第十五章 RNA加工及核糖核蛋白复合体
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• 许多真核细胞的rRNA 基因以串联重复的基 因丛方式存在，每基 因丛的转录单元拷贝 数 >100 个，由 RNA 聚 合酶I负责转录 • 真核rRNA加工的具体 步骤不很清楚，前 rRNA 分别各含 1 个拷 贝的 18S 、 5.8S 和 28S 编码区 • 真核细胞的 5S rRNA 由RNA Pol III从非连 锁基因转录产生
Poly (A) addition site
Polyadenylation site mRNA 5..AAUAAA..(20bp)…CAAAAAAAAAAAAAA
（三）RNA剪接
• RNA剪接（splicing）：指真核细胞将前mRNA中的内含子切除， 并将外显子拼接的过程，反应在细胞核内进行，产生的成熟 mRNA转运到细胞浆进行转译 • 剪接部位由特定序列决定，几乎所有内含子的5 -端为GU（剪接 供体部位），3-端为AG（剪接受体部位），其他序列有富含嘧 啶碱基的多嘧啶轨和分支点 • 剪接反应分两步进行，第一步裂解反应发生在5-剪接部位，第二 步裂解发生在3'-剪接部位，当两个外显子被连接在一起后，内含 子以套索形式释放降解
第一节 核糖体RNA (rRNA)的加工
一、原核rRNA的加工
• 大肠杆菌基因组共有7个 散在的rRNA操纵子，每 一操纵子含各有一个拷 贝的5S、16S和23S rRNA序列，在tRNA编 码序列之间也存在rRNA 操纵子
• 至少有7种RNA酶 （RNAase）参与前体 rRNA的加工
二、真核rRNA的加工
第十五章 RNA的剪接加工
基本概念
• 多数新转录的RNA分子(初级转录子)都需经过不同的改变
才能成为成熟的RNA，此过程称为RNA加工（RNA processing)
• 最常见的RNA加工方式包括： 1. 利用核酸内切或外切酶进行的核苷酸去除 2. 向初级转录子或其裂解产物末端添加核苷酸
3. 某些核苷酸的化学修饰
（二）3端多聚腺苷酸化
• 绝大多数真核 mRNA的成熟 3-端都发生多聚腺苷酸化，即添加 一串A碱基，也称3-端加尾 • 加尾部位由特定的序列决定，包括5-AAUAAA-3 （多聚腺苷酸 化信号）、5-YA-3（Y代表嘧啶）序列和下游的GU富含序列， 统称为多聚腺苷酸化部位 • 反应需要许多蛋白因子的参与，先在特定部位发生裂解反应， 然后由poly（A）聚合酶将约250个A碱基加到裂解产物的3’-端
• 原核mRNA的降解速度很快，转录子的转译时间 非常有限，但若5'-或3'-端有干-环结构保护，转录 的时间则相对较长
二、真核mRNA的加工修饰
• 所有真核蛋白编码基因都由RNA聚合酶 II负责转录，转录子的 长度差异很大，统称为异源核RNA（heterogeneous nuclear RNA, hnRNA） • 其中能被加工成mRNA的转录子叫做前mRNA（pre-mRNA） • 加工过程包括 5-帽形成、 3-多聚腺苷酸化、内含子剪接和碱基 修饰 • 前mRNA合成后很快被蛋白质包裹成异源核蛋白体（hnRNP）， 参与包裹的蛋白质分别被命名为hnRNP 蛋白A-U
• poly（A）尾有助于mRNA分子的稳定和成熟mRNA的转译
• 在 分 子生 物学 实 验中 ， poly （ A ）尾 为 mRNA 的 分离 提取 、 cDNA合成和RT-PCR检测提供了很大方便
DNA 5 …AATAAA…(20bp)..CA….TTGTGTGTTG..3
Pre-mRNA 5…AAUAAA..(20bp)..CA…UUGUGUGUUG..3 Polyadenylation signal Cleavage site GU-rich region
RNA剪接反应由 U1、U2、U4、 U5和U6 snRNP以 及其它剪接因子 催化，这些 snRNP中的RNA 与5'-剪接部位、 3'-剪接部位和分 支点的保守序列 形成碱基配对
（四）mRNA的可变（选择性）剪接
• 定义：通过不同的剪接方 式从一个mRNA前体产生 不同的mRNA的过程，是 调节基因表达和产生蛋白 质组多样性的重要机制， 受多种顺式作用序列和反 式作用因子相互作用调节 • 分类： 1. 选择性利用启动子 2. 选择性利用poly（A）部 位 3. 选择性保留内含子 4. 选择性利用外显子
三、原核细胞的核糖体
• 核糖体分别占据大肠杆菌干物质的 25% 、总蛋白的10%和 总RNA的80%，可见核糖体对细胞的重要性 • 70S的核糖体包括1个50S和1个30S亚单位 • 50S包括1个23S rRNA、1个5S rRNA 和31个蛋白质分子 • 30S亚单位包括1个16S rRNA和21个蛋白质分子
• 从细胞核提纯的包裹蛋白为相当均质的颗粒，称为hnRNP颗粒
• hnRNP使hnRNA保持单链形式，协助RNA加工
（一）5端加帽
• 在前 mRNA 链长度达 25-30nt 前，其 5- 端以添加 7- 甲 基鸟苷（m7G）方式进行化学修饰，这种5-结构称 为 5-帽 • 加帽反应由鸟苷转移酶催化，随后在第一和第二个 核苷酸上可能发生的糖基甲基化，特别是脊椎动物 • 帽结构对转录子具有稳定作用，对RNA剪接、核运 S
31种蛋白质 23S RNA 5S RNA 21种蛋白质 16S RNA
四、 真核细胞的核糖体
• 80S核糖体由1个60S亚基和1个40S亚基组成 • 60S亚基包含约45种蛋白、1个5S rRNA分子、1个5.8 S rRNA 及1个28S rRNA分子 • 40S亚基包含18S rRNA和约30种蛋白 约45种蛋白质 28S RNA 5.8S RNA 5S RNA 约30种蛋白质 18S RNA
80S
60S
40S
第二节 tRNA的加工
• 原核生物和真核生物刚转录生成的tRNA前体一般无生物活 性，需要进行以下步骤： ①剪切和拼接； ②碱基修饰； ③3'-OH连接-ACC结构
第三节 mRNA的加工
一、原核mRNA的加工
• 原核mRNA转录子一般不需要加工，在其合成尚 未完成之前，核糖体即开始装配和蛋白质转译
Poly (A) addition site
Polyadenylation site mRNA 5..AAUAAA..(20bp)…CAAAAAAAAAAAAAA
（三）RNA剪接
• RNA剪接（splicing）：指真核细胞将前mRNA中的内含子切除， 并将外显子拼接的过程，反应在细胞核内进行，产生的成熟 mRNA转运到细胞浆进行转译 • 剪接部位由特定序列决定，几乎所有内含子的5 -端为GU（剪接 供体部位），3-端为AG（剪接受体部位），其他序列有富含嘧 啶碱基的多嘧啶轨和分支点 • 剪接反应分两步进行，第一步裂解反应发生在5-剪接部位，第二 步裂解发生在3'-剪接部位，当两个外显子被连接在一起后，内含 子以套索形式释放降解
第一节 核糖体RNA (rRNA)的加工
一、原核rRNA的加工
• 大肠杆菌基因组共有7个 散在的rRNA操纵子，每 一操纵子含各有一个拷 贝的5S、16S和23S rRNA序列，在tRNA编 码序列之间也存在rRNA 操纵子
• 至少有7种RNA酶 （RNAase）参与前体 rRNA的加工
二、真核rRNA的加工
第十五章 RNA的剪接加工
基本概念
• 多数新转录的RNA分子(初级转录子)都需经过不同的改变
才能成为成熟的RNA，此过程称为RNA加工（RNA processing)
• 最常见的RNA加工方式包括： 1. 利用核酸内切或外切酶进行的核苷酸去除 2. 向初级转录子或其裂解产物末端添加核苷酸
3. 某些核苷酸的化学修饰
（二）3端多聚腺苷酸化
• 绝大多数真核 mRNA的成熟 3-端都发生多聚腺苷酸化，即添加 一串A碱基，也称3-端加尾 • 加尾部位由特定的序列决定，包括5-AAUAAA-3 （多聚腺苷酸 化信号）、5-YA-3（Y代表嘧啶）序列和下游的GU富含序列， 统称为多聚腺苷酸化部位 • 反应需要许多蛋白因子的参与，先在特定部位发生裂解反应， 然后由poly（A）聚合酶将约250个A碱基加到裂解产物的3’-端
• 原核mRNA的降解速度很快，转录子的转译时间 非常有限，但若5'-或3'-端有干-环结构保护，转录 的时间则相对较长
二、真核mRNA的加工修饰
• 所有真核蛋白编码基因都由RNA聚合酶 II负责转录，转录子的 长度差异很大，统称为异源核RNA（heterogeneous nuclear RNA, hnRNA） • 其中能被加工成mRNA的转录子叫做前mRNA（pre-mRNA） • 加工过程包括 5-帽形成、 3-多聚腺苷酸化、内含子剪接和碱基 修饰 • 前mRNA合成后很快被蛋白质包裹成异源核蛋白体（hnRNP）， 参与包裹的蛋白质分别被命名为hnRNP 蛋白A-U
• poly（A）尾有助于mRNA分子的稳定和成熟mRNA的转译
• 在 分 子生 物学 实 验中 ， poly （ A ）尾 为 mRNA 的 分离 提取 、 cDNA合成和RT-PCR检测提供了很大方便
DNA 5 …AATAAA…(20bp)..CA….TTGTGTGTTG..3
Pre-mRNA 5…AAUAAA..(20bp)..CA…UUGUGUGUUG..3 Polyadenylation signal Cleavage site GU-rich region
RNA剪接反应由 U1、U2、U4、 U5和U6 snRNP以 及其它剪接因子 催化，这些 snRNP中的RNA 与5'-剪接部位、 3'-剪接部位和分 支点的保守序列 形成碱基配对
（四）mRNA的可变（选择性）剪接
• 定义：通过不同的剪接方 式从一个mRNA前体产生 不同的mRNA的过程，是 调节基因表达和产生蛋白 质组多样性的重要机制， 受多种顺式作用序列和反 式作用因子相互作用调节 • 分类： 1. 选择性利用启动子 2. 选择性利用poly（A）部 位 3. 选择性保留内含子 4. 选择性利用外显子
三、原核细胞的核糖体
• 核糖体分别占据大肠杆菌干物质的 25% 、总蛋白的10%和 总RNA的80%，可见核糖体对细胞的重要性 • 70S的核糖体包括1个50S和1个30S亚单位 • 50S包括1个23S rRNA、1个5S rRNA 和31个蛋白质分子 • 30S亚单位包括1个16S rRNA和21个蛋白质分子
• 从细胞核提纯的包裹蛋白为相当均质的颗粒，称为hnRNP颗粒
• hnRNP使hnRNA保持单链形式，协助RNA加工
（一）5端加帽
• 在前 mRNA 链长度达 25-30nt 前，其 5- 端以添加 7- 甲 基鸟苷（m7G）方式进行化学修饰，这种5-结构称 为 5-帽 • 加帽反应由鸟苷转移酶催化，随后在第一和第二个 核苷酸上可能发生的糖基甲基化，特别是脊椎动物 • 帽结构对转录子具有稳定作用，对RNA剪接、核运 S
31种蛋白质 23S RNA 5S RNA 21种蛋白质 16S RNA
四、 真核细胞的核糖体
• 80S核糖体由1个60S亚基和1个40S亚基组成 • 60S亚基包含约45种蛋白、1个5S rRNA分子、1个5.8 S rRNA 及1个28S rRNA分子 • 40S亚基包含18S rRNA和约30种蛋白 约45种蛋白质 28S RNA 5.8S RNA 5S RNA 约30种蛋白质 18S RNA
80S
60S
40S
第二节 tRNA的加工
• 原核生物和真核生物刚转录生成的tRNA前体一般无生物活 性，需要进行以下步骤： ①剪切和拼接； ②碱基修饰； ③3'-OH连接-ACC结构
第三节 mRNA的加工
一、原核mRNA的加工
• 原核mRNA转录子一般不需要加工，在其合成尚 未完成之前，核糖体即开始装配和蛋白质转译