生物化学与分子生物学第11章 RNA的生物合成

核心酶参与整个 转录过程，σ亚基容 易脱落。
σ辅助核心酶识别 并结合启动子区域 的特定寡核苷酸序 列
σ改变核心酶与 DNA的亲和力。
σ70 识别大多数的 启动子
RNA聚合酶缺乏3′→5′外切酶活性，没有 校对功能，合成的错误率较高。但可以通 过转录后加工校正错误。
（二）真核生物的RNA聚合酶
5
3
-50 -40 -30 -20 -10 1 10
3
5
大肠杆菌启动子共有序列的功能
识别区
16-19bp
结合部位
TATA盒
起始部位 5-9bp
×× TTGACA××××××××××××××TAT ×× AACTGT××××××××××××××ATA
AAT×××××× ××××× TTA×××××× ×××××
二、DNA作为转录模板指导RNA的合成
蛋白质 mRNA
N……Ala Val His Val……C 5’ ……GCA GUA CAU GUC …… 3 ’
DNA
5’ ……GCA GTA CAT GTC ……GAC TAC TGC ATG …… 3 ’ 3’ ……CGT CAT GTA CAG ……CTG ATG ACG TAC …… 5 ’
RNA聚合酶缺乏3‘ → 5’外切酶活性，没有校对功能
The function of β and β′subunit in RNA polymerase
Rifampicin（利福 平） binds in a
pocket of the β
subunit of RNA polymerase and blocks transcription of bacterial.
-35
-10
RNA聚合酶保护区
§2 DNA指导下的RNA的合成——转录过程 §3 RNA的转录后加工 §4 RNA 指导RNA的生物合成
——RNA的复制
第一节 转录体系主要有RNA聚合酶和作为转录
模板的DNA构成
一、 RNA聚合酶(RNA-pol)
DNA指导的RNA聚合酶 (DNA-directed RNA polymerase, DDRP)
蛋白质 mRNA
N……His Ala Val Val……C 5’ ……CAU GCA GUA GUC …… 3 ’
模板链（template strand）、负链、反义链： 两股DNA单链中只有一股可转录, 作为模板转录成RNA。
编码链(coding strand)、正链、有意义链： 对应于模板链的一股互补链
生物体以DNA为模板合成RNA的过程 +
酶：RNA聚合酶（DNA directed RNA polymerase,
DDRP)
+ 4种核糖核苷酸（NTP）为原料
转录的定义
以DNA为模板，以4种核糖核苷酸为原 料，在RNA聚合酶催化下合成RNA的 过程，称为转录
§1 转录体系主要有RNA聚合酶和作为转录模板 的DNA构成
始转录的一段DNA序列。
调控序列
结构基因
5’
3’
3’
RNA-pol
5’
RNA聚合 酶保护法
40~60bp
原核生物：
起始部位：开始转录的作用位点（+1） 识别部位： RNA-pol 亚基识别部位
（-35bp，TTGACA） 结合部位：与RNA-pol核心酶结合部位, Tm 值较低，
容易解链（-10bp，TATAAT，TATA box， Pribnow box）
核心酶: 转录延长
ω
全酶：转录起始
RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合
RNA聚合酶各亚基及其功能
亚基 分子量 每分子酶中所含数目
功能
α 40 000
2
β 155 000
1
β′ 160 000
1
σ 32000-92000
1
与启动子上游原件和活化 因子结合 ①结合核苷酸底物 ②催化磷酸二酯键形成 结合 DNA 模板 ①识别启动子 ②促进转录的起始
Biosynthesis of RNA (transcription)
生物体内以DNA为模板合成RNA的过程称为转录， 即将DNA分子中的脱氧核糖核苷酸序列转抄成RNA 分子中的核糖核苷酸序列。
转录产物包括mRNA; tRNA; rRNA以及一些具有特 殊功能的RNA分子(snRNA, microRNA)
1. 合成所有的RNA 2. 分子量为465kDa，由4种5个亚基组成 3. α2ββ′σ(全酶)，含有两个Zn原子，β亚基结合Mg2+ 组成 催化亚基。 4. σ亚基为起始亚基（大小变动较大） 5. 去掉σ亚基称为核心酶（α2ββ′）
核心酶(core enzyme) 全酶(holoenzyme)
线粒体RNA 聚合酶对α-鹅膏蕈碱不敏感， 而对利福平敏感。
真核生物的RNA聚合酶多亚基组成
无σ对应物，须借助转录因子识别并结合启动子
最大的两个亚基与β 和β′亚基具有同源性
最大的亚基羧基末端CTD（“Tyr-Ser-Pro-Thr-SerPro-Ser”重复片段）
CTD的磷酸化（Thr、Ser、Tyr）调节方式参与基因表 达调控
作用特点： 1、DNA为模板 2、不需引物 3、3'-OH与5'-P聚合形成磷酸二酯键 4、方向：5'→3'
NTP + ( NMP )n → ( NMP ) n+1 + PPi （N代表：A、G、C、U）
原核生物只有一种RNA-pol，真核生物 RNA-pol有三种。
（一）原核生物(大肠杆菌)的RNA聚合酶
RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别
亚基组成
RNA聚合酶 α2ββ， 和 σ
DNA聚合酶
αεθ, τ、υ、δ、δ‘、χ、 ψ、β
引物
不需要
产物
作用方式 外切酶活性 校对合成能力 修复能力
RNA, 较短，游离
一条链的某一段 无 无 无
需要
DNA, 较长，与模板 以氢键相连 两条链同时进行
3’ 5’ 有 有
转录总是沿模板链 的3′→5 ′方向进行。
不对称转录: DNA分子上仅有一股链可转录, 另一股不转录，
模板链并非永远在同一单链上.
5′
3′
3′
5′
结构基因（ DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因）
向方录转
5
编码链
3
模板链
模板链
3
编码链
5
转录方向
（一）转录始于DNA模板的启动子
（1）启动子（promoter） ——转录开始时RNA聚合酶识别、结合和开