转录产物的加工
RNA转录与转录后加工
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在大多数真核生物中,RNA聚合酶在转录终止后,会在3’端加上一段多聚腺苷酸尾巴。这个过程称为加尾。加 尾的主要作用是促进RNA从核内向细胞质转运,并保护RNA免受3’核酸外切酶的降解。此外,多聚腺苷酸尾巴 也是一些RNA结合蛋白的识别位点,参与mRNA的稳定性、定位和翻译调控。
剪接
总结词
剪接是指将转录的RNA中的内含子序列 去除,并将外显子序列连接起来的加工 过程。
详细描述
C-to-U编辑由胞嘧啶脱氨酶催化,将RNA 中的胞嘧啶转变为尿嘧啶,导致RNA序列 发生变化。这种编辑可以影响RNA的翻译 和功能。
其他编辑类型
总结词
除了A-to-I和C-to-U编辑外,还存在其他类型的RNA编辑,如C-to-A编辑、C-to-G编 辑等。
详细描述
这些编辑类型在特定的生物或组织中发生,由不同的酶催化,导致RNA序列发生不同 的变化。这些编辑可以影响RNA的稳定性、翻译和功能。
肽链终止
终止密码子出现时,核糖体 释放合成的多肽链,并回收 mRNA。
蛋白质合成的起始
起始氨基酸的识别
起始密码子(AUG)被识别并结合甲酰蛋氨酸,形成甲酰蛋氨酸-tRNA。
甲酰蛋氨酸-tRNA在核糖体上的定位
甲酰蛋氨酸-tRNA与起始因子结合,定位到核糖体的P位点。
起始复合物的形成
甲酰蛋氨酸-tRNA与mRNA结合,形成起始复合物。
02
翻译水平调控
03
细胞内环境调控
翻译过程中蛋白质的表达水平可 以影响RNA的稳定性。
细胞内的pH值、离子浓度等环境 因素也可以影响RNA的稳定性。
05
RNA的翻译和蛋白质合成
mRNA的翻译
翻译起始
mRNA在核糖体上定位并结 合翻译起始因子,形成起始 复合物。
转录后加工名词解释
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转录后加工名词解释
转录后加工是指在基因组中进行转录的过程后,对转录产物(RNA分子)进行进一步的修饰和加工的过程。
转录是指在DNA模板上合成RNA分子的过程,而转录后加工则是在RNA分子合成完成后对其进行一系列的修饰和处理。
转录后加工的目的是为了产生成熟的RNA分子,使其能够发挥特定的功能。
在转录后加工过程中,RNA分子经历剪接、修饰和运输等多个步骤,以形成成熟的RNA分子。
剪接是转录后加工中最重要的步骤之一。
在剪接过程中,RNA 分子的内含子(非编码区域)会被剪除,而外显子(编码区域)则会被保留下来。
这样一来,通过剪接,一个基因可以产生多个不同的成熟RNA分子,从而扩大了基因的功能和多样性。
除了剪接,转录后加工还包括其他的修饰过程。
例如,RNA分子可能会经历5'端帽子的添加和3'端的聚腺苷酸尾巴的加入,这些修饰可以保护RNA分子免受降解,并有助于其在细胞内的稳定性和转运过程中的识别。
此外,转录后加工还可以包括RNA编辑、互补RNA合成和核糖体扫描等过程。
RNA编辑是指在转录后,RNA分子中的碱基序列可以发生改变,从而导致RNA分子的信息内容发生变化。
互补RNA合成是指利用RNA分子作为模板合成互补的DNA分子。
核糖体扫描是指RNA分子被核糖体识别并翻译成蛋白质的过程。
总的来说,转录后加工是一系列对转录产物进行修饰和加工的过程,通过这些过程,RNA分子可以获得特定的功能和稳定性,从而发挥其在细胞中的重要作用。
第六讲:转录后的加工
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进行多次RNA-RNA重组,U4/U6发生拆 分,U6取代U1结合在5’端剪接位点并形成 活性位点并进行第二次转酯反应.
去除内含子完成剪接,snRNP被重复利用。
I 型内含子的自我剪接
I 型内含子的自我剪接主要是转酯反 应,即两次磷酸二酯键的转移。
第一次转酯反应是由内含子中鸟苷酸上
的3’-OH作为亲核基团攻击内含子5’端的
较典型的是锥虫表面糖蛋白基因VSG(variable surface glycoprotein),线虫的肌动蛋白基因(actin genes)。
锥虫表面糖蛋白mRNA的反式剪接
SV4基因初级转录产物通过选择性剪接,产 生两种不同的mRNA,一种编码 t 抗原,一种编码 T 抗原。
mRNA的反式剪接(Trans splicing)
顺式剪接(cis-splicing):同一RNA分子的内含子被除 去,外显子连接在一起的剪接方式。 反式剪接(trans-splicing):不同RNA分子上的两个外显 子剪接在一起的剪接方式。
GU-AG内含子的剪接
比较cDNA和基因组DNA序列,在前体mRNA内含 子的边界存在一些保守的序列,它们因此可以用于确定 前体mRNA分子中外显子和内含子的边界以及进行剪 接的信号。 在比较大量的真核生物的内含子序列后,发现大多 数内含子的5’端的两个核苷酸是GU,3’端的两个核苷 酸为AG,这类内含子也被称为“GU-AG”内含子,它们 都以相同的机制进行剪接。
mRNA的5’端“帽子”的类型
2型帽子:当第一个核苷酸是腺嘌呤核苷酸时,在1型帽子的基础上,
在腺嘌呤核苷酸的N6位上发生甲基化。在有些真核生物中,在第二个 核苷酸的2’-OH位上还可以再进行甲基化,其符号为m7GpppXmpYm。 2型帽子一般只占有帽mRNA总量的10%~15%。
rna转录后加工方式
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rna转录后加工方式
RNA转录后加工(RNA post-transcriptional processing)是指在RNA分子合成之后,在细胞中对其进行修饰和修剪的过程。
这些加工方式可以使原始RNA分子成熟,并使其具有功能性。
以下是几种常见的RNA转录后加工方式:
剪接(Splicing):在真核生物中,基因的转录产物(前体mRNA)经过剪接过程,去除其中的内含子(intron),保留外显子(exon),从而形成成熟的mRNA分子。
剪接是通过剪接体(spliceosome)来完成的,其中包括snRNPs等辅助因子。
5'端修饰:RNA的5'端通常经过加上7-甲基鸟苷(7-methylguanosine)和三磷酸核苷酸链(PPP 链)的修饰,形成5'甲基鸟苷帽(5' cap)。
这个帽子在RNA稳定性、转运和翻译起重要作用。
3'端修饰:RNA的3'端通常经过加上聚腺苷酸(polyadenylation)的修饰。
这个poly(A)尾巴有助于RNA的稳定性、转运和翻译,并参与转录终止的过程。
RNA编辑:在一些生物体中,RNA的序列可以通过RNA编辑(RNA editing)进行改变。
这种编辑通常涉及碱基的替换、插入或删除,从而改变RNA的编码能力和功能。
RNA修饰:RNA分子可能会经历各种修饰,如甲基化、脱氨基、糖基化等。
这些修饰可以增强RNA的稳定性、调节翻译和识别,以及影响RNA的功能。
RNA转录后加工是一个复杂而精确的过程,它可以使原始的转录产物转化为功能性的RNA 分子。
这些加工方式对于基因表达调控和细胞功能起着重要的作用。
真核生物转录后的加工
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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
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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转录和加工
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套索结构的发现使人们认识到, 套索结构的发现使人们认识到,内含子的剪接是通过 两次转酯反应完成的。在第一次转酯反应中, 两次转酯反应完成的。在第一次转酯反应中,分支位 进攻5 剪接位点, 点A的2’-OH进攻5’剪接位点,使其断裂,同时这个A -OH进攻 剪接位点 使其断裂,同时这个A 与内含子的第一个核苷酸( 形成2 与内含子的第一个核苷酸(G)形成2’ , 5’ -磷酸 二酯键,内含子自身成环,形成套索结构。 剪接位 二酯键,内含子自身成环,形成套索结构。3’剪接位 点的断裂依赖于第二次转酯反应。上游外显子的3 - 点的断裂依赖于第二次转酯反应。上游外显子的3’- OH末端攻击3 剪接位点的磷酸二酯键 促使其断裂, OH末端攻击3’剪接位点的磷酸二酯键,促使其断裂, 末端攻击 剪接位点的磷酸二酯键, 使上游外显子的5 -0H和下游外显子的 - 和下游外显子的5 使上游外显子的5’-0H和下游外显子的5’-磷酸基团 连接,并释放出内含子,完成剪接过程。 连接,并释放出内含子,完成剪接过程。被切除的内 含子随后变成线性DNA 随即被降解。 DNA, 含子随后变成线性DNA,随即被降解。
通过分析体外剪接反应中形成的中间体, 通过分析体外剪接反应中形成的中间体,发现内含子 是以一种套索结构( 是以一种套索结构(lariat structure )的形式被切除 即内含子5 端的鸟苷酸依靠 , - 端的鸟苷酸依靠2 的,即内含子5’端的鸟苷酸依靠2’,5’-磷酸二酯键与 靠近内含子3 末端的一个腺苷酸连接在一起 末端的一个腺苷酸连接在一起。 靠近内含子3’末端的一个腺苷酸连接在一起。该腺苷 酸被称作分支位点 分支位点, 酸被称作分支位点,因为在套索结构中它形成了一个 RNA分支 分支。 RNA分支。
在内含子的剪接过程中, 在内含子的剪接过程中,剪接装置必须识别正确的 剪接位点,以保证外显子在剪接的过程中不被丢失, 剪接位点,以保证外显子在剪接的过程中不被丢失, 同时荫蔽的剪接位点要被忽略。 同时荫蔽的剪接位点要被忽略。所谓隐蔽剪接位点 (cryptic splice site )是指与真正的剪接位点 相似的序列。已经知道一类被称为SR蛋白( 相似的序列。已经知道一类被称为SR蛋白(SR SR蛋白 protein)的剪接因子在剪接位点的选择中发挥重要 protein) 作用。 作用。
第七章转录产物的加工修饰及转运降解
![第七章转录产物的加工修饰及转运降解](https://img.taocdn.com/s3/m/6d59ea8351e2524de518964bcf84b9d528ea2cf1.png)
类
内
内含子本身的某个腺苷酸的 2`-OH作为亲核基因攻击内含 子5`端的磷酸二酯键
含 2`,5`-磷酸二酯键 子
的
自
RNA剪接产物
我
与3`末端相连
剪
上游外显子的3`-OH作亲核基
套索结构中的腺苷酸带 有3个磷酸二酯键
接
团攻击内子3`位核苷酸上的磷 酸二酯键,使套索结构完全解离
过
程
完成剪接的RNA
Note:
4.2.1 细菌mRNA的降解 4.2.2 真核生物mRNA的降解
mRNA is degraded by exo- and endo- nucleases
4.2.1 细菌mRNA的降解
细菌mRNA的降解总的 方向为5`→ 3`;
降解由两部分组成:核 酸内切酶的切割,以及核 酸外切酶对这些片段从3` → 5`方向的降解。
内含子可以阻止mRNA的出核,因为它们与 剪接装置联系在一起。
Spicing is required for mRNA export
The EJC (exon junction complex) binds to RNA by recognizing the splicing complex.
4.2 mRNA的降解
Splicing releases a mitochondrial group II intron in the form of a stable lariat.
3.3.3 内含子的不同剪接方式
(1)可变剪接 (2)顺式剪接和反式剪接
(1)可变剪接 (alternative splicing )
tRNA splicing has separate cleavage and ligation stages
转录后RNA的加工
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hnRNA的剪接
核酸剪接体—— 内含子是在复杂的核酸蛋白 的复合结构。结构类似于核糖体, 由小核RNA和蛋白质共同组成 。
三、RNA编辑
定义: 基因转录产生的mRNA分子中,迚行 核苷酸的缺失、插入或置换,导致生 成的mRNA的序列丌不基因编码序列 互补,这种现象称为RNA编辑
现象:1986.R.Benne在研究锥虫线 粒体mRNA转录加工时发现mRNA 多个编码位置上CU替换。 意义:修正,扩充遗传信息; 调控翻译
二、选择性剪接
某些tRNA前体的剪接
剪 接 方 式
某些rRNA前体的剪接
mRNA前体hnRNA的剪接
tRNA前体的剪接
剪接内切核酸酶—— 准确在内含子、外显子中迚行切割 剪接连接酶—— 外显子重新连接,形成成熟tRNA
rRNA前体的剪接
RNA自剪接—— rRNA前体的内含子是在RNA分子 本身催化下完成,发生一系列磷脂键转 移,丌需外界能量,蛋白质酶的参不。 核酶—— 具有自动催化活性RNA
转录后RNA的加工
5’端加帽及poly(A)尾巴的添加 选择性剪接 RNA编辑 hnRNA选择性加工不运输
mRNA的降解作用
鸡卵清蛋白基因
hnRNA
首、尾修饰
hnRNA剪接
鸡 卵 清 蛋 白 基 因 及 其 转 录 、 转 录 后 修 饰
成熟的mRNA •核内的初级mRNA称为杂化核RNA ( hnRNA)
5'加帽: 在真核细胞中,几乎所有的mRNA在核内转录大 概达到30个核苷酸后,就在其5'端上加上一个7甲基鸟嘌呤核苷的帽子。 poly尾巴的添加: 前体mRNA上加上一个25~250腺嘌呤核苷酸组 成的尾巴,RNA聚合酶Ⅱ催化下合成的前体 hnRNA,比实际mRNA要长一些,一般终止于 加polyA尾巴的3'端的下游1000~2000个核苷 酸处,然后由核苷酸内切酶对其迚行加工,切除 多余的核苷酸。
转录后的加工与修饰
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第二节RNA转录后的加工与修饰不论原核或真核生物的rRNAs都是以更为复杂的初级转录本形式被合成的,然后再加工成为成熟的RNA 分子。
然而绝大多数原核生物转录和翻译是同时进行的,随着mRNA开始的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的合成,因此原核细胞的mRNA并无特殊的转录后加工过程,相反,真核生物转录和翻译在时间和空间上是分天的,刚转录出来的mRNA是分子很大的前体,即核内不均一RNA。
hnRNA 分子中大约只有10%的部分转变成成熟的mRNA,其余部分将在转录后的加工过程中被降解掉。
(一)mRNA的加工修饰原核生物中转录生成的mRNA为多顺反子,即几个结构基因,利用共同的启动子和共同终止信号经转录生成一条mRNA,所以此mRNA分子编码几种不同的蛋白质。
例如乳糖操纵子上的Z、Y及A基因,转录生成的mRNA可翻译生成三种酶,即半乳糖苷酶,透过酶和乙酰基转移酶。
原核生物中没有核模,所以转录与翻译是连续进行的,往往转录还未完成,翻译已经开始了,因此原核生物中转录生成的mRNA没有特殊的转录后加工修饰过程。
真核生物转录生成的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的加工修饰,主要包括对5’端和3’端的修饰以及对中间部分进行剪接。
1.在5’端加帽成熟的真核生物mRNA,其结构的5’端都有一个m7G-PPNmN结构,该结构被称为甲基鸟苷的帽子。
如图17-9所示。
鸟苷通过5’-5’焦磷酸键与初级转录物的5’端相连。
当鸟苷上第7位碳原子被甲基化形成m7G-PPNmN时,此时形成的帽子被称为“帽0”,如果附m7G-PPNmN外,这个核糖的第“2”号碳上也甲基化,形成m7G-PPNm,称为“帽1”,如果5’末端N1和N2中的两个核糖均甲基化,成为m7G-PPNmPNm2,称为“帽2”。
从真核生物帽子结构形成的复杂可以看出,生物进化程度越高,其帽子结构越复杂。
基因的转录、转录后加工及逆转录
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2
图13-8
新生RNA
不依赖ρ-因子的终止 DNA模板上有终止信号 转录出来的RNA RNA聚合酶遇此结构 即停止工作。 DNA和RNA(dA:rU) 稳定性下降
GC富含和AT富含区的 回文结构 自身互补形成 发夹状结构(hairpin) 3’尾端有4个U DNA恢复双链, 释放转录产物
模板 原料 碱基配对 聚合酶 产物
DNA 核苷三磷酸 碱基配对原则 依赖DNA的聚合酶 多核苷酸
差 异
相同或相似
几个基本概念
结构基因(structure gene) 模板链(template strand) Watson(W) 链、负(-)链(minus strand)、 反意义链(antisense strand) 编码链(coding strand) Crick(C)链、正(+)链(plus strand)、 有意义链(sense strand) 不对称转录(asymmetric transcription)
发夹结构
环
茎
多个U
DNA模板 3’
5’
四.转录的抑制作用
与DNA模板作用 与RNA聚合酶作用 原核生物 真核生物
放线菌素D--插入dG*dC间 低浓度--(-)RNA延长 高浓度--(-)RNA起始 (-)DNA复制 利福平/利福霉素 和原核生物RNA聚合酶 β亚基结合--(-)转录起始 α鹅膏蕈碱 --(-)RNA聚合酶Ⅱ
二.真核生物RNA转录后的加工 1、rRNA转录后的加工
真核生物rRNA的基因 (rDNA) 转录产物
成簇纵列串联排列 高度重复序列DNA 核质:(Ⅲ)--不需加工 5s rRNA 核仁:(Ⅰ)--加工 5.8s rRNA 28s rRNA 18s rRNA
RNA转录后的加工与修饰
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第二节 RNA转录后得加工与修饰不论原核或真核生物得rRNAs都就是以更为复杂得初级转录本形式被合成得,然后再加工成为成熟得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,因此原核细胞得mRNA并无特殊得转录后加工过程,相反,真核生物转录与翻译在时间与空间上就是分天得,刚转录出来得mRNA就是分子很大得前体,即核内不均一RNA。
hnRNA分子中大约只有10%得部分转变成成熟得mRNA,其余部分将在转录后得加工过程中被降解掉。
(一)mRNA得加工修饰原核生物中转录生成得mRNA为多顺反子,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mRNA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基因,转录生成得mRNA可翻译生成三种酶,即半乳糖苷酶,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,翻译已经开始了,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’端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苷得帽子。
如图17-9所示。
鸟苷通过5’-5’焦磷酸键与初级转录物得5’端相连。
当鸟苷上第7位碳原子被甲基化形成m7G-PPNmN时,此时形成得帽子被称为“帽0”,如果附m7G-PPNmN外,这个核糖得第“2”号碳上也甲基化,形成m7G-PPNm,称为“帽1”,如果5’末端N1与N2中得两个核糖均甲基化,成为m7G-PPNmPNm 2,称为“帽2”。
从真核生物帽子结构形成得复杂可以瞧出,生物进化程度越高,其帽子结构越复杂。
5第六章转录、转录后加工及逆转录
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•
不同的σ因子识别不同的启动子 E.coli 中有五种σ因子(σ70、σ32、σ54、σ28 、 σ24 ) 枯草杆菌中有11种σ因子 (σ因子的更替对转录起始的调控)
(2)α因子 核心酶的组建因子 α+α • • 2α+β α2β+β’
☻ 以上三个保守序列在绝大多数启动子中都存在
(4)
增强子(enhancer):
研究SV40病毒时发现,启动子上游的某些序列若发生变化,则大大 降低转录活性,这些序列对转录起增强作用,故称增强子。 一段能够加速基因转录的调节性序列,通过改变DNA模板的螺旋结 构和顺势调控RNA聚合酶及特异性蛋白。 效率高:是转录频率增加10-200倍。 特点:1.位置不定(5‘端上游,3端下游,甚至于内含子中) 2.序列长,有芯(TGGA/TA/TA/T)
• CTD参与转录 → ⅡB → ⅡA → 使 RNApol易于离开
启动子进入延伸过程(10倍)
二、 真核生物的启动子 三种 RNApol 识别三种启动子 三种聚合酶需要不同的转录因子-TF Ⅰ、 TF Ⅱ、TF Ⅲ等 注:每种转录因子根据发现的先后再分为A\B\C (TF Ⅲ A\ TF Ⅲ B) 三种转录方式 三种产物: RNA聚合酶Ⅱ——mRNA前体; RNA聚合酶Ⅰ——rRNA; RNA聚合酶Ⅲ——tRNA和 5S RNA
记为正值
-10 upstream +1 start point +10 downstream
一、原核生物启动子和终止子 启动子(promoter):RNA聚合酶的结合区域。 启动子的特点: (1)在转录起始点的5’端 (2)TTGACA:Sextama框,RNA聚合的识别部位(酶 靠σ亚基与之结合),在-35区。 (3)TATAAT: Pribnow 框,RNA聚合酶的结合区,在10区。
RNA转录后的剪切与加工
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两个启 动子
16S
RNaseⅢ
23S
5S
成熟的rRNA
tRNAs are cleaved from transcripts of rRNA operons
原核生物tRNA前体的转录后加工
过程:
RNA内切核酸酶在tRNA分子5’端切断,之后 使5’端逐步成熟
RNA内切核酸酶在tRNA分子3’端切断,再由 RNA外切核酸酶从3’端逐个切去附加序列
以T7噬菌体早期转录为例
T7噬菌体早期转录区6个基因的转录和剪切
DNA 启动子
终止子
Pre-mRNA
多顺反子
RNase Ⅲ
mRNA 0.3mRNA 0.7mRNA 1mRNA 1.1/1.2mRNA 1.3mRNA
三、真核生物RNA的转录后加工
转录产物:切除内含子,连接外显子(剪接)
snRNP:snRNA + 蛋白质因子 snRNA:核内小分子RNA snRNP在内含子上装配成超分子剪接体,行使
(Prok. 的tRNA多为Ⅰ型)
Ⅱ型需要在酶的作用下添加CCA序列
(少数 Phage 、 Euk.)
参与 tRNA后加工的酶
RNAaseP:内切核酸酶,核蛋白使 tRNA产生成熟的 5’ 端。识别tRNA的空间构象
RNAaseD:外切核酸酶,使Ⅰ型 tRNA暴露出CCA端 a、 RNAaseP 存在时 RNAaseD可达最大活性 b、 RNAaseQ、RNAaseY、RNAaseP3与此酶功能相同
1、SnoRNA—核仁小分子RNA
参与核糖核酸酶对特定立体结构的识别,即确定 切割位点
SnoRNA(核仁内)+ protein → SnoRNP(核仁 小分子核糖核蛋白体)
分子生物学:转录及转录后加工
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α rpo A 40 2 装配亚基:与启动子上游元件和
活化因子结合.
β rpo B 155 1 催化中心:结合核苷酸底物,催
β' rpo C 160 1 化磷酸二酯键形成,与模板DNA
结合。
σ rpo D 32~92 1 识别亚基:可识别启动子,促进
转录的起始。
ω
9
1 促进RNA酶组装和稳定的作用
4.2 真核生物的RNA聚合酶
真核细胞核RNA聚合酶共同的性质
* 都是大的多亚基蛋白质(500-700 k) * 都有两个大的与大肠杆菌RNA聚合酶 、和′亚
基同源的亚基,因此活性中心是保守的 * 没有与大肠杆菌σ因子同源的亚基
真核生物的RNA聚合酶结构与功能的比较
名称
RNA聚合酶I (A) RNA聚合酶II (B) RNA聚合酶 Ⅲ(C)
⑹ 都遵从碱基配对规律—— 但转录忠实性要低于DNA复制;
⑺ 转录与复制都受到严格的调控。
3.转录和复制的区别
复制
模板
两条链均复制
原料 酶
dNTP DNA聚合酶
产物
子代双链DNA
配对 高度进行性
A-T;G-C 中途不停止
转录 不对称转录
NTP RNA聚合酶 mRNA,tRNA,rRNA A-U;T-A;G-C 可一段一段复制
第七章 转录及转录后加工
主要内容:
第一节 转录的复制机理与体系 第二节 与转录起始和终止有关的DNA结构 第三节 原核生物和真核生物转录
第四节 转录后加工过程及其机制
1955年,Brachet分别用洋葱根尖和变形虫 进行实验。如果往洋葱根尖细胞和变形虫中加入 RNA酶分解细胞质中的RNA,细胞中的蛋白质合成 就会停止。而再加进从酵母菌中提取的RNA,则 又能够合成一定数量的蛋白质。
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(3) 核苷酸的修饰
➢在前体tRNA的一些专一部位的碱基需要通过 甲基化酶,硫醇酶,假尿嘧啶核苷化酶等的作 用进行修饰成为特殊的碱基,如氨基酸臂上 5′的4-硫尿苷(4tu),D臂上的2甲基鸟苷 (2mG),TψC臂上的假尿苷(ψ)以及反密 码子环上的2异戊腺苷(2ipA)
tRNA前体分子的加工
(2) tRNA5’-端的成熟
➢ RNaseP是一种不常用的酶,是由蛋白和RNA组 成的复合体。其RNA长375nt,分子量为130kDa。
➢RNase P具有内切酶的活性,可切除E.coli前
体tRNA 5′端的前导序列(41nt)
➢此酶不识别特殊的序列,而识别二级结构—— 发夹所组成的tRNA。即:S.Altman提出的外部引 导理论。类核糖核酸酶P-外部引导序列技术
3. 原核生物mRNA前体的加工
➢ 原核生物没有细胞核,不存在时空间隔,一般不 需要加工,一经转录即可翻译,一个多顺反子上可 被翻译出多个蛋白分子。 ➢ 原核生物中少数多顺反子mRNA需要通过核酸内 切酶(RNase III)切成较小的单位后再进行翻译。
三. 真核生物tRNA前体的转录后加工
2. 原核rRNA加工
原核生物有rrnA-rrnG共7个rRNA转录单位分散 在基因组中,每个 转录单位由16SrRNA、 23SrRNA 、 5SrRNA 及tRNA组成; rRNA含非转 录的间隔区,其产物中含tRNA。rRNA基因之间 以纵向串联的方式重复排列。
加工过程:
1)甲基化修饰:修饰在碱基和2’-核糖上。 2)剪切作用:需核酸酶(RNase III)参与
真核tRNA的基因和原核不同:
①真核的前体分子tRNA是单顺反子,但 成簇排列,基因间有间隔区。如在爪蟾中 每个基因组中各个tRNA基因超过200拷 贝,是一种重复序列;
②真核tRNA基因一般都比原核tRNA基因 多得多,如酵母约有400个tRNA基因;
③ tRNA的前体分子中含有内含子,其特点是:
第八章 转录产物的加工
一、RNA 转录后的加工与修饰概述
在细胞内,由RNA聚合酶合成的原初转录物 (primary transcript)往往需要一系列的变化,包 括链的裂解、5和3末端的切除和特殊结构的形成、 核苷的修饰、以及拼接和编辑等过程,才转变为 成熟的RNA分子。此过程总称为RNA的成熟或称 为RNA的转录后加工。 ➢ tRNA前体的转录后加工 ➢ rRNA前体的转录后加工
a、切除tRNA前体两端多余的序列R:NAaseF
RNAaseF
RNAaseP
RNAa5s’e—P 端切除几到10个核苷酸。
RNAaseD
b、末端添ACC 加:3’R-端NA添ase加D CCA序列。
c、修饰:形成 稀有碱基如DH2 。
表示核酸内切酶的作用 表示核苷酸转移酶的作用
表示核酸外切酶的作用 表示异构化酶的作用
➢ 原核生物的mRNA转录后一般不需要加工,转 录的同时即进行翻译(半寿期短)。
➢真核生物转录和翻译在时间和空间上是分开的 ,刚转录出来的mRNA是分子很大的前体hnRNA (heterogeneous nuclear RNA,核内不均一RNA)。 hnRNA分子中大约只有10%的部分转变成成熟的 mRNA,其余部分将在转录后的加工过程中被降 解掉。
(RNAIII)
RNase III
RNase III是一种负责RNA加工的内切核酸酶,可特 异识别特定的RNA双螺旋区,在茎部错位两个2bp的 位点切割,因此每个片段的3’端都有2个碱基突出。
Dicer 酶是RNase III家族中特异识别双链RNA的一 员,它能以一种ATP依赖的方式逐步切割由外源导 入或者由转基因,病毒感染等各种方式引入的双链 RNA,切割将RNA降解为19-21bp的双链 RNAs(siRNAs),在RNA干扰(RNA interference)中 具有重要作用.
③由tRNA和rRNA串联组成。
(1) tRNA3’-端的成熟
➢ 此过程由多种内切酶和外切酶的共同参与。
➢ 内切酶 RNase P 识别发夹结构并粗切割3’, 5’端额外序列;
➢内切酶 RNase F识别发夹结构并进一步切割3’ 端冗余序列;
➢ 对于具有CCA末端的I型tRNA前体修整3′端的 外切酶是RNase D,在CCA末端它一次切除(或逐 步切除)3′的碱基。
A.位置相同,都在反密码子环的下游;
B.不同tRNA的内含子长度和序列各异; C.外显子和内含子交界处无保守序列,故其内 含子的剪切是依靠RNase异体催化进行剪切;
D.内含子和反密码子配对形成茎环,改变了反 密码子臂的结构,保护了反密码子,使其免受某 些酶的降解。
酵母tRNAPhe内含子的结构(引自B.Lewn: ,2000)
真核tRNA的加工和原核有区别,包括: ➢ 剪接内含子的过程; ➢ 3’端都要加CCA; ➢ 核苷酸修饰
1)内含子的剪接
(1) 内含子的切除 tRNA内切酶切割前体分子中的内含子;
酵母tRNA在未处理前先进行 凝胶电泳,结果只显示一条 带,且跑得较慢,表明此 tRNA的前体分子;当加入核 酸内切酶后无需加入ATP, 反应后再走电泳,结果出现 二条带,一条是剪切后游离 出的内含子,另一条是互补 的外显子,称为tRNA的半分 子(tRNA halfmolecules)。
对于没有CCA序列的II型tRNA前体分子,在 切除3’-端附加序列后,在tRNA核苷酸转 移酶(tRNA nucleotidyl transferase)的 作用下,逐个添加上去的。
tRNA+CTP tRNA-C+CTP tRNA-CC+ATP
tRNA-C+PPi tRNA-CC+PPi tRNA-CCA+PPi
二、原核生物RNA的转录后加工
1. 原核生物NA前体的加工
➢原核的tRNA初始转录本多为多顺反子 (polycistron)少数的tRNA前体为单顺反子 (monocistron)如tRNAser
①串联的tRNA分子都是相同的,如tRNATyrtRNATyr;
②串联的tRNA分子是不同的,如tRNAIletRNAAla-tRNAThr;