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1、,第十二章 RNA的生物合成,第一节 RNA聚合酶及RNA转录的一般特点,RNA聚合酶,原核生物RNA聚合酶,E.coli的RNA聚合酶是由四种亚基组成的六聚体（2）,模板链（反义链）,编码链（有义链）,转录的模板连与编码链,转录是的不对称性,对于一个基因只有模板链转录；对于不同基因模板链并非总在同一DNA链上。RNA链的延长方向是53,二、转录与复制的异同点,第二节 真核生物的转录过程,启动子（promoter）：位于结构基因上游，供RNA聚合酶及某些转录因子辨认结合，并启动转录的一段特异DNA序列。类启动子(RNA聚合酶)；类启动子(RNA聚合酶)；类启动子(RNA聚合酶),转录因子（TF
2、）：直接或间接与RNA聚合酶及模板DNA相互作用的蛋白因子。参与转录启动。TF(RNA聚合酶)；TF(RNA聚合酶)；TF(RNA聚合酶),一、mRNA的合成,（一）起始阶段1.启动子(类),（一）转录起始阶段,转录起始阶段转录前起始复合物的形成在转录因子的协助下，RNA聚合酶启动子结合并解链形成转录泡，并产生第一个3，5-磷酸二酯键。RNA链的第一个核苷酸多为嘌呤核苷酸，最常见为鸟嘌呤核苷酸,转录泡,RNA聚合酶,RNA（链）,编码链,模板链,转录前起始复合物的形成组装的顺序为TFDABFRNA Pol E H,（二）转录的延长阶段,转录的延长阶段RNA聚合酶沿DNA模板不断移动，DNA不断
3、解链，RNA链不断延长，转录后的DNA单链不断重新形成双链,（三）转录的终止,转录的终止出现转录终止的剪切信号序列,（二）rRNA的合成,1.rRNA基因的结构特点,2.rRNA转录的起始,三、5SrRNA和tRNA的合成,1.tRNA基因的结构特点及转录起始,2.tRNA转录的起始,5SrRNA 转录的起始,第三节 真核生物RNA转录后的加工,初级转录产物：转录生成的尚不具有生物活性的RNA分子转录后加工：初级转录产物经过一系列的变化后具有生物活性的过程加工过程包括：核苷酸部分水解、连接反应、加帽、加尾以及核苷酸修饰等,一、mRNA的加工,真核成熟mRNA的前体称为不均一核RNA（hnRNA
4、）（一）切除内含子，连接外显子。发生在细胞核里。,鸡卵清蛋白成熟mRNA与DNA杂交电镜图,外显子（exon）：hnRNA分子中编码氨基酸的序列内含子（intron）：hnRNA分子中不编码氨基酸的序列大多数内含子的5为GU，3为AG。剪接体（酶）催化内含子切除和外显子的连接催化的机理是亲电转酯反应内含子的功能：有些内含子在基因表达中起作用；有些内含子可为酶编码,（二）hnRNA的5端加“帽”（三）hnRNA的3加“尾”发生在细胞核里。,（四）hnRNA的甲基化修饰发生在核内或胞质内,（五）RNA编辑：指改变mRNA分子中的碱基而使同一基因表达出不同的蛋白质。如碱基的插入、缺失、置换、错义突变
5、或提前产生终止密码子,（编辑酶）,二、rRNA的加工,三、tRNA的加工,切除多余的序列（内切酶）并连接（连接酶）个别碱基甲基化（tRNA甲基转移酶）核苷内的转位反应（假尿苷生成）脱氨反应（A转变为I）还原反应（双氢尿嘧啶的生成）,第四节 原核生物RNA的合成,原核生物的启动子序列,研究方法：RNA-pol保护法分离基因加入提纯的RNA-pol加入核酸外切酶保护区碱基序列组成分析,-35区是RNA-pol对转录起始的辨认位点-10区主要供RNA-pol结合。,一、原核生物RNA合成的起始,转录起始是指RNA-pol辨认、结合启动子,并前移形成第一个3，5-磷酸二酯键的过程,转录起始复合物,二、
6、原核生物RNA合成的延长阶段,因子与核心酶脱离，核心酶沿模板链向前移动RNA链不断延长。,三、原核生物RNA合成的终止阶段,转录的终止RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。转录终止的两种机制：非依赖因子的转录终止依赖因子的转录终止,1.因子依赖性的转录终止,因子的功能：能与转录产物RNA结合;具有ATP酶和解螺旋酶活性,2.因子不依赖性的转录终止,RNA分子中产生的茎环结构使RNA聚合酶变构，转录停顿；使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。,四、原核生物RNA的加工,（一）原核mRNA不需加工原核生物mRNA合成与翻译同时进行,原核生物翻译不需加工修饰,（
7、二）原核生物rRNA转录后的加工,（三）原核tRNA的加工,切除多余的序列（内切酶）并连接（连接酶）个别碱基甲基化（tRNA甲基转移酶）核苷内的转位反应（假尿苷生成）脱氨反应（A转变为I）还原反应（双氢尿嘧啶的生成）,第五节 RNA的复制,RNA的复制：以进入宿主细胞的病毒RNA为模板，在RNA复制酶的催化下合成病毒RNA的过程。（一）RNA复制酶.RNA复制酶的发现 1963年在噬菌体Q（RNA噬菌体）中发现RNA复制酶。该酶只识别病毒自身的RNA，而对宿主及其他病毒的RNA无作用。,.噬菌体QRNA-单链RNA,3.Q复制酶：,(二)RNA复制过程,1.单链正链RNA的复制2.单链负链RN
8、A的复制3.双链的RNA的复制,1.单链正链RNA复制（噬菌体Q、脊髓灰质炎病毒、SARS病毒）,问题：你能总结出转录与复制的区别吗？,历史故事,一.断裂基因的发现1977年，在寒春港会议上，来自寒春港实验室的罗伯茨（Richarl J.Roberts）和麻省理工学院癌症研究中心的夏普（Pilip A.sharp）报道了他们关于真核生物断裂基因的发现。因为这一发现，他们分享了1993年诺贝尔生理医学奖,英国科学家，因发现断裂基因于1993年获诺贝尔奖,罗伯茨（Richarl J.Roberts）1943年出生于英格兰的得拜。1968年获得谢菲尔大学的哲学博士学位。（生物化学专业），其后，他到美
9、国哈佛大学做博士后。他曾在桑格实验室做过短期访问。学习RNA指纹技术和测序技术。1972-1992年，他在寒春港实验室工作。他对腺病毒Ad2进行了精细的研究。罗伯茨与其同事在实验室里分离和鉴定了许多限制酶。并用这些酶作Ad2 DNA限制酶图谱。1974年，他们对这些片段进行测序。其中有一个小片段包含Ad2 mRNA的末端和一个启动子。正是对这个包含启动子片段的搜索，导致对RNA剪切及断裂基因的发现。可以说，断裂基因的发现是罗伯茨测序研究的意外发现,美国科学家，因发现mRNA的剪接于1993年获诺贝尔奖,夏普于（Pilip A.sharp）1944年出生在美国肯塔基州。60年代，他获得肯塔基联合
10、学院的文学士学位（化学与数学专业）。而后获得伊利诺伊大学博士学位。他先后在加州理工学院的戴维森和寒春港实验室watson(沃森)手下做过博士后。1974年，他来到麻省理工学院的癌症研究中心。他集中于肿瘤病毒的分子生物学和RNA剪接研究。夏暜关注腺病毒的基因表达过程。他想看看hnRNA和 mRNA有什么不同。他利用DNA和RNA杂交的方法找到了二者的不同。他们发现hnRNA明显长于mRNA.mRNA不能与DNA全部杂交。在电子显微镜下发现有三个环。这表明mRNA比DNA小了许多；一个连续的DNA分子包含了没有反映在mRNA中的信息。夏普认为hnRNA中的内含子片断被切除，而外显子片断拼接起来。断
11、裂基因的发现揭示了真核生物不同于原核生物。其次，这一过程体现了生物进化中的自然选择机制的美妙。第三，它成为生物研究的一个重要生长点。为此。他们获得了1993年诺贝尔奖。,霍利1922年出生于美国伊利诺斯州。1942年，他以优异成绩毕业于伊利诺斯大学。1947年在康内尔大学获有机化学博士学位。霍利在研究tRNA之前，就已经取得了不少优秀成果。例如分离青霉素结晶。首先合成苄基青霉素，分析了植物生长素吲哚乙酸。首次合成组氨酰肽等等。1957-1964年，霍利在美国农业部纽约州伊太卡“植物、土壤和营养实验室工作。1964年，他受聘于康内尔大学生物化学和分子生物学教授。从1957年起，他的研究方向便集中
12、精力在细胞内蛋白质和核酸的分析及其合成方面。由于tRNA是核酸中分子最小、结构最简单的一种，因此他首先选择这种核糖核酸。1957年，他从大鼠肝脏分离和鉴定出各种携带不同氨基酸的tRNA。并发现所有的氨基酸首先要和ATP结合。形成有活性的氨基酸后才能与相应的tRNA结合。然后，他应有重组实验，将从酵母提取的并浓缩500倍的活性的丙氨酸，与其相应的微量的tRNA结合起来。发现它们的结合能力很高。为了深入研究tRNA在蛋白质合成中的作用，1963年霍利从100磅酵母中提取出65克tRNA。利用各种分离技术，最终得到了高纯度的酵母丙氨酸tRNA。并分析了全部化学结构。为此，1968年，霍利获得诺贝尔奖。,二.转移核糖核酸的发现,
