生物化学转录后加工

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
有三种类型 Type 0 cap: m7GpppX TypeⅠcap: m7GpppXm TypeⅡcap: m7GpppXmYm
Figure 6-22b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
甲基化与帽结构
只在末端G的7位甲基 化的帽子称为帽子0 (cap 0),写作 m7GpppX;
真核生物mRNA poly (A)长度并非固定不变 细胞核中的poly (A)长度平均为210±20 nt,细胞质poly (A )长度
190±20 nt。 输送到细胞质中的mRNA其poly (A)可由RNase切短,但又能经细胞质
poly(A)酶重新加长,保持有限的长度。 细胞质中mRNA的poly (A)长度总的趋势是逐渐变短,直到丢失大部
原核生物tRNA前体的转录后加工
转录产物折叠成茎环结构,tRNA的5’端和3’ 端都有额外的序列
核酸内切酶RNaseF tRNA的3’端切除一个侧翼序列,留下额外9nt
continue
外切酶RNase D tRNA3’端的7nt被切除,剩下2nt
内切酶RNase P 切除5’端的tRNA序列
continue
(Py)n AG G
Exon
3’ Splice Site AC
• 核基因mRNA的剪接位点(splicing site)是指内含子与外显子的断 裂点以及相邻外显子的连接点。
• 经过比较mRNA与其基因的序列发现,在内含子两端分别有两个 非常保守的碱基,左剪接位点为GU,右剪接位点为AG。内含子在 剪接位点的这种特征称为GU-AG规则(GU-AG role) 。
Ⅰ型tRNA具有 CCA序列
Ⅱ型tRNA无CCA序列
核酸转移酶 具有CCA序列
进行一系列的碱基修饰
本章内容
一、原核生物RNA的转录后加工 二、真核生物RNA的转录后加工 三、RNA的剪接、编辑和再编码
真核生物RNA的转录后加工
❖真核生物rRNA前体的加工 ❖真核生物tRNA前体的转录后加工 ❖真核生物mRNA前体的加工
RNA的转录后加工
本章内容
一、原核生物RNA的转录后加工 二、真核生物RNA的转录后加工 三、RNA的剪接、编辑和再编码
一、原核生物RNA的转录后加工
❖原核生物rRNA前体的加工 ❖原核生物tRNA前体的转录后加工 ❖原核生物mRNA前体的加工
原核生物rRNA前体的特点
原核生物rRNA的基因与某些tRNA的基因组成混合操纵子;它们 在形成多顺反子转录物后,经断链成为rRNA和tRNA的前体,然 后进一步加工,成为有功能的成熟分子。
内含子的剪接
1. RNA的剪接 – 总述, 化学反应
2. 依赖于剪接体的剪接 3. 自我剪接 4. 选择性剪接 5. RNA编辑
剪接位点
剪接位点
Exon
AG GUA/GAGU
Major introns 5’ Splice Site
Minor introns
AU
Intron A
Branch Site
真核生物mRNA前体的加工包括: (一)5’端添加帽子结构 (二)3’端添加多聚腺苷酸 (三)内含子的剪接
内含子的剪接
1. RNA的剪接 – 总述, 化学反应
2. 依赖于剪接体的剪接 3. 自我剪接 4. 选择性剪接 5. RNA编辑
断裂基因的发现
Richard Roberts
Phil Sharp
大多数snRNA转录后在细胞核中接收5’端单甲基m7G加帽,然后转 移到细胞质与snRNP蛋白结合。
在细胞质中snRNA 5‘帽需再修饰成为三甲基带帽结构m2,2,7G, 随后重新返回细胞核参与mRNA的剪接加工。
U6 snRNA由PolIII转录,在其5’端保留的三磷酸基团无帽子结构, 因而不能输出细胞核。某些突变型中被输送到细胞质中的snRNA由于 不能合成三甲基带帽结构,不能返回细胞核。
❖原核生物rRNA前体的加工 ❖原核生物tRNA前体的转录后加工 ❖原核生物mRNA前体的加工
tRNA的结构特点
tRNA的一级结构:单链RNA, 74-94nt核苷酸
tRNA的二级结构:为三叶草结构
tRNA的基因特点
•原核生物的tRNA基因的转录单元大多数是多基因的。 不但同一种tRNA的几个基因拷贝可以转录在一条RNA 中,而且不同的tRNA也可以转录在一条RNA中。还有的 tRNA与rRNA组成转录单元
内含子与外显子
内含子(intron): 真核生物隔断基因的线性表达,而在剪接过程中被除去的核酸 序列。 外显子(exon ): 真核基因中编码最终产物的那部分序列;其转录产物在转录后 加工时仍被保留,并翻译成蛋白质或掺进RNA结构的基因部分。
绝大多数脊椎动物的蛋白质编码基因含有内含子,只有为数不多的基因,如组 蛋白基因没有内含子。
识别3’末端特定序列的蛋白
CPSF: cleavage and polyadenylation specifity factor
CstF:cleavage stimulation factor
加尾过程
识别信号序列,形成复合物 核酸内切酶(CFI和CFII)切割RNA
Poly A polymerase(PAP)催化合成poly(A)尾部 PABP(poly(A)binding protein)结合到poly(A) 上
(1993年生理与医学诺贝尔奖的获得者)
断裂基因的发现
mRNA与DNA的杂交实验
断裂基因的结构特点
hnRNA
hnRNA是真核生物mRNA的初级转录物
核不均一RNA(heterogeneous nuclearRNA,hnRNA),也称为mRNA前体。 hnRNA只包含一个基因的序列,而且这些编码多肽链的序列是不连续的, 这些不连续的片段都成为外显子;外显子之间的非编码序列成为内含子。 hnRNA与特定蛋白结合形成hnRNP。 hnRNP蛋白:有助于保持hnRNA的单链状态,辅助各种RNA加工反应
真核rRNA基因中没有内含子
真核细胞中rRNA前体的加工途径
Figure 6-42 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
碱基修饰的两种形式
假尿嘧啶
Figure 6-43 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Poly(A)的作用
1.抵抗3’核酸外切酶的攻击,增加mRNA的稳定性 2. 协助mRNA从细胞核运出 3. 维持mRNA作为翻译模板的活性
Poly(A)在分子生物学实验中的应用价值
1. 应用mRNA的该特性,可用寡 聚T(oligo dT)为引物,反转录 合成cDNA。
2. 将oligo( dT )与介质相连, 用于从总RNA中分离纯化mRNA。
真核生物mRNA前体的加工包括: (一)5’端添加帽子结构 (二)3’端添加多聚腺苷酸 (三)内含子的剪接
(一) 5’端添加帽子结构
在mRNA转录链长度超过20-30nt之前,其5’端 经化学修饰被加上7-甲基鸟苷残基,这种5’端的 修饰称为帽子结构。
连接方式是5’-5’连接,与正常的3’-5’连接方式 不同,是由mRNA鸟苷转移酶催化这一添加核 苷酸反应。
原核生物rRNA前体的加工过程
初转录产物内部碱基互补配对, 折叠成一些茎环结构
continue
茎环结构有助于一些蛋白质结合形成核糖核 蛋白复合体(RNP, ribonucleoprotein)
(甲基化)
(M16)
(RNaseIII和RNaseE酶的剪切)
(M23) (M5)
原核生物RNA的转录后加工
加尾过程
① CPSF和CstF分别识别并结合上信号序列AAUAAA和富含GU 的序列上,剪切因子CFI和CFII结合在YA结构上,组装成复 合体 ②CF (cleavage factor) 对前体mRNA进行剪切; ③聚腺苷酸聚合酶PAP在3’端添加~200个A残基 ④ PABP 结合到poly(A)
snoRNP介导的假尿嘧啶修饰
H/ACA型 snoRNA 有两小段保守序列和两个发夹结构,其各自有与 rRNA互补的区域。而rRNA与snoRNA不配对区域中的尿苷会转变为
假尿苷。
rRNA前体加工的场所——核仁
真核生物细胞的核仁 是rRNA合成、加工 和装配成核糖体的场 所。
Figure 6-44a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
2)为核糖体识别mRNA提供信号,提高翻译效率
真核生物mRNA必须通过5'帽结合蛋白才能接触核糖体,起始翻译。缺少加帽 的mRNA由于不能被5'帽结合蛋白识别,其翻译效率比加帽的mRNA低二十倍。
3)作为进出细胞核的识别标记
凡由Pol II转录的RNA均在5‘端加帽,包括snRNA,这是RNA分子 进出细胞核的识别标记。
内含子的特点: 位置在反密码子环的下游 外显子和内含子交界处没有明显的保守序列
真核细胞tRNA加工过程
真核生物RNA的转录后加工
❖真核生物rRNA前体的加工 ❖真核生物tRNA前体的转录后加工 ❖真核生物mRNA前体的加工
Figure 6-21 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
mRNA的加帽过程
磷酸水解酶作用下,5’端除去一个磷
将来自于GTP的GMP转移到5’磷酸上, 产生鸟嘌呤5’-5’三磷酸
对鸟嘌呤进行甲基化
Figure 6-24 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
真核生物5’端加帽反应
真核生物帽子结构
甲基化
由snoRNP介导的碱基修饰
rRNA碱基修饰需要核仁小核糖核蛋白snoRNP,它是由核仁小RNA (snoRNA)与一些特异蛋白质偶联构成的。其中,snoRNA有两种,1)含 有C/D框的snoRNA可以介导rRNA2’羟基的甲基化。2)含H/ACA框的可以介 导rRNA的假尿嘧啶化
snoRNP介导的甲基化修饰
若第一个核苷酸2'-OH 甲基化,则称为帽子1 (cap 1),写作 m7GpppXm;
若第二个核苷酸2’-OH甲 基化,则称为帽子2 (cap 2),写作 m7GpppXmpYm。
CH3 CLeabharlann Baidu3
32
mRNA 5'加帽的功能主要表现在4个方面
1)保护mRNA5’端不被降解
细胞内存在许多RNA酶(RNase),它们可攻击游离的RNA分子。 RNA酶的降 解从5‘端起始, 当在mRNA的5’端加上m7GpppG帽子后,带有3个连接磷酸的5‘帽 可阻止RNase切割。
4) 提高mRNA的剪接效率
5‘帽结合蛋白涉及第一个内含子剪接复合物的形成,直接影响mRNA 的剪接效率。
真核生物mRNA前体的加工包括: (一)5’端添加帽子结构 (二)3’端添加多聚腺苷酸 (三)内含子的剪接
(二) 3’端添加poly—A
几乎所有真核生物成熟的mRNA末端都含有腺嘌呤核苷酸尾巴 它们并非模板DNA编码,而是在转录完成后由poly (A) 多聚酶合成。 加尾位置不在转录物的最末端,而是在接近末端的内部位点。 在切除mRNA 3'末端的一段序列后,再加上多聚腺苷酸。
真核生物rRNA的特点
真核生物有4种rRNA,即5.8S rRNA、18S rRNA、 28S rRNA和5S rRNA。其中前三者的基因组成一个转录单位, 由RNA pol Ⅰ合成,产生47S的前体,并很快转变成45S前 体;真核生物的5S rRNA由RNA pol Ⅲ合成121nt的转录产 物,几乎不需要加工。
分或全部poly(A),此时mRNA的寿命亦接近终点。
加尾反应所需的特定序列元件
特定序列元件:1)5‘-AAUAAA-3’’ 聚腺苷酸信号序列; 2)在其后11~20nt处紧随着一个“ 5‘-YA-3’ ”结构; 3)在其下游方向的GUGUGUG 。这些序列共同决定了聚 腺苷酸化位点(polyadenylation site)。
真核生物RNA的转录后加工
❖真核生物rRNA前体的加工 ❖真核生物tRNA前体的转录后加工 ❖真核生物mRNA前体的加工
真核细胞tRNA加工过程
真核生物tRNA加工过程: 1). 剪切和修剪 2). 3端均需添加-CCAOH核苷修饰 3). 内含子剪接:酶促拼接
真核生物tRNA基因的特点: 单顺反子,有内含子。
相关文档
最新文档