第四节细胞中mRNA的定位与降解
第一节细胞中RNA组分
非编码RNA（non-coding RNA）
核糖体RNA（rRNA):丰度最高（80%），参 与组成核糖体
生物化学资料：RNA转录后的修饰
EXON 1 EXON 3
pre-mRNA molecules
spliced in alternative ways
multiple variations of the mRNA
multiple variations of protein products
3.5 mRNA——RNA编辑
RNA editing
*Nucleotidyltransferases 核苷酸转移酶
2.3 Modification of Bases
Uridine 尿苷
Guanosine 鸟苷
Cytosine 胞苷
二氢尿苷
假尿苷
甲基化鸟苷
5－Methylcytosine（mC）
甲基化胞苷
2.4 Effects on function of tRNA
3.3.1 Outline
剪接的必需序列：
➢ 5’剪接部位共有序列：AGGUAAGU； ➢ 3’剪接部位共有序列：10个U或C的延伸+任意碱基+C，终止于AG； ➢ 3’剪接部位上游的嘧啶富含区。
3.3.2 Transesterification Reaction
第一步 转酯反应
Lariat，套索
Primary transcript
2.1 Outline
Mature tRNA
➢ 5’ cleavage ➢ 3’ cleavage ➢ CCA addition ➢ base modification ➢ splicing
Primary transcript
2.2 Process of Modification
Eukaryotic mRNA is extensively modified both co- and posttranscriptionally.
生物化学临床五年制教案—RNA的生物合成
生物化学临床五年制教案RNA的生物合成教学要求：1．掌握转录是RNA生物合成及信息流动的重要环节。
2．掌握转录的特点及三类RNA转录后的加工。
3．了解转录酶的特征。
4．熟悉核酶及其功能。
课时安排：总学时 4.0第一节原核生物转录的模板和酶1.0第二节原核生物的转录过程1.0第三节真核生物RNA的生物合成1.0第四节真核生物RNA的加工1.0重点：1．原核生物转录的模板和酶2．原核生物的转录过程3．真核生物RNA的加工难点：真核生物mRNA的加工中内含子的剪接方式、mRNA编辑。
教学内容：一、原核生物转录的模板和酶1．原核生物转录的模板2．RNA聚合酶全酶、核心酶3．RNA聚合酶结合到DNA的启动子上启动转录二、原核生物的转录过程1．转录起始转录起始复合物，开放转录复合体。
2．原核生物转录延长时蛋白质的翻译也同时进行。
3．转录终止依赖ρ因子、非依赖ρ因子两大类。
三、真核生物RNA的生物合成1．真核生物有三种DNA依赖性RNA聚合酶2．转录起始需要启动子、RNA聚合酶和转录因子的参与3．真核生物转录延长过程中没有转录与翻译同步的现象4．真核生物转录终止和加尾修饰同时进行四、真核生物RNA的加工1．真核生物mRNA的加工首尾修饰及剪接、内含子的其它剪接方式及功能、断裂基因、mRNA编辑。
2．真核前体rRNA的加工3．真核生物前体tRNA的加工包括把核苷酸的碱基修饰为稀有碱基。
中、英文专业词汇：DNA dependent RNA polymerase依赖DNA的RNA聚合酶coding strand编码链template strand模板链core enzyme核心酶holoenzyme全酶operon操纵子promoter启动子Pribnow box Pribnow盒transacting factor反式作用因子transcriptional factor转录因子stern loop茎环hairpin发夹primary transcripts初级转录产物post-transcriptional modification转录后修饰hetero-nuclear RNA hnRNAsmall nuclear RNA snRNAsplit gene断裂基因exon外显子intron内含子self splicing自我剪接思考题：1．试比较原核生物与真核生物RNA聚合酶有何区别？2．试举例说明什么是mRNA编辑？3．试小结真核生物mRNA的加工过程。
RNA转录后的加工与修饰
第二节RNA转录后得加工与修饰不论原核或真核生物得rRNAs都就是以吏为复朵得初级转录木形式被合成得，然后再加I：成为成熟得RNA分子。
然而绝大多数原核生物转录与翻译就是同时进行得.随着mRNA开始得DNA上合成，核蛋白体即附着在mRNA上并以其为模板进行蛋白质得合成.閃此原核细胞得mRNA并无特殊得转录后加匸过程，相反,真核生物转录与翻译在时间与空间上就是分天得，刚转录出來得mRNA就是分子很大得前体，即核内不均-RXAo hnRNA分子中大约只有10弔得部分转变成成熟得mR\A,其氽部分将在转录后得加匸过程中被降解掉。
(-)mRNA得加工修饰廉核生物中转录生成得mRNA为参顺反子.即几个结构基因，利用共同得启动子与共同终止信号经转录生成一条mRNA,所以此mR'A分子编码几种不同得蛋白质。
例如乳糖操纵子上得Z、Y及A基I大I,转录生成得mRNA可鋪译生成三种的，即半乳糖昔酶,透过酶与乙酰基转移酶.原核生物中没有核模，所以转录与翻译就是连续进行得，往往转录还未完成，翻译已经开始「因此原核生物中转录生成得mRNA没有特殊得转录后加工修饰过程。
真核生物转录生成得mRNA为单顺反子,即一个mRNA分子只为一种蛋白质分子编码。
真核生物mRNA得加工修饰，主要包括对5'端与3'端得修饰以及对中间部分进行剪接。
1•在5’瑞加帽成熟得真核生物mRNA,其结构得5'端都有一个m7G-PPNmN结构，该结构被称为甲基鸟昔得帽子。
如图17・9所示。
鸟昔通过5’ -5’焦磷酸键与初级转录物得5’端相连°为鸟昔上第7位碳原子被甲基化形成m7G-PP、mN时，此时形成得帽子被称为“帽0”，如果附MG-PPXmN外，这个核糖得第“2”号碳上也甲基化，形成m7G-PPNm，称为“帽如果5’末端N1与N2中得两个核糖均甲基化，成为m7 G-PPNmPNm 2,称为“帽2” o 从真核生物帽子结构形成得复杂可以瞧出，生物进化程度越痈，其帽子结构越复朵。
RNA的合成与加工
RNA的生物合成（转录）
RNA Biosynthesis（Transcription）
本章主要内容
转录 RNA转录后的加工成熟 真核生物转录后的加工成熟 原核生物转录后的加工成熟 催化活性RNA的发现
RNA合成方式
在生物界，RNA合成有两种方式：一是DNA 指导的RNA合成，此为生物体内的主要合成 方式。
ρ结合上来追赶 RNApol ρ追赶上来 （暂停） ρ与RNApol相 互作用使杂交链 解链
ρ
终止子
（五）DNA模板上的启动子
RNA聚合酶结合模板DNA的部位叫启动子（promoter）, 是20-200个碱基的特定顺序。 原核生物起始区域的共同序列
-10顺序：TATAAT一致性序列（Pribnow box）是双 螺旋打开形成起始复合物的区域 -35顺序：TTGACA一致性序列,是RNA-pol对转录起 始的辨认位点
3、延长 在转录泡上进行
4、转录终止
RNA聚合酶在DNA模板上遇到终止结构，停顿下来 不再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下 来，核心酶脱落，转录终止。
转录终止有两种形式：不依赖于ρ因子的终止和 依赖于ρ因子的终止
IR
不 依 赖 于 因 子 的 终 止
IR
茎部富含GC
ρ
依 赖 于 因 子 的 终 止
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
RNA转录后的加工与修饰
第二节RNA转录后的加工取建饰之阳早格格创做不管本核或者真核死物的rRNAs皆是以更为搀纯的初级转录本形式被合成的，而后再加工成为老练的RNA分子.然而绝大普遍本核死物转录战翻译是共时举止的，随着mRNA开初的DNA上合成，核蛋黑体即附着正在mRNA 上并以其为模板举止蛋黑量的合成，果此本核细胞的mRNA并不特殊的转录后加工历程，差同，真核死物转录战翻译正在时间战空间上是分天的，刚刚转录出去的mRNA是分子很大的前体，即核内不均一RNA.hnRNA分子中约莫惟有10%的部分转形成老练的mRNA，其余部分将正在转录后的加工历程中被落解掉.（一）mRNA的加工建饰本核死物中转录死成的mRNA为多逆反子，即几个结构基果，利用共共的开用子战共共终止旗号经转录死成一条mRNA，所以此mRNA分子编码几种分歧的蛋黑量.比圆乳糖把持子上的Z、Y及A基果，转录死成的mRNA可翻译死成三种酶，即半乳糖苷酶，透过酶战乙酰基变化酶.本核死物中不核模，所以转录取翻译是连绝举止的，往往转录还已完毕，翻译已经开初了，果此本核死物中转录死成的mRNA不特殊的转录后加工建饰历程.真核死物转录死成的mRNA为单逆反子，即一个mRNA分子只为一种蛋黑量分子编码.真核死物mRNA的加工建饰，主要包罗对付5’端战3’端的建饰以及对付中间部分举止剪交.1．正在5’端加帽老练的真核死物mRNA，其结构的5’端皆有一个m7GPPNmN结构，该结构被称为甲基鸟苷的帽子.如图179所示.鸟苷通过5’5’焦磷酸键取初级转录物的5’端贯串.当鸟苷上第7位碳本子被甲基化产死m7GPPNmN时，此时产死的帽子被称为“帽0”，如果附m7GPPNmN中，那个核糖的第“2”号碳上也甲基化，产死m7GPPNm，称为“帽1”，如果5’终端N1战N2中的二个核糖均甲基化，成为m7GPPNmPNm2，称为“帽2”.从真核死物帽子结构产死的搀纯不妨瞅出，死物进化程度越下，其帽子结构越搀纯.图179Posttranscriptional modification of mRNa showing the 7methylguanosine cap and polyA tail.真核死物mRNA 5’端帽子结构的要害性正在于它是mRNa 搞为翻译起初的需要的结构，对付核糖体对付mRNA的辨别提供了旗号，那种帽子结构还大概减少mRNA的宁静性，呵护mRNa 免遭5’中切核酸酶的攻打.2．正在3’端加尾大普遍的真核mRNA 皆有3’端的多散尾巴（A)，多散（A)尾巴约莫为200bp.多散（A)屠巴不是由DNA编码的，而是转录后正在核内加上去的.受polyA散合酶催化，该酶能辨别，mRNa 的游离3’OH端，并加上约200个A残基.连年去已知，正在大普遍真核基果的3’一端有一个AATAA序列，那个序列是mRNa 3’端加polyA尾的旗号.靠核酸酶正在此旗号下游1015碱基中切断磷酸二酯键，正在polyA散合酶催化下，正在3’OH上逐一引进100200个A 碱基.闭于polyA尾巴的功能问题纵然通过极其广大的探索，然而还不真足收会.有人推测polyA大概取mRNA从细胞核转收到细胞量有闭，然而是相称数量，的不polyA屠巴的mRNA如组蛋黑mRNA，也照样通过核膜加进细胞量.另有人认为那种结构对付真核mRNA的翻译效用具备某种效用，并能宁静mRNA结构，脆持一定的死物半衰期.3.mRNA前体（hnRNA）的拼交本核死物的结构基果是连绝编码序列，而真核死物基果往往是断裂基果，即编码一个蛋黑量分子的核苷酸序列被多个拔出片断所隔开，一个真核死物结构基果中内含子的数量，往往取那个基果的大小有闭，比圆胰岛素是一个很小的蛋黑量，它结构基果惟有二个内含子，而有些很大的蛋黑量，它的结构基果中不妨有几十个内含子.通过搀纯的历程后，切去内元，将有编码意思的核苷酸片段（Extron 中元也喊中隐子）连交起去（图1710）.图1710Primary polymerase 11transcript of a eukaryote gene showing (a)introns after capping and addition of polyA tail.(b)Excision of introns to form the mature mRNA is calledsplicing.真核死物的结构的基果中具备可表黑活性的中隐子，也含有无表黑活性的内含子，然而内含子序列下是偶尔思的，越去越多的真验道明有许多基果中的内含子介进基果表黑调控，正在转录时，中隐子及内含子均转录到hnRNA 中.正在细胞核中hnRNA举止剪交效用，最先正在核酸内切酶效用下剪切掉内含子；而后正在连交酶效用下，将中隐子各部分连交起去，而形成老练的mRNA，那便是剪交效用，也有少量基果的hnRNA不需举止剪交效用，比圆α搞扰素基果，图1711以卵浑蛋黑基果为例，介绍一个典型的转录及加工历程.图1711卵浑蛋黑基果转录及加工历程图中中隐现以1、2、3、4……表示，内含子以A、B、C、D…表示mRNA的拼交，需要正在拼交部位有供拼交识别的守旧性强的普遍程序，通过对付100多种真核细胞基果的分解，创制中元战内元拼交部位部分碱基程序有一定的程序（睹表174）.表17－4含有内元的转录产品其拼交处的碱基程序表中划线的碱基对付拼交辨别有要害效用，如将兔的β珠蛋黑的拼交部位的GT改为AT后，拼交反应即受到效用.mRNA前体拼体制图1712The RNA splicing mechanism.RNA splicing iscatalyzed by a spliceosome formed from the assembly ofU1,U2,U5,and sn RNPs(shown as green circles )plus other components (not shown).After assembly of the spliceosome ,the reaction occures in two speps:in step 1the branchpoint Anucleotide in the intron sequence,which is located colse to the 3'splice site ,attacks the 5'splice site and cleaves it;the cut 5'end of the intron sequence thereby becomes covalently linked to this A nucleotide,forming the branched nucleotide shown in Figure 855.In step 2 the 3'OH end of the first exon sequence,which was created in the first step,adds to the beginning of the second exon sequence,cleqving the RNA molecule at the 3'splice site;the two exon sequences are thereby joined to each other and the intron sequence is released ad a ribosone.These splicing reactions occur im the nucleus and gengerate mRNa molecules fromprimary RNA transcripts (mRNA precursor molecules).mRNA拼交反应需要有核内小分子RNA介进它们取蛋黑量产死的复合物称为小核糖核蛋黑颗粒，SnRNA分别被命名为U1,U2,U3,U4,U5,战U6RNA.SnRNA中的U2RNA由取内元左端拼交部位附近的UACUAA程序下度互补，产死一个环状结构，由特定的酶去辨别切除该环状结构，完毕拼交历程，如图1712所示.图1713Mechanim of mRNa splicing.Note that,for clarity,the process is shown in two stages;energy is not required for theprocess since transesterification reactions are involved.真核死物 mRNA前体正在剪交历程中，还不妨产死套索样的结构，正在内含子序列中常有一个分收部位的腺苷酸残基，它的2’OH不妨自动攻打内含子5’端取中隐子1连交的磷酸二酯键，切开了中噗子1，而腺苷酸本去已有3’，5’磷酸二酯键贯串的二个相邻的核苷酸残基，加上此3’，5’磷酸二酯键连交后，正在腺苷酸处出现了一个套索，已被切下的中隐子1的3’OH攻打内含子3’终端取中隐子2之间的3’，5’磷酸二酯键，键断裂后，内含子以套索的形式被节下去，此时中隐子1战中隐子2不妨连交起去（图1713）.不管拼交历程怎么样，拼交必须极为透彻，可则会引导遗传疑息传播障碍，合成的蛋黑量大概丧得其平常的功能.尔国北圆广天里区是β天中海贫血的下收区，那是由于β珠蛋黑链的合成受到部分或者真足压制所引起的一种血黑蛋黑病.真验标明β珠蛋黑基果元1中核苷酸的面突变改变了平常拼交部位的碱基程序，截止制成过得部位的拼交.加工老练的mRNA虽能翻译，然而产品不是平常的β珠蛋黑，截止引起血黑蛋黑级结媾战功能的改变.（二）rRNA转录后加工本核死物rRNA转录后加工，包罗以下几圆里：①rRNA前体被大肠杆菌RNaseⅢ,RNaseE等剪切成一定链少的rRNA分子；②rRNA正在建饰酶催化下举止碱基建饰；③rRNA取蛋黑量分离产死核糖体的大、小亚基（睹图1714）图1714大肠杆菌rRNA前体的加工真核死物rRNA前体比本核死物大，哺乳动物的初级转录产品为45s，矮等真核死物的rRNA前体为38s，真核死物5sRNA前体独力于其余三种rRNA的基果转录（图1715).图1715真核死物rRNA前体的加工真核死物rRNA前体中含有拔出程序，rRNA前体要产死老练的rRNA，需要通过拼交反应.比圆，四膜虫的rRNA 前体的拼交是一种无酶催化的自动拼交历程.四膜虫基果组内，26srRNA编码的天区内有413bp的拔出程序.该插搁序列不妨不必耗能量从rRNA前体中被撤除.用SDS煮沸战用蛋黑酶中理等损害酶活性办法，皆不克不迭损害拼交活性，然而反应中Mg2+战鸟嘌呤核苷酸是必正在的.用32PGTP举止逃踪真验标明，起初历程是GTP正在拔出程序5’端爆收亲核反应，共时GMP取5’端切面的切除段产死磷酸二酯键并使本RNA断开.第二步是5’切面的中元3’O H 取3’切面的中元5’P共价连交，赢得老练的rRNA，被切除部分终尾环化，产死一个环状结构，共时从5’端去掉一个15核苷酸啐片.结余部分连交成399核苷酸的环状产品，再通过几步，终尾切下一个19个核苷酸的线性内含子序列即L19，它具备催化活性，上头的剪交效用，是由内含子自己的催化本量决断的（图1716）.图1716四膜虫rRNA前体的自尔剪交那种rRNA的自己剪交反应给人们一个提示：即RNA 分子也有酶的催化活性.那背酶的化教真量是蛋黑量那一保守观念提出了挑拨.那种有酶催化活性的RNA分子命名为Ribozyme.T.Cech战S.Altman各自分别创制RNA具备催化效用，他们的创制对付于相识死命举止历程有要害意思.很大概正在本初死掷中，RNA所催化的断裂一连交反应是最早出现的催化历程.为此，他们共共赢得了1989年Nobel化教奖.从大普遍Ribozymw的结构中创制一些特性，比圆：锤头状结构的RNA分子有13个守旧的核苷酸序列，如果它们中的碱基改变会使那种催化活性得去效用.根据那种特片，科教家们正在体中出计并人为合成那种RNA分子，用于抗肿瘤及抗病毒的真验中（图1717）.图1717锤头结构模式图（三）tRNA转录后的加工建饰本核死物战真核死物刚刚转录死成的tRNA前体普遍无死物活性，需要举止①剪切战拼交②碱基建饰③3’OH连交ACC结构（图1718）.图1718tRNA前体的加工①tRNA前体正在tRNA剪切酶的效用下，切成一定正在小的tRNA分子.大肠杆菌RNase P可特同剪切tRNA前体的5’旁程序，果此，该酶被称为tRNA5’老练酶.除了RNaseP 中，tRNA前体的剪切尚需要一个3’核酸内切酶，那可将tRNA前体3’端的一段核苷酸序列切下去.别的RNaseD是tRNA3’端老练酶.连年去的钻研标明大肠杆菌RNaseP是一种非常特殊的酶分子，它是由RNA战蛋黑量组成，迩去创制RNAaseP分子中的RNA部分正在某些条件下，不妨单独天催化tRNA前体的加工老练，那个创制战四膜虫tRNA 能自尔拼交被认为是近十年去死化范围内最令人饱舞的创制之一.道明RNA分子确具备酶的催化活性.通过剪切后的tRNA分子还要正在拼交酶效用下，将老练tRNA分子所需的片段拼起去.②老练的tRNA分子中有许多的密有碱基，果此tRNA正在甲基变化酶催化下，某些嘌呤死成甲基嘌呤如A→mA,G→mA.有些尿嘧啶还本为单氢尿嘧啶.尿嘧啶核苷转化不假尿嘧啶核苷.某些腺苷酸脱氨基为成为次黄嘌呤核苷酸（Ⅰ）③3’终端加上CCA：正在核苷酸变化酶效用下，3’终端取消各别碱基后，换上tRNA分子统一的CCAOH终端，完毕tRNA分子中的氨基酸臂结构.。
RNA的转录后加工分子生物学
• 催化或协助催化剪接 和连接反应。
U2AF (U2 auxiliary factor), recognizes the polypyrimidine (Py) tract/3' splice important in splicing
• What rules ensure that recognition of splice sites is restricted so that only the 5’and 3’ sites of the same intron are spliced?
外显子遗漏
The first guard mechanism
• 5 种核内小RNA（ snRNA） ：U1，U2，U4，U5，U6 （序列中富含U） • 与蛋白质形成 RNA-protein 复合物称为小的核内核糖核蛋白 (snRNP）。 • AG前一位核苷酸可以影响剪切效率：CAG=UAG>AAG>GAG
The snRNPs 在剪接中 有3个功能：
• 识别5' 剪接位点和分 支点;
Alternative Splicing Is Regulated by Activators and Repressors
• ESE: exonic splicing enhancer • ISE: intronic splicing enhancer • ESS: exonic splicing silencer • ISS: intronic splicing silencer
正常情况
外显子遗漏
外显子延伸
内含子保留
可变剪接
肌钙蛋白T
两种抗原的比例因剪接相关蛋白SF2/ASF的表达水平而不同。SF2/ASF is an SR protein, when abundant, this protein directs the machinery to favor use of the closest 5' splice site.
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一、mRNA的转录后加工 1．加帽(adding cap)：即在mRNA的5‘-端加上 m7GTP的结构。 发生在细胞核内，即HnRNA即可进行加帽。 加工过程首先是在磷酸酶的作用下，将5'-端的磷 酸基水解，然后再加上鸟苷三磷酸，形成GpppN 的结构，再对G进行甲基化。
2．加尾(adding tail)：
o过程在细胞核内完成，首先由核酸外切 酶切去3'-端一些过剩的核苷酸，然后再 加入polyA。 *、polyA结构与mRNA的半寿期有关。
3．剪接（splicing)：
o 真核生物中的结构基因基本上都是断裂基因。 o 结构基因中能够指导多肽链合成的编码顺序被
❖ 主要有以下几种加工方式： ❖ 切断。 ❖ 剪接。 ❖ 化学修饰。
三、rRNA的转录后加工
四膜虫前rRNA的自身剪接
称为外显子。 o 而不能指导多肽链合成的非编与构
成的核蛋白体参加，通过形成套索状结构而将 内含子切除掉。
• 4．内部甲基化： • 由甲基化酶催化，对某些碱基进行甲基化处理。
真核生物mRNA的转录后加工修饰
二、tRNA转录后加工的方式