生物化学：RNA的生物合成(转录)

5′···GCAGTACATGTC ···3′ 3′··· c g t g 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
转录起始点多为嘌呤 3 ，常见的序列CAT, 5 A为转录起始点
-50
-40
-30
-20
-10
1
10
3 5
原核生物启动子保守序列
顺式作用元件 结构基因
-GCGC---CAAT---TATA
转录起始 增强子
TATA盒 CAAT盒 GC盒
真核生物启动子保守序列
第二节 转录过程
The Process of Transcription
不对称转录(asymmetric transcription)
• 不同基因的模板链与编码链，在DNA分子上并非永远 在同一条单链上。 • 在DNA分子双链某一区段上，一股链用作模板指引转 录，另一股链不转录 。
（DNA-dependent RNA polymerase, DDRP）
二、RNA聚合酶
RNA的生物合成（转录）
RNA Biosynthesis, Transcription
转录 (transcription)
以DNA单链为模板，以NTP为原料，由DNA指导的
RAN聚合酶催化的合成RNA的过程 。
参与转录的物质
原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP)
模板: DNA
三、启动子
调控序列
5 3
结构基因
3 5
RNA-pol
DNA模板上与RNA聚合酶及其他蛋白因子 结合形成转录起始复合物的部位，称为启动子 (promoter)。
RNA聚合 酶保护法
目录
RNA聚合酶保护区 结构基因
5 3 5 3 -35 区 TTGACA AA C T G T RNA-pol辨认位点 (recognition site) 开始转录 -10 区 T A T A A T Pu A T A T T A Py (Pribnow box)
真核RNA聚合酶Ⅱ与通用转录因子的作用过程
二 、 转录延长
σ亚基脱落，核心酶构象改变
反应式:
RNA聚合酶

NTP+(NMP)n
(NMP)n+1+PPi
模板为A，转录产物相应为U
AATAAA
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
真核生物闭合转录复合体的形成步骤
① 由TFIID中的TBP识别TATA盒，并在TAFs的协助下结合
到启动子区，然后TFIIB与TBP结合，同时TFIIB也能与
3. 在 RNA 聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成第一 个磷酸二酯键：
5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + ppi
转录起始复合物:因子清除
RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3
• 第一个磷酸二酯键生成后，转录复合体
DNA 结合， TFIIA 可以稳定与 DNA 结合的 TFIIB-TBP 复 合体； ② TFIIB-TBP复合体与RNA pol II-TFIIF复合体结合，此举 可降低 RNA pol II 与 DNA 的非特异部位的结合，协助
RNA pol II 靶向结合启动子；
③ TFIIE和TFIIH加入，形成闭合复合体，装配完成。
（一）原核生物（coli）RNA聚合酶 1、 有4种(5个)亚基 α 、β 、β’、σ
核心酶α2 β β’：参与转录全过程 σ亚基：识别起始点启动子，延长时脱落。
全酶 (holoenzyme) 活细胞转录起始需要
核心酶 (core enzyme) 催化转录延长
（二）真核生物的RNA聚合酶
种类 转录产物 Ⅰ 45S-rRNA Ⅱ hnRNA Ⅲ 5S-rRNA tRNA 对鹅膏蕈碱 的反应 耐受 极敏感 snRNA 中度敏感
真核生物中不同的RNA pol需要不同的基本 转录因子（ TF ）配合完成转录的起始和延 长。相对应于 RNA pol I 、 RNA pol II 、
RNA pol III ，这些 TF分别称为 TFI 、 TFII 、
TFIII。
转录起始前的上游区段
修饰点
顺式作用元件(cis百度文库acting element)
酶: RNA聚合酶(RNA polymerase, RNA-pol) 其他蛋白质因子
第一节 RNA的生物合成体系
一、DNA模板
• DNA双链中按碱基配对规律指引转录生成 RNA的一
股单链，称为模板链(template strand)，也称作反意
义链、负链或Watson链。其碱基与mRNA互补。
• 相对的另一股单链是编码链(coding strand)，也称为 有意义链、正链或Crick链。其碱基与mRNA一致（ 除U→T）。
一、转录起始
（一）原核生物的转录起始
转录起始需解决两个问题： 1. RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的 起始区域（启动子） 。 2. DNA双链解开，使其中的一条链作为转录 的模板，合成第一个磷酸二酯键。
转录起始不需引物！
RNA-pol的移动

转录起始过程：
1. RNA聚合酶全酶(2)识别并结合启动子，形成闭合 转录复合体（closed transcription comple）； 2. DNA 双 链 打 开 ， 形 成 开 放 转 录 复 合 体 (open transcription complex) ；DNA分子接近-10区域的部分 双螺旋解开后转录开始。 DNA双链解开的范围只在 17 bp左右，这比复制中形成的复制叉小得多。
的构象发生改变， σ亚基从转录起始复
合物上脱落，核心酶继续结合于 DNA模
板上，酶沿DNA链前移，进入延长阶段。

E.coli的转录起始和延长
（二）真核生物的转录起始
转录起始上游区段比原核生物多样化
RNA-pol 不能直接结合模板，需与转录因
子(TF)结合后才能结合模板。 起始过程比原核生物复杂。