第十一章 RNA的生物合成

第十一章 RNA的生物合成

Chapter 11 RNA Biosynthesis,

生物界，RNA合成有两种方式：

一是D N A指导的R N A合成，也叫转录，此为生物体内的主要合成方式，也是本章介绍的主要内容。

另一种是R N A指导的R N A合成(R N A-d e p e n d e n t R N A s y n t h e s i s)，也叫R N A复制(R N A r e p l i c a t i o n),由R N A依赖的R N A聚合酶(R N A-d e p e n d e n t R N A p o l y m e r a s e)催化，常见于病毒，是逆转录病毒以外的R N A病毒在宿主细胞以病毒的单链R N A 为模板合成R N A的方式。

重点内容

掌握不对称转录、模板链和编码链的概念。

（二）掌握原核生物RNA聚合酶的全酶及核心酶的组成；熟悉模板与酶的辨认结合，启动子的概念。了解-35区、-10区、上游、下游序列等概念，以及两区的作用特点。

（三）熟悉原核生物的转录起始，转录的方向，原核生物的转录终止分两种方式。了解原核生物RNA合成的过程。

（四）熟悉真核生物的RNA聚合酶的分类，作用特点以及各自相应的产物；了解真核生物转录过程。

（五）掌握断裂基因、内含子、外显子的概念；

（六）熟悉真核生物mRNA,tRNA的修饰过程。

复制与转录的相同点：

①都是酶促的核苷酸聚合过程

②以DNA为模板

③遵循碱基配对原则

④都需依赖DNA的聚合酶

⑤聚合过程都是生成磷酸二酯键

⑥新链合成方向为5’→3’

原核生物转录的模板和酶

Section 1 Templates and Enzymes in Prokaryotic Transcription

原核生物转录的模板

DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因(structural gene)。

转录的这种选择性称为不对称转录(asymmetric transcription)，它有两方面含义：

在DNA分子双链上，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录；

模板链并非总是在同一单链上。

全称：依赖DNA的RNA聚合酶（DDRP）。

RNA合成的化学机制与DNA聚合酶催化DNA合成相似，沿5‘→3’聚合RNA。

DNA 聚合酶在启动DNA 链延长时需要引物存在，而RNA 聚合酶不需要引物就能直接启动RNA 链的延长。

RNA 聚合酶和DNA 的特殊序列——启动子(promoter)结合后，就能启动RNA 合成。 原核生物中的RNA 聚合酶全酶由五个亚基构成，即α2ββ‘σ（ω），分子量达

480kD 。

σ亚基能引导RNA-pol 稳定的结合在DNA 启动子上。

σ亚基存在对核心酶的构象有较大影响，能导致RNA-pol 与DNA 上的一般序列和启动子序列的亲和力有很大不同：

极大降低了酶与DNA 一般序列的结合常数，和停留时间，同时又增加了酶与启动子的亲合力和停留时间

其他原核生物的RNA 聚合酶，在结构、组成、功能上均与E.coli 相似。

抗结核药利福平或利福霉素可专一性地结合RNA 聚合酶的β亚基，抑制RNA 合成。 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)，包括若干个区 别: 引物酶 ①复制起始时聚合短链RNA 作

为引物，以提供3¡¯-O H 末端，

使子代D N A 链能够延长。

②d n a G 基因编码，

③对利福平不敏感 催化转录的RNA-pol

两种酶的异同

共同点: 本质上都是一种依赖D N A 的R N A 聚合酶（D D R P ）;

催化游离的N T P 聚合。

转录时催化子链延长 对利福平敏感

结构基因及其上游(upstream)的调控序列。

启动子(启动序列，promoter)是RNA聚合酶结合并起动转录的特异DNA序列。

启动子(promoter)是调控序列的一部分,控制转录的关键部位，决定着基因的表达强度。

第三节原核生物RNA转录合成的过程

一、转录起始需要RNA聚合酶全酶

RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。

DNA双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。

转录起始过程：

1. RNA聚合酶全酶(α2σ'ββ)与模板结合，形成闭合转录复合体(closed

transcription complex) ；

2. DNA双链局部解开，形成开放转录复合体(open transcription complex) ；

3. 第一个NTP加入，形成转录起始复合物：

DNA双链解开的范围只有≈ 17bp，比复制叉小得多。

转录起始生成RNA的5’总是GTP，且保留三个磷酸基团

第一个磷酸二酯键生成后，σ亚基即从转录起始复合物上脱落，核心酶连同四磷酸二核苷酸，继续结合于DNA模板上，酶沿DNA链前移，进入延长阶段。

二、原核生物的转录延长时蛋白质的翻译也同时进行

σ亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。

三、原核生物转录终止分为依赖ρ(Rho)因子与非依赖ρ因子两大类

转录终止指RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。

依赖Rho (ρ)因子的转录终止

非依赖Rho因子的转录终止