原核生物RNA的转录1

总结：大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析
亚 基 α β β' ω σ 基因 rpoA 相对分 子量 36500 亚基 数 2 1 1 1 1 组分 核心酶 核心酶 核心酶 核心酶 σ因子 ？ 存在多种σ因子，用于 识别不同的启动子 功能 核心酶组装，启动子识 别。解螺旋及重新螺旋 β和β'共同形成RNA合 成的活性中心
在依赖DNA的RNA聚合酶的作用下进行的； U，C G 配对的原则，合成RNA分子；
● 按A
● 模板单链 DNA的极性方向为3’ → 5’, 而非模板单链
DNA的极性方向与RNA链相同，均为5’ → 3’；
(书写基因序列时，仅写非模板序列，可不注明极性方向)
DNA
5’---ATGAGTA----3’ Non-template (sense strand) 3’---TACTCAT----5’ template (antisense strand) 5’----AUGAGUA----3’
编码链与模板链 与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链；将另 一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称
为模板链。
模板链并非永远在同一条单链上 转录方向
5
编码链 模板链 编码链
3 5
3
模板链
转录方向
第二节 原核生物的转录
一、原核生物转录的分子基础；
二、转录的起始，延伸；
三、转录的终止；
● 基本概念； ●原核生物转录起始、RNA聚合酶、启动子； 转录 的基本过程； ● 真核生物转录起始、RNA聚合酶、启动子；转录 的基本过程； ● 真核生物转录后的加工； ● 原核生物与真核生物mRNA的特征比较； ● RNA合成与DNA合成异同点；
第一节 若干基本概念
● 基因表达的第一步； ● 以D. S. DNA中的一条单链作为转录的模板； ●
即： 全酶=核心酶+ σ因子
Baidu Nhomakorabea β ω α
α
σ
β ’
图 12-5 E.coli RNA 聚合酶的亚基组成
3、各亚基的功能：
（1） α 亚基的功能：
• 当噬菌体T4感染E. coli时，宿主α 亚基被糖基化 修饰。修饰导致了原来被全酶所识别的启动子亲 和力下降，这就提示：
α亚基在启动子识别中起作用。
α亚基的作用：
RNA
● RNA的转录包括promotion, elongation, termination 三过程 ● 从启动子（promoter）到终止子（terminator）称为 转录单位 （transcriptional unit） ● 原核生物中的转录单位多为 polycistron in operon 真核生物中的转录单位多为monocistron, No operon ● 转录原点记为+1，其上游记为负值，下游记为正值
•σ因子能够保证细菌RNA 聚合酶稳定地结合到某个特异的、
• 在大肠杆菌中，存在多种σ因子。不同的σ因子 可以识别不同的启动子序列，从而可以启动不同 基因的表达； 例如：正常情况下负责大多数基因转录的是σ70 。 但σ32和σE在环境变化（热激）时被表达。 σ28用于正常生长时鞭毛基因的表达。
• 大肠杆菌的热激应答基因的表达的调控是通过σ32实现的。 温度升高时σ32数量增加，而温度恢复,σ32活性降低来完成 诱导。 • σ32合成的基本信号是温度增加导致未折叠蛋白质(部分变 性蛋白质)在细胞内累积。 • 另一组热调控基因的表达是由σE 因子控制，它负责对比σ32 更 剧烈的温度变化应答。它是由热变性蛋白质的积聚所诱导的。 • 大肠杆菌细胞含有少量σ54 ，当培养基中缺乏氮时被激活。 在这些情况下，基因被开启以便利用可替代氮源。
• 核心酶的组建顺序：因子α+α → 2α+β
→ +β’
• 位于前端的α因子使双链解链为单链 ；
• 位于尾端的α因子使单链新聚合为双链。
（2）δ亚基： ★ 重复使用(Reusable) •RNA链合成达8~9个碱基时，σ因子释放，离开核心酶， 由核心酶负责延伸。 ★ 使 Holo-enzyme识别启动子, 并与模板链结合 唯一的DNA启动子上。 ★ 修饰 RNApol 构型， 降低全酶与DNA的非特异性结合力 增强全酶与启动子位点的特异性结合力
四、转录的抗终止。
一、原核生物转录的分子基础：
（一）、RNA聚合酶：
1、E. coli的聚合酶负责所有mRNA、rRNA和tRNA的合成。 一个E. coli细胞中约有7000 个RNA聚合酶分子。任意时 刻大概有2000~5000 RNA聚合酶在合成RNA； 2、E. coli的全酶是一个质量约465kD 的分子，由两个α 、 β 、β ’、ω 亚基及一个 σ 因子所组成。其中， α 、β 、β ’、 ω 亚基构成了核心酶，加上σ 因子之后便构成了全酶。
-10 upstream
+1 start point
+10 downstream
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)。
转录的不对称性：
在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为
转录的模板，称为转录的不对称性。
原核生物RNApol (Core) 的结构与功能
Enzyme Movement
DNA coding strand (β’ ) Rewinding point (α) Unwinding point (α)
10-17bp
DNA template strand
RNA binding site RNA/DNA hybrid (β)
β因子： ★ 促进RNA pol + NTP → RNA elongation ；
★ 完成 NTP之间的磷酸脂键的连接 ；
★ 与 Rho(ρ)因子竞争RNA 3’-end 。
β’ 因子；
★ 强碱性亚基
★ 促使RNA聚合酶与
有义链（sense strand）的结合
总结：Holo Enzyme 含有的功能位点 ★ sense strand DNA binding point(β’ ) ★ DNA/RNA hybrid site(β) ★ D. S.DNA unwinding point(α) ★ D. S.DNA rewinding point(α)