基因表达与蛋白质合成

不依赖 ρ因子的转录终止
1、终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重 对称区，由这段DNA转录产生的RNA容易形成 发卡结构。 2、在终止位点前面有一段由4—8个A组成的序列， 所以转录产物的3’端为寡聚U，这种结构特征 的存在决定了转录的终止。
与原核生物的-35区相对应的序列 ，称为CAAT区。
第一步：模板识别
原核生物只含有一种RNA聚合酶， 可以催化合成mRNA、tRNA、rRNA RNA聚合酶与启动子DNA 双链相互作用并与之结合的过程。 。其核心酶是由两个 α 亚基、一 个β 亚基，一个β ’亚基、一个 ω亚基组成，加上一个σ亚基后则 成为RNA聚合酶全酶。 σ亚基 真核生物由三种 RNA聚合酶，其中 RNA聚合酶：以双链 RNA聚合酶Ｉ合成 rRNA 前体 45S； DNA为模板，以 NTP 为 RNA聚合酶Ⅱ合成 mRNA的前体及大 原料，并以镁离子或 部分snRNA 以及microRNA；RNA聚 者锰离子为辅助因子 合酶Ⅲ合成 tRNAs 、rRNA 5S等。 ，催化 RNA链的起始、 它们的结构与原核生物 RNA聚合酶 延伸和终止，不需要 类似。 任何引物。
第三步：转录终止
终止 位点
当链延伸到转录终 止位点时，RNA聚 合酶不再形成新的 磷酸二酯键，RNADNA杂合体分离， DNA恢复到双链状 态而RNA聚合酶和 新生成的RNA链从 模板上释放出来， 这就是转录的终止。
RNA前体
真核生物转录的终止
5’ AAUAAA
在3’端加上polyA的尾巴, 与转录终止密切相关(多聚 腺苷酸化)
依赖 ρ因子的转录终止
“穷追模型”：
RNA合成起始以后， ρ因子即附着在新生的RNA链 5’端的某个有序列或二级结构特异性的位点上，利 用ATP水解产生的能量，沿着5’到3’方向朝着转录泡 移动，其运动速度比RNA聚合酶快些，当RNA聚合 遇到终止子而暂停时， ρ因子追上并取代了暂停在终 止位点上的RNA聚合酶，它所具有的RNA-DNA解螺 旋活性使转录产物RNA从模板上释放。随后转录复合 解体，完成转录过程。
GA GU 3’ polyA结合蛋白
polyA合成酶的复合物
polyA合成酶复合物 GA GU 包括polyA合成酶、 AAUAAA 多聚腺苷酸化特异因 多聚腺苷酸化 CPSF 及 CstF 会在约AAUAAA序列后35个核苷GA处启动切割 子（ CPSF ）、切割活 。化因子（ polyA合成酶（ PAP）会立即展开编写polyA尾巴，细胞 CstF）以及 polyA结合蛋白。 核内的 polyA结合蛋白会立即与新的 polyA序列结合。其 CAAAAAAAAAAAAAAA AAUAAA
CPSF
polyA合成酶
CstF
中，polyA结合蛋白作为一种分子标尺，界定多聚核苷酸 化何时停止。
原核生物 转录的终止
ρ 因子是由相同的6个亚基组成六聚 体，具有NTP酶活性和解螺旋酶活性 依赖 ρ因子的转录终止 ，是促使转录三元复合物解离的根 本原因。依赖ρ 因子终止的终止子 含有一个反向重复序列，使 RNA末 不依赖 ρ因子的转录终止 端形成一个发夹结构，导致转录延 宕，ρ 因子得以发挥作用，终止转 录。
RNA聚合酶 结构示意图
σ亚基：负责模板链 的选择和转录的起始 ，是核心酶的别构效 应物，使酶专一性的 识别模板上的启动子 ，可以极大的提高 RNA聚合酶对启动子 ω 亚基：还未清楚它 区 DNA序列的亲和力 的功能。但是它在 。 耻垢分枝杆菌中似 乎是有保护β‘亚基的 功能。
两个α 亚基：与核心酶的 组装及启动子的识别有关
启动子
有高度的亲和力。
多种调 上游 控原件
原件
启动子：是一段位于 CAAT 区 TATA 区 -35区 -10区
结构基因5’端上游的 一段DNA序列，能活 化RNA聚合酶，使之 真核生物在转录起始位点上游 -30 与模板 DNA准确结合 ～ -25bp有一个共同序列，功能和 原核生物的 -10区类似，称为TATA 并具有转录起始的特 区；另外在 异性。 -78 ～-70bp也有一段
β亚基：有着聚合酶的活性 ，负责催化RNA的合成。
β’亚基：与DNA模板结合， 与β亚基一起组成了RNA聚 合酶的催化中心。
真核生物在转录起始 第二步：转录起始
位点上游200bp附近 还有增强子序列，能 1、聚合酶与启动子可逆性结合形成转录起始复合物， 够强化转录起始。 此时DNA链仍处在双链状态，称为二元封闭复合物。
基因转录 DNA RNA
整体流程
转录起点 终止子
模板链 编码链 转录 RNA
启动子
转录区域
其中原核生物启动子区在转 原核生物有操纵子结构：操纵子是原核生物进行基因转录调控的 录起始位点上游10bp处有 主要方式，包括：操纵基因、启动子和结构基因，其中结构基因 也就是要表达的基因，通过启动子上游阻遏物基因是否表达产生 一个-10区，是RNA聚合酶 阻遏物与启动子区的阻遏基因结合来调控基因转录，阻遏物基因 的紧密结合位点，在上游 表达，产生阻遏蛋白，与启动子区的操纵基因结合，结构基因被 35bp处有-35区，是RNA 聚 抑制，不表达，阻遏物基因不表达，没有阻遏蛋白，启动子区与 RNA聚合酶结合，转录起始。 合酶的σ亚基识别位点并具
顺式作用元件：影响自身基因表 达活性的DNA序列，启动子、增强 σ亚基 子、沉默子； 反式作用因子：和调控区序列相 结合或间接影响其作用的蛋白质 原核生物形成的起始复合物比较简 因子，统称为反式因子。一般为 单，是由聚合酶和启动子直接结合 DNA结合蛋白，核内蛋白，可使邻 形成的，而真核生物则较为复杂， 近基因开放（正调控）或关闭（ 需要众多因子的参与，其中包括顺 负调控） 。 式作用元件和反式作用因子。
2源自文库DNA构象发生重大变化，封闭复合物打开，变成二元 开链复合物。
σ亚基
3、 σ 亚基释放，RNA聚合酶结合到模板链，形成 RNA聚合酶、DNA、新生RNA的三元复合物。
σ亚基 新生 RNA链
第二步：转录延伸
RNA聚合酶释放σ亚 基之后与启动子脱离， 核心酶沿模板DNA链 移动并使新生RNA链 不断延长的过程。