真核生物的转录和后加工

真核生物的转录后修饰
Post-transcriptional Modification
• 在细胞内，原初转录产物经过一系列变化 转变 • 为成熟的 RNA分子的过程，称为转录后加 工（post• transcriptional processing）
RNA加工反应的分类
举例
加工反应 剪切 内切降解 核酸转移 使rRNA和tRNA从多顺反子转录本中释放，终止真核生物mRNA转录 加工rRNA和tRNA产生成熟末端 转移CCA到某些tRNA的3’末端
• 先于剪接加工 • poly A polymerase 催化，转录后修饰 点序列（AAUAAA）提供信号 • 一般长度为100~200个腺苷酸
（二）mRNA的剪接
1. hnRNA 和 snRNA • hnRNA —— 成熟 mRNA 前身（含非编码内 含子） • snRNP(small nuclear ribonucleoprotein， 小核核糖核蛋白体)—— 由snRNA和核内蛋白 质组成，作为RNA剪接场所。
碱基化学修饰
核酸切除和替换 加帽 多腺苷酸化 剪接(转接) 剪接(连接) 编辑
mRNA和rRNA的甲基化，tRNA和snRNA普遍碱基修饰
tRNA鸟嘌呤的过度修饰产生二氢尿嘧啶(Q)和假尿嘧啶(W) 在真核生物mRNA 5’末端加上7-甲基鸟嘌呤 在大多数真核生物和少数细菌mRNA 3’末端加上多腺苷酸尾巴 去除大多数内含子(经常是顺式，偶尔反式) 去除tRNA内含子 通过碱基修饰改变mRNA所携带信息，在编码区中插入或缺失碱基
• 转 录 延 长 中 的 核 小 体 移 位
RNA-Pol
核小体
转录方向
RNA-Pol
RNA-Pol
（三）转录终止
• 终止过程： 酶停止添加底物→→释放RNA 链→→酶解离 • 终止反应…杂合双链的氢键断裂， • …重新形成双螺旋，酶的解离。 • 终止子（terminator）：在转录的过程中， 提供转录终止信号的RNA序列 • 真正起终止作用的是RNA序列，与启动子 不同
对α-鹅膏蕈（ xun）碱的敏 感性
I
核仁 除5S-rRNA 外其余rRNA 50-70%
II
核质 hnRNA
III
核质 tRNA snRNA 5S-RNA 10%
20-40%
耐受
高度敏感
中等敏感 (物种特异性)
注：鹅膏覃碱是真核生物 RNA-pol 的特异性抑制剂
真核生物的转录过程
• （一）转录起始
一个真核生物基因的转录需要3至5个
转录因子。转录因子之间互相结合，生成
有活性和专一性的复合物，再与RNA聚合
酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基
因。
（二）转录延长
• 真核生物转录延长过程与原核生物大致相 似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同 步的现象。 • RNA-pol前移处处都遇上核小体。 • 转录延长过程中可以观察到核小体移位和 解聚现象。
转录：以DNA为 模板合成RNA的 过程。
参与转录的物质
• • •
•
原料: NTP（ATP, UTP, GTP, CTP） 模板: DNA 酶: RNA聚合酶（RNA polymerase, RNA-pol） 其他蛋白质因子
真核生物 RNA聚合酶
—— 三种RNA-pol I 、II、III
真核生物RNA聚合酶的特性 类别 细胞内位置 转录产物 占RNA转录 总量
• 真核生物的转录起始上游区段比原核生物 • 多样化，转录起始时，RNA-pol不直接结 • 合模板DNA，而是借助众多转录因子，其 起始过程比原核生物复杂。
* 真核生物的转录起始是在转录因子(TF)的协 助下， RNA 聚合酶辨认结合转录起始点上 游的DNA序列 (启动子) ，生成起始前复合 物。
3. 转录起始前复合物 (pre-initiation complex, PIC)
•
• 真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合， 而需依靠众多的转录因子。
RNA pol II
TF II F
TF II A
TBP TAF
TF II E
TATA
TF II B
TF II H
DNA
转录前起始复合物
4. 拼板理论(piecing theory)
4.编辑
5`-末端帽子的生成 —— 先于剪接加工
5`pppN mRNA 磷酸酶 5` pN
ppi
mRNA
mRNA鸟苷酰转移酶 5` GpppN
pppG pi
mRNA
甲基化酶
（S-腺苷甲硫氨酸）CH3
5` m7GpppN
mRNA
注：帽子结构中G未甲基化，翻译效果差，但稳定性不变
帽子结构
3`-末端多聚腺苷酸的合成
参与RNA聚合酶Ⅱ转录的转录因子（TF）Ⅱ
转录因子 TFⅡD 亚基和(或)分子量 （kDa） TBP，38 TAF TFⅡA TFⅡB TFⅡF TFⅡE TFⅡH 12，19，35 33 30，74 57()，34(β) 功能
来自百度文库
结合TATA盒 辅助TBP-DNA结合 稳定ⅡD-DNA复合物 促进RNA-polⅡ结合 解螺旋酶 ATPase 蛋白激酶，使CTD磷 酸化
引自《Advanced Molecular Biologiy:A Concise Reference》tabl 27.1，Richard M .Twyman,BIOS Scintific publishers limited,1998
一、mRNA的转录后加工
(一)首尾的修饰
1. 5´-端加帽：m7GpppG—— 2. 3´-端加尾：多聚腺苷酸 (poly A) 3. 剪接 ：外显子和内含子、断裂基因 (interrupted gene)
外显子 转录终止点
OCT-1：ATTTGCAT八聚体
2. 转录因子
能直接或间接辨认和结合转录上游区段 DNA的蛋白质，统称为反式作用因子
(trans-acting factors)。
反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合
酶的，则称为转录因子(trans-criptional
factors, TF)。
1. 转录起始前的上游区段
顺式作用元件(cis-acting element)
• 顺式作用元件是指与结构基因串联的特定DNA序列，是转录因子的结合位点，它们通 过与转录因子结合而调控基因转录的精确起始和转录效率。
AATAAA
翻译起始点 转录起始点 TATA盒 OCT-1 GC盒 CAAT盒 内 含 子