RNA的转录与转录后加工分析
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结构基因(structural gene)
编码链
15
四、转录的一般特征
1. 底物: 4种核糖核苷三磷酸，ATP,GTP, CTP, UTP; 2.与DNA复制一样，转录的方向总是从5′→3′； 3. 模板:以一条DNA链为模板，按碱基互补规律，在转
录区转录； 4. 不需要引物: RNA聚合酶能起始一条新链的合成，
• RNA合成过程，天然双链DNA为不对称转录，但 体外条件下，一般DNA的2条链都可以作为模板链 转录RNA，称为对称转录。
14
DNA分子双链上某一区段，一条链可转录，另一条 链不转录，但模板链并非永远在同一单链上。
（coding strand） 编码链
模板链
5
3
3
5
模板链 （template strand）
转录是基因表达的第一步，也是最关键 的一步。转录调控蛋白(Regulatory protein) 决定了一个基因能否被RNA聚合酶转录。生 物体基因表达调控的第一步也就是决定是否 要让该基因转录。对于大多数基因来说，这 是最重要的调控机制，在有些情况下甚至是 唯一的调控机制。
5
• RNA分为3种:
• 碱基的位置以起始位点为准，转录起始位点被定 为+1，位于其下游的碱基序数按顺序值递增。起 始位点前的一个碱基的位置被定义为-1，越靠近转 录起始位点上游，碱基负值也越大。
12
• 转录的直接产物被称为初始转录本(primary transcript) 。它包含一条从启动子延伸到终止子含 有5‘端及3’端的RNA。
起始的核苷酸一般是嘌呤核苷酸（占90%左右） ， 而且将在RNA链的5’末端保持这一三磷酸基团；
16
RNA合成主要包括四个步骤： （1）RNA聚合酶结合于DNA上的特定位点 （2）起始 （3）链的延长 （4）链的终止和释放
17
18
第二节 RNA合成的酶学
19
RNA聚合酶是转录过程中最关键的酶， 主要以双链DNA为模板，以四种核苷三磷 酸作为活性前体，并以Mg2+/Mn2+为辅助因 子，催化RNA链的起始、延伸和终止，它 不需要任何引物，催化生成的产物是与 DNA模板链互补的RNA。
• 与RNA聚合酶相结合的一个很小的蛋白质(MW＝ 10KDa)，叫做ω亚基，其功能尚不清楚，有人认 为ω亚基对于RNA聚合酶的结构和功能没有太大 的影响。
21
原核生物的 RNA聚合酶
亚单位 分子量 亚单 位数
α 36512 2
• 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），也称作反义链（antisense strand） 或负链。相对的另一股单链是编码链 （coding strand），也称为有义链（sense strand）或正链。
7
5′···GCAGTACATGTC ···3′ 编码链 3′··· c g t c a t g t a c a g ···5′ 模板链
第七章 RNA生物合成 及其转录后加工
复制
转录
DNA
逆转录
RNA 复制
RNA
Biblioteka Baidu翻译
蛋白质
http://www.jpk.pku.edu.cn/p kujpk/course/fzswx/
1
• 第一节：转录概述 • 第二节：RNA合成的酶学 • 第三节：启动子和终止子 • 第四节：转录过程 • 第五节：RNA转录后的加工
2
第一节 转录概述
3
一、转录
• 生物体以DNA为模板合成RNA的过程叫做转录 (transcription) 。
• 基因表达(gene expression):基因所贮存的遗传信息 通过转录和翻译产生具有生物功能的多肽和蛋白 质的过程。
• 阶段特异性（时间特异性） • 组织特异性（空间特异性）
4
转录 5′···GCAGUACAUGUC ···3′
翻译 N······Ala ·Val ·His ·Val ······C 蛋白质
8
DNA模板与mRNA分 子及多肽链之间存在 共线性关系。
9
• RNA合成由RNA聚合酶(RNA polymerase)催化。 当RNA聚合酶结合到称为启动子(Promoter)的 DNA特异转录起始区时，转录就开始了。启动子 通常在转录起点附近，即位于RNA转录产生的第 一个碱基对附近。
20
一、E.coli RNA聚合酶
• E.coli RNA聚合酶由6个亚基组成（5个多肽链）， 即α2ββ′σω
• αββ′σ四个亚基的分子量分别为36.5KDa、150 KDa、160KDa和82 KDa，整个酶分子的分子量 为465KDa；
• 分别是基因rpoA、rpoB、rpoC和rpoD的产物；
• RNA聚合酶从转录起始位点(Start point)开始沿模 板边移动边合成RNA，直至终止序列。从启动子 延伸到终止子(Terminator)所跨越的部分称为一 个转录单位。
10
11
• 位于起始位点之前的序列称为转录单位的上游 (Upstream)，起始位点之后(在转录序列之内)的序 列被称为下游(Downstream)。按照书写规范，转 录是从左(上游)向右(下游)进行的，与mRNA 的通 常书写形式：5‘-3’方向一致。
（1）信使RNA分子(mRNA)，含有一条或多条多 肽链的氨基酸顺序的信息；
（2）转运RNA(tRNA),可以阅读mRNA中的信息, 并在蛋白质合成中携带和转移特定的氨基酸到 生长中的多肽链上；
（3）核糖体RNA(rRNA),它与蛋白质结合,形成 蛋白质合成的场所 — 核糖体。
6
二、转录单位(Transcription unit)
初始转录本通常不稳定: • 在原核生物中，它或被迅速降解(对于mRNA)，或
被剪接成为成熟产物(对于rRNA和tRNA). • 在真核生物中,它或被末端修饰(主要对于mRNA)，
或被剪接成为成熟产物(对于所有RNA).
13
三、不对称转录(asymmetric transcription)
• DNA分子的双链均有转录功能，但对于一个特定 的DNA区域或对一个特定的mRNA，只能有一条 链为模板进行转录，这种现象叫转录的不对称性, 即在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。
编码链
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四、转录的一般特征
1. 底物: 4种核糖核苷三磷酸，ATP,GTP, CTP, UTP; 2.与DNA复制一样，转录的方向总是从5′→3′； 3. 模板:以一条DNA链为模板，按碱基互补规律，在转
录区转录； 4. 不需要引物: RNA聚合酶能起始一条新链的合成，
• RNA合成过程，天然双链DNA为不对称转录，但 体外条件下，一般DNA的2条链都可以作为模板链 转录RNA，称为对称转录。
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DNA分子双链上某一区段，一条链可转录，另一条 链不转录，但模板链并非永远在同一单链上。
（coding strand） 编码链
模板链
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模板链 （template strand）
转录是基因表达的第一步，也是最关键 的一步。转录调控蛋白(Regulatory protein) 决定了一个基因能否被RNA聚合酶转录。生 物体基因表达调控的第一步也就是决定是否 要让该基因转录。对于大多数基因来说，这 是最重要的调控机制，在有些情况下甚至是 唯一的调控机制。
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• RNA分为3种:
• 碱基的位置以起始位点为准，转录起始位点被定 为+1，位于其下游的碱基序数按顺序值递增。起 始位点前的一个碱基的位置被定义为-1，越靠近转 录起始位点上游，碱基负值也越大。
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• 转录的直接产物被称为初始转录本(primary transcript) 。它包含一条从启动子延伸到终止子含 有5‘端及3’端的RNA。
起始的核苷酸一般是嘌呤核苷酸（占90%左右） ， 而且将在RNA链的5’末端保持这一三磷酸基团；
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RNA合成主要包括四个步骤： （1）RNA聚合酶结合于DNA上的特定位点 （2）起始 （3）链的延长 （4）链的终止和释放
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第二节 RNA合成的酶学
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RNA聚合酶是转录过程中最关键的酶， 主要以双链DNA为模板，以四种核苷三磷 酸作为活性前体，并以Mg2+/Mn2+为辅助因 子，催化RNA链的起始、延伸和终止，它 不需要任何引物，催化生成的产物是与 DNA模板链互补的RNA。
• 与RNA聚合酶相结合的一个很小的蛋白质(MW＝ 10KDa)，叫做ω亚基，其功能尚不清楚，有人认 为ω亚基对于RNA聚合酶的结构和功能没有太大 的影响。
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原核生物的 RNA聚合酶
亚单位 分子量 亚单 位数
α 36512 2
• 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），也称作反义链（antisense strand） 或负链。相对的另一股单链是编码链 （coding strand），也称为有义链（sense strand）或正链。
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5′···GCAGTACATGTC ···3′ 编码链 3′··· c g t c a t g t a c a g ···5′ 模板链
第七章 RNA生物合成 及其转录后加工
复制
转录
DNA
逆转录
RNA 复制
RNA
Biblioteka Baidu翻译
蛋白质
http://www.jpk.pku.edu.cn/p kujpk/course/fzswx/
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• 第一节：转录概述 • 第二节：RNA合成的酶学 • 第三节：启动子和终止子 • 第四节：转录过程 • 第五节：RNA转录后的加工
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第一节 转录概述
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一、转录
• 生物体以DNA为模板合成RNA的过程叫做转录 (transcription) 。
• 基因表达(gene expression):基因所贮存的遗传信息 通过转录和翻译产生具有生物功能的多肽和蛋白 质的过程。
• 阶段特异性（时间特异性） • 组织特异性（空间特异性）
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转录 5′···GCAGUACAUGUC ···3′
翻译 N······Ala ·Val ·His ·Val ······C 蛋白质
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DNA模板与mRNA分 子及多肽链之间存在 共线性关系。
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• RNA合成由RNA聚合酶(RNA polymerase)催化。 当RNA聚合酶结合到称为启动子(Promoter)的 DNA特异转录起始区时，转录就开始了。启动子 通常在转录起点附近，即位于RNA转录产生的第 一个碱基对附近。
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一、E.coli RNA聚合酶
• E.coli RNA聚合酶由6个亚基组成（5个多肽链）， 即α2ββ′σω
• αββ′σ四个亚基的分子量分别为36.5KDa、150 KDa、160KDa和82 KDa，整个酶分子的分子量 为465KDa；
• 分别是基因rpoA、rpoB、rpoC和rpoD的产物；
• RNA聚合酶从转录起始位点(Start point)开始沿模 板边移动边合成RNA，直至终止序列。从启动子 延伸到终止子(Terminator)所跨越的部分称为一 个转录单位。
10
11
• 位于起始位点之前的序列称为转录单位的上游 (Upstream)，起始位点之后(在转录序列之内)的序 列被称为下游(Downstream)。按照书写规范，转 录是从左(上游)向右(下游)进行的，与mRNA 的通 常书写形式：5‘-3’方向一致。
（1）信使RNA分子(mRNA)，含有一条或多条多 肽链的氨基酸顺序的信息；
（2）转运RNA(tRNA),可以阅读mRNA中的信息, 并在蛋白质合成中携带和转移特定的氨基酸到 生长中的多肽链上；
（3）核糖体RNA(rRNA),它与蛋白质结合,形成 蛋白质合成的场所 — 核糖体。
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二、转录单位(Transcription unit)
初始转录本通常不稳定: • 在原核生物中，它或被迅速降解(对于mRNA)，或
被剪接成为成熟产物(对于rRNA和tRNA). • 在真核生物中,它或被末端修饰(主要对于mRNA)，
或被剪接成为成熟产物(对于所有RNA).
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三、不对称转录(asymmetric transcription)
• DNA分子的双链均有转录功能，但对于一个特定 的DNA区域或对一个特定的mRNA，只能有一条 链为模板进行转录，这种现象叫转录的不对称性, 即在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。