分子生物学RNA的生物合成(转录)模板
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Enzymes
5
一、转录模板
• DNA分子上能转录出RNA的区段，称为结构基因
(structural gene)。
模板、转录及翻译产物
DNA 5′······GCA GTA CAT GTC······3′编码链 3′······CGT CAT GTA CAG······5′模板链 转录
mRNA 5′······GCA GUA CAU GUC······3′
RNA-Pol
调控序列 启动子
结构基因
操纵子：转录单位或转录区段
• RNA聚合酶结合模板DNA的部位，称为启 动子(promoter)。
11
对启动子的研究方法
RNA-Pol保护法
• 1）分离某段基因并与纯RNA-pol混合；
RNA聚合酶保护法
• 2）加入核酸外切酶（胰DNA酶）水解 DNA；
• 3）分离被RNA聚合酶结合而未被水解的 基因片段；
翻译
peptide N······Ala·Val·His·Val······C
• DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA 的一股单链，称为模板链(template strand)，也称 作信息链、转录链、有意义链或Watson链。
• 相对的另一股单链是编码链(coding strand)，也称 为非转录链、反义链或Crick链。
结构基因 有意义链 转录产物及方向
7
二、RNA聚合酶
（一）原核生物的RNA聚合酶
目前研究比较透彻的是E.coli的
RNA聚合酶。
其它原核生物的RNA聚合酶在
结构、组成、功能上都与E.coli
的RNA聚合酶相似。
所有原核生物RNA聚合酶都受 利福平或利福霉素抑制。
大肠杆菌RNA聚合酶的组分
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
由四种亚基（ααββ′σ）组成的五聚体蛋白质 分子量480kDa
核心酶 (core enzyme) 催化转录延长
全酶 (holoenzyme) 活细胞转录起始需要
8
9
（二）真核生物的RNA聚合酶
12
RNA-pol的移动
13
真核生物启动子保守序列
14
第二节
转录过程
The Process of Transcription
15
一、原核生物的转录过程
• （一）转录起始
• 就是RNA-Pol结合到DNA模 板上的起始区域，DNA双链 局部解开，一条链作模板面 加入第一个、第二个NTP， RNA-Pol催化形成第一个磷 酸二酯键。
RNA聚合酶（RNA-pol）
产物 子代双链DNA mRNA，tRNA，rRNA （半保留复制）
配对 A-T，G-C
A-U，T-A，G-C
3
参与转录的物质
原料: NTP
模板: DNA
酶: RNA聚合酶 RNA polymerase, RNA-pol
其他蛋白质因子
4
第一节
模板和酶 Templates and
第十一章
RNA的生物合成（转录） RNA Biosynthesis （Transcription）
1
转录 (transcription)
生物体以DNA为模板合成RNA的过程 。
此过程把DNA的碱基序列转抄成RNA 。
2
复制
转录
模板 两股链均复制 模板链转录（不对称转录）
原料 dNTP
NTP
酶
DNA聚合酶
• 转录起始复合物形成。
• RNApol (2) - DNA pppGpN- OH 3
两个核苷酸形成磷酸二酯键
5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + ppi
16
（二）转录延长
• 已发现三种RNA聚合酶 分别称为RNA聚合酶Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ，专一性地转录 不同的基因，生成不同 的产物i。
• 鹅膏蕈碱是真核生物 RNA聚合酶的特异性抑 制剂，但敏感性不同。
真核生物RNA聚合酶分子组成
• 真核生物的转录酶由8-12个亚基组成；
• 电泳分析显示：
– 有些亚基是两种酶或者三种酶共有的。
6源自文库
不对称转录 (asymmetric transcription)
• 转录对DNA链的选择 性称为不对称转录。
不对称转录
structural gene：可以转录出RNA的DNA区段
• 有两方面的含义：
– 在DNA分子双链上某 一区段，一股链用作模 板指引转录，另一股链 不转录 ；
– 模板链并非永远在同一 条单链上。
• 4）测定并分析保护区（40-60bp）的碱 基序列；
原核生物启动子保守序列
酶保护区
5′ 3′
RNA-pol
结构基因 终止点
酶保护区DNA放大
5′ 3′
-50
-40
-30
TTGACA AACTGT
-20
-10
0
+10
pppG 转录开始
TATAAT-Pu
翻译开始
H2N
ATATTA-Py
Pribnow box
RNA-pol保护区结构特征
这些研究表明： 受保护的DNA区域位于结构基因上游，约40——60bp长度（ 40bp 相当于约14nm，4个螺距）的DNA片段，结构上有一致性； 大肠杆菌及噬茵体DNA的启动子有两个A-T配对比较集中的区域：
在mRNA开始点（第一核苷酸位置为+1）前的10个碱基对左 右，有一致性序列为TATAAT（Pribnow box）。此序列是识别 信号的关键部分。 另一识别部位距mRNA起始点前约35bp处，可能与RNA聚合酶 的开始结合有关。一致性序列为TTGACA。 序列分析还证明起始密码子在转录起始点下游，说明翻译起始点在 转录起始点之后。 RNA-Pol结合-10区v较结合-35区相对牢固。 推论： -35区是RNA-Pol对转录起始的辨认点（recognition site）； 辨认结合后酶向下游移动，达到Pribnow box ，酶已经跨入转 录起始点，形成相对稳定的酶-DNA复合物，就可以开始转录。
• 共有的亚基分子量低于40kDa。
– 每种酶有两个分子量＞100kDa的大亚基作催化 亚基，功能上与原核生物RNA-pol的β、β′ 亚基对应，结构上也有同源性。
– 分子量接近50kDa的亚基则与原核生物α亚基 相似。
• 也可能存在类似原核的σ亚基组分。
10
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。
5
一、转录模板
• DNA分子上能转录出RNA的区段，称为结构基因
(structural gene)。
模板、转录及翻译产物
DNA 5′······GCA GTA CAT GTC······3′编码链 3′······CGT CAT GTA CAG······5′模板链 转录
mRNA 5′······GCA GUA CAU GUC······3′
RNA-Pol
调控序列 启动子
结构基因
操纵子：转录单位或转录区段
• RNA聚合酶结合模板DNA的部位，称为启 动子(promoter)。
11
对启动子的研究方法
RNA-Pol保护法
• 1）分离某段基因并与纯RNA-pol混合；
RNA聚合酶保护法
• 2）加入核酸外切酶（胰DNA酶）水解 DNA；
• 3）分离被RNA聚合酶结合而未被水解的 基因片段；
翻译
peptide N······Ala·Val·His·Val······C
• DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA 的一股单链，称为模板链(template strand)，也称 作信息链、转录链、有意义链或Watson链。
• 相对的另一股单链是编码链(coding strand)，也称 为非转录链、反义链或Crick链。
结构基因 有意义链 转录产物及方向
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二、RNA聚合酶
（一）原核生物的RNA聚合酶
目前研究比较透彻的是E.coli的
RNA聚合酶。
其它原核生物的RNA聚合酶在
结构、组成、功能上都与E.coli
的RNA聚合酶相似。
所有原核生物RNA聚合酶都受 利福平或利福霉素抑制。
大肠杆菌RNA聚合酶的组分
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
由四种亚基（ααββ′σ）组成的五聚体蛋白质 分子量480kDa
核心酶 (core enzyme) 催化转录延长
全酶 (holoenzyme) 活细胞转录起始需要
8
9
（二）真核生物的RNA聚合酶
12
RNA-pol的移动
13
真核生物启动子保守序列
14
第二节
转录过程
The Process of Transcription
15
一、原核生物的转录过程
• （一）转录起始
• 就是RNA-Pol结合到DNA模 板上的起始区域，DNA双链 局部解开，一条链作模板面 加入第一个、第二个NTP， RNA-Pol催化形成第一个磷 酸二酯键。
RNA聚合酶（RNA-pol）
产物 子代双链DNA mRNA，tRNA，rRNA （半保留复制）
配对 A-T，G-C
A-U，T-A，G-C
3
参与转录的物质
原料: NTP
模板: DNA
酶: RNA聚合酶 RNA polymerase, RNA-pol
其他蛋白质因子
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第一节
模板和酶 Templates and
第十一章
RNA的生物合成（转录） RNA Biosynthesis （Transcription）
1
转录 (transcription)
生物体以DNA为模板合成RNA的过程 。
此过程把DNA的碱基序列转抄成RNA 。
2
复制
转录
模板 两股链均复制 模板链转录（不对称转录）
原料 dNTP
NTP
酶
DNA聚合酶
• 转录起始复合物形成。
• RNApol (2) - DNA pppGpN- OH 3
两个核苷酸形成磷酸二酯键
5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + ppi
16
（二）转录延长
• 已发现三种RNA聚合酶 分别称为RNA聚合酶Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ，专一性地转录 不同的基因，生成不同 的产物i。
• 鹅膏蕈碱是真核生物 RNA聚合酶的特异性抑 制剂，但敏感性不同。
真核生物RNA聚合酶分子组成
• 真核生物的转录酶由8-12个亚基组成；
• 电泳分析显示：
– 有些亚基是两种酶或者三种酶共有的。
6源自文库
不对称转录 (asymmetric transcription)
• 转录对DNA链的选择 性称为不对称转录。
不对称转录
structural gene：可以转录出RNA的DNA区段
• 有两方面的含义：
– 在DNA分子双链上某 一区段，一股链用作模 板指引转录，另一股链 不转录 ；
– 模板链并非永远在同一 条单链上。
• 4）测定并分析保护区（40-60bp）的碱 基序列；
原核生物启动子保守序列
酶保护区
5′ 3′
RNA-pol
结构基因 终止点
酶保护区DNA放大
5′ 3′
-50
-40
-30
TTGACA AACTGT
-20
-10
0
+10
pppG 转录开始
TATAAT-Pu
翻译开始
H2N
ATATTA-Py
Pribnow box
RNA-pol保护区结构特征
这些研究表明： 受保护的DNA区域位于结构基因上游，约40——60bp长度（ 40bp 相当于约14nm，4个螺距）的DNA片段，结构上有一致性； 大肠杆菌及噬茵体DNA的启动子有两个A-T配对比较集中的区域：
在mRNA开始点（第一核苷酸位置为+1）前的10个碱基对左 右，有一致性序列为TATAAT（Pribnow box）。此序列是识别 信号的关键部分。 另一识别部位距mRNA起始点前约35bp处，可能与RNA聚合酶 的开始结合有关。一致性序列为TTGACA。 序列分析还证明起始密码子在转录起始点下游，说明翻译起始点在 转录起始点之后。 RNA-Pol结合-10区v较结合-35区相对牢固。 推论： -35区是RNA-Pol对转录起始的辨认点（recognition site）； 辨认结合后酶向下游移动，达到Pribnow box ，酶已经跨入转 录起始点，形成相对稳定的酶-DNA复合物，就可以开始转录。
• 共有的亚基分子量低于40kDa。
– 每种酶有两个分子量＞100kDa的大亚基作催化 亚基，功能上与原核生物RNA-pol的β、β′ 亚基对应，结构上也有同源性。
– 分子量接近50kDa的亚基则与原核生物α亚基 相似。
• 也可能存在类似原核的σ亚基组分。
10
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。