第二节 真核生物转录

CTD:RNA聚合酶β亚基羧基末端的结构域
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TAFIIs: TBP-Associated Factors II
TBP: TATA-Binding Protein
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二 、真核生物转录的基本过程

转录起始 转录延伸 转录终止
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（一）转录起始
真核生物和原核生物的 RNA-pol种类不同
Ⅱ hnRNA
Ⅲ 5S-rRNA tRNA
对鹅膏蕈碱 的反应
耐受
极敏感
snRNA 中度敏感
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(二)RNA聚合酶Ⅱ的启动子
核心启动子（core promoter） 上游启动子元件（upstream promoter element，UPE）
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1、核心启动子 ●定义：指保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需
基,序列中尿嘧啶含量较高,因此又用U命名. 既非任何RNA的前体,也非某种RNA代谢的 中间产物,而是具有独特功能且独立存在的 实体,参与mRNA的加工。 常与多种特异的蛋白质结合在一起，形成 小核糖体核蛋白（small nuclear ribonucleoprotein particle，snRNP）
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帽子结构的生理功能
帽子结构为核糖体识别mRNA提供了信号, 帽子0结构是核糖体识别mRNA所必须的. 2 帽子结构增加mRNA的稳定性,保护 mRNA免受5’外切核酸酶的降解. 3 帽子结构还能有助于成熟的mRNA的转运.
1
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真核生物转录后加尾修饰
—— 和转录终止密切相关。
AAAAAAA· · · · · · 3
，结合模板的特性不一样。转录起始时，原核
生物 RNA-pol 可直接结合模板，而真核生物的
RNA聚合酶需与多种蛋白因子的相互作用才能
结合模板。
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转录起始：转录因子和RNApolⅡ按照一定 的次序，通过招募的方式形成预转录起 始复合物（pre-initiation complex）的过 程。

ＴＦⅡ
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转 录 延 长 中 的 核 小 体 移 位 和 解 聚
核小体
RNA-Pol
转录方向
RNA-Pol
RNA-Pol
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转录延长
真核生物转录延长过程与原核生物大致相
似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的
现象。 RNA-pol前移处处都遇上核小体。
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RNA链的延伸图解
模板链（反义链） 有义链 复链 解链
第二节 真核生物转录
邱郑 qiuzheng754@hotmail.com
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一 真核生物转录酶及相关因子
（一）真核生物的RNA聚合酶
三种RNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,它们专一地转录不同 的基因,其转录过程和产物已各不相同.三种 RNA聚合酶对鹅膏覃碱的敏感性反应不同.
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种类 转录产物
Ⅰ 45S-rRNA
CTD:RNA聚合酶β亚基羧基末端的结构域
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● 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
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由RNA-Pol Ⅱ催化转录的PIC
TBP TAF TATA ⅡB ⅡA
TFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA复合物 POL-Ⅱ
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SV40 早期启动子
组蛋白H2B
CAAT
GC
TATA
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增强子及其功能
增强子的发现从SV40开始，在SV40的转录单元 上发现它的转录起始位点上游约200bp处有两段 72bp长的重复序列，它们不是启动子的一部分， 但能增强或促进转录的起始，除去这两段序列 会大大降低这些基因的转录水平。 能强化转录起始的序列为增强子或强化子 (enhancer)。后来在许多基因的启动区中陆续 发现了增强子的存在。
Prokaryotic RNA polymerase
IIH RNA pol II
IIB IIA IID
IIF IIE
TATA box
pre-initiation complex
三. 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)。 反式作用因子中，直接或间接结合RNA 聚合酶的，则称为转录因子(transcriptional
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Fig. 14.1
剪接信号
分支点序列 • 哺乳动物 • 5’--/GUAAGU--INTRON--YNCURAC-YnNAG/G--3’
• 酵母 • 5’--/GUAUGU--INTRON--UACUAAC-YAG/G--3’
小分子核内RNA(snRNA)
真核细胞核内一组小分子RNA,含70~300碱
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真核细胞mRNA的加工
5′端接上一个“帽子”(CAP)结构 3′端添加PolyA“尾巴”,由RNA末端核苷酸转移酶催化 剪接：剪去内含子(intron)，拼接外显子(extron)
5´ “帽子 ”
PolyA 3´
AAAAAAA-OH m7G-5´ppp-N-3 ´ p
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1 首、尾的修饰
mRNA
3加尾
核酸酶 5 3
3 5
AATAAA
GTGTGTG
RNA-pol
转录终止的修饰点
3’端加尾
多聚腺苷酸尾巴
AAUAAA： ★准确切割
★加poly（A）
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2
mRNA的剪接
ຫໍສະໝຸດ Baidu外显子(exon)和内含子(intron)
• 外显子 在断裂基因及其初级转录产物上出现， 并表达为成熟RNA的核酸序列。 •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。 • 核内的初级mRNA称为核不均一RNA (hetero-nuclear RNA, hnRNA)
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Ⅰ类内含子的自我剪接
目录
Ⅱ类内含子的自我剪接
2’ 0H
外显子 1 GU PyNCUPuAPy AG 外显子 2 3’
5’
5’
外显子 1 OH 3’
G U TAPy
外显子 2 AG 3’
套索结构 5’ 外显子 1 外显子 2 3’
图 13- Ⅱ类内含子 剪接的模式
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（二）tRNA的转录后加工
factors, TF)。
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参与RNA-polⅡ转录的TFⅡ
转录因子 亚基组成，分子量(kD) TFⅡD TBP* 38 TAF** TFⅡA TFⅡB TFⅡF TFⅡE TFⅡH 12，19，35 33 30，74 57（） 34（） 功 能 结合TATA盒 辅助TBP-DNA结合 稳定TFⅡD-DNA复合物 促进RNA-polⅡ结合及作 为其他因子结合的桥梁 解螺旋酶 ATPase 蛋白激酶活性，使CTD磷 酸化
目录
Activator
Transcription is activated
Enhancer Transcription is repressed
Repressor
Silencer
转录起始前的上游区段
修饰点
顺式作用元件(cis-acting element)
DNA分子上具有的可影响转录的各种组分
AATAAA
•snRNP与hnRNA结合成为剪接体
目录
•snRNP与hnRNA结合成为剪接体
•U1,U2，U4，U5，U6
①
目录
剪接体
目录
内含子的其它剪接方式及功能
内含子的分类
第一类内含子 需要鸟苷或鸟苷酸为 辅助因子，实行自我催化 第二类内含子 无需辅助因子，可自我 拼接 第三类内含子 套索状剪接 SnRNA 和SnRNP完成 第四类内含子 tRNA基因及其初级转 录产物的内含子，需要多种蛋白质的 催化
RNA聚合酶不相同
启动子不同
转录后RNA加工修饰不同
是否需要转录因子
DNA
加工 转运
mRNA前体 mRNA
mRNA
核
核糖体
原核生物
新生蛋白质
真核生物
目录
三 真核生物RNA的成熟
（一）、mRNA的的成熟 （二）、tRNA的成熟 （三）、rRNA的成熟
（四）、RNA编辑
DNA
TGGCNNAGTGC
GGTTCGANNCC
Pi
pppG
鸟苷酸 转移酶
ppi
5 GpppGp…
SAM
甲基转移酶
5 m7GpppGp…
帽子结构
帽子0:m7GpppX,N7甲基鸟嘌呤核苷酸 帽子1:m7GpppXm,帽子0后第一个核苷酸2
位氧甲基化,这是除单细胞真核生物外其它 真核生物的主要帽子形式 帽子2:m7GpppXmpYm,帽子0后第二个核 苷酸2位氧甲基化 帽子结构中甲基供体为S-腺苷甲硫氨酸 (SAM)
3´
RNA-DNA杂交螺旋
新生RNA 聚合酶的移动方向 5´
延长部位
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（三）真核生物转录终止
—— 和转录后修饰密切相关。
AAAAAAA· · · · · · 3
mRNA
3加尾
核酸酶 5 3
目录
3 5
AATAAA
GTGTGTG
RNA-pol
转录终止的修饰点
真核生物和原核生物转录的差别

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增强子的性质



1 增强效应十分明显:10---200倍,甚至上千倍 2 增强效应与其位置和取向无关 3 大多为重复序列,其内部常有一个核心序列 TGGAAA 4 其增强效应有严密的组织性和细胞特异性,只有 特定的转录因子参与才能发挥其功能 5 没有基因专一性,与不同的基因组合均表现增强 效应 6 许多增强子还受外部金属离子等调控
的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起
始位点上游TATA区 TATA 常在-25bp左右，相当于原核的-10序列 T85A97T93A85A63A83A50 ●作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始
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2、上游启动子元件
●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等
CAAT：-70 - -80bp
TFⅡF ⅡH ⅡE
羧基末端 的结构域
ⅡH
ⅡE
TBP POL-TAF Ⅱ TFⅡFTATA ⅡB ⅡA
CTD- P
PIC组装完成，TFⅡH使CTD磷酸化
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(二) 转录的延伸

RNA聚合酶离开启动子，沿DNA链移动并使新 生RNA链不断伸长的过程。 转录起始后直到形成9个核苷酸短链是通过启动 子阶段，此时RNA聚合酶一直处于启动子区， 新生的RNA链与DNA模板链的结合不够牢固， 很容易从DNA链上掉下来并导致转录重新开始。 一旦RNA聚合酶成功地合成9个以上核苷酸并 离开启动子区，转录就进入正常的延伸阶段。
Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、H
目录
参与RNA-polⅡ转录的TFⅡ
转录因子 亚基组成，分子量(kD) TFⅡD TBP* 38 TAF** TFⅡA TFⅡB TFⅡF TFⅡE TFⅡH 12，19，35 33 30，74 57（） 34（） 功 能 结合TATA盒 辅助TBP-DNA结合 稳定TFⅡD-DNA复合物 促进RNA-polⅡ结合及作 为其他因子结合的桥梁 解螺旋酶 ATPase 蛋白激酶活性，使CTD磷 酸化
GGGCGG：-80 - -110bp
●作用：控制转录起始频率。
目录
目录
Eukaryotic Promoters
“I would like to have TATA box and Initiator as my promoter. What would you like?”
“Well, I prefer BRE and DPE.”
切离加尾
翻译起始点 转录起始点 增强子 TATA盒 OCT-1 GC盒 CAAT盒 内 含 子
外显子 转录终止点
OCT-1：ATTTGCAT八聚体
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General Transcription Factors and Initiation
Eukaryotic RNA polymerase II: “I need help from other proteins.”
TATA区：使转录精确地起始。 CAAT区和 GC区又称为上游启动子元件 (upstream promoter element，UPE)或称上游激 活序列(upstream activating sequence，UAS)主 要控制转录起始频率，基本上不参与起始位点 的确定。 尽管这3种启动子区序列都有着重要功能，但并 不是每个基因的启动子区都包含这3种序列。 •有些基因，如组蛋白H2B，不含GC区，但有 两个CAAT区，一个TATA区。
• 5端形成 帽子结构(m7GpppGp —) • 3端加上多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)
O HN H2N N
CH3
N N
+
O H2C O O
O
O
N
P O P O P O CH 2 O OOO-
OH OH
O O P O O-
5 pppGp…
磷酸酶
5 ppGp…
帽 子 结 构 的 生 成