臨床一班熊健宇 原核生物與真核生物轉錄起始調控的差異 一 什么是基因轉錄 遺傳信息從基因轉移到RNA的過程 RNA聚合酶通過與一系列組分構成動態復合體 并以基因序列為遺傳信息模板 催化合成序列互補的RNA 包括轉錄起始 延伸 終止等過程 1 對一個基因組 genome 轉錄只發生在一部分基因 2 RNA的合成方向是 5 3 3 RNA合成的起始不需要引物4 RNA合成遵循嚴格的堿基互補配對原則5 新合成的RNA5 端具有三磷酸結構 第一個常為嘌呤核苷酸 二 轉錄的基本特征GeneralFeaturesofTranscription 7 不對稱轉錄 DNA雙鏈中僅一股鏈可作為模板而轉錄 另一條鏈不轉錄 模板鏈并非永遠在同一單鏈上 6 以NTP為底物 三 與轉錄有關的DNA結構DNAStructuresRelatedtoTranscription 1 轉錄單位與轉錄子 Transcriptionunitandtranscript 2 啟動子 Promoter 3 轉錄終止信號 Terminationsignalsoftranscription 4 轉錄因子 Transcriptionfactors 5 增強子 Enhancer 轉錄單位 DNA鏈上從啟動子直到終止點之間的DNA序列稱為一個轉錄單位 操縱子 operon 原核生物一個轉錄單位 稱為操縱子 由若干個結構基因及其上游的調控序列所組成 轉錄子 由2個或2個以上緊密連鎖 并共同轉錄形成一種mRNA分子的結構基因組成的復合單位 1 轉錄單位與轉錄子 定義 DNA分子上可與RNA聚合酶特異結合 而使轉錄開始的一段DNA序列 本身不被轉錄 2 啟動子 Promoter 3 轉錄因子 TranscriptionFactors TF 主要參與轉錄的起始 4 增強子 Enhancer 定義 是指能使和它連鎖的基因轉錄頻率明顯增加的DNA序列 真核基因高效表達的一種遠端調控元件 一般跨度為100 200bp 具有特征性的核苷酸序列組成 5 轉錄終止信號TerminationSignalsofTranscription 原核生物 大腸桿菌 1 依賴 因子的終止子 Rho dependentterminators 2 內在的終止子 intrinsicterminators 即不依賴 因子的終止信號 真核 poly A 加尾信號AATAAA 四 基因轉錄的過程 一 轉錄模板 二 DNA指導的RNA聚合酶 三 模板與酶的辨認結合 四 基因轉錄的過程 5 3 5 3 2 方框內的DNA區段為結構基因 1 箭頭示轉錄產物及轉錄方向 一 轉錄模板 5 GCAGTACATGTC 3 3 CGTCATGTACAG 5 5 GCAGUACAUGUC 3 mRNA N Ala Val His Val C 多肽鏈 轉錄 翻譯 編碼鏈 模板鏈 二 RNA聚合酶 RNApol 一 原核生物的RNA聚合酶 E Coli 全酶 核心酶 亞基 2 holoenzyme coreenzyme Mw 480KDa五個亞基 二 真核生物的RNA聚合酶 表5 2真核生物RNApol的種類與功能 種類轉錄產物對鵝膏蕈堿的敏感性 RNApol RNApol RNApol 45S是5 8S 18S和28SrRNA的前體 hnRNA是mRNA的前體 45SrRNA耐受 hnRNA和snRNA極敏感 tRNA和5S rRNA中度敏感 P S1 S2 S3 啟動子 O Promoter 調控序列 結構基因 操縱子 operon 結合RNA聚合酶 表達功能蛋白 I 三 模板與酶的辨認結合 操縱子 operon 原核生物的轉錄單位 RNA聚合酶保護區 結構基因 終止點 10 10 TTGACA TATAAT 轉錄開始 翻譯開始 Purine 35 Pribnowbox 辨認結合區 轉錄起始區 RNApol 能否才能知道RNApol的結合部位的DNA序列 四 轉錄過程 2 DNA雙鏈解開 1 RNA聚合酶全酶 2 與模板結合 3 在RNA聚合酶作用下發生第一次聚合反應 形成轉錄起始復合物 RNApol 2 DNA pppGpN OH3 轉錄起始復合物 5 pppG OH NTP 5 pppGpN OH3 ppi 一 轉錄起始過程 原核生物的轉錄過程 二 轉錄延長 1 亞基脫落 RNA pol聚合酶核心酶變構 與模板結合松弛 沿著DNA模板前移 2 在核心酶作用下 NTP不斷聚合 RNA鏈不斷延長 NMP n NTP NMP n 1 PPi 1 依賴Rho 因子的轉錄終止2 非依賴Rho因子的轉錄終止 三 轉錄終止 指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進 轉錄產物RNA鏈從轉錄復合物上脫落下來 分類 一 原核生物的轉錄終止 因子 Pr 1 識別結合富含C的RNA鏈 功能 2 ATPase活性 3 解螺旋酶 helicase 活性 真核生物的轉錄過程 一 轉錄起始 真核生物的轉錄起始上游區段比原核生物多樣化 轉錄起始時 RNA pol不直接結合模板 其起始過程比原核生物復雜 轉錄起始點上游多數有共同的5 TATA序列 稱為Hogness盒或TATA盒 不同物種 不同細胞 不同的基因 可以有不同的上游DNA序列 但都可統稱為順式作用元件 cis actingelement 真正轉錄終止點 修飾點 外顯子 內含子 翻譯起始 轉錄起始 TATA盒 Hognessbox CAAT盒 GC盒 增強子 切離加尾 順式作用元件 翻譯終止 OCT 1 ATTTGCAT八聚體 增強子 遠離受影響的基因而調控轉錄的DNA序列稱之 OCT 1 轉錄起始前的上游區段 二 轉錄延長 真核生物轉錄延長過程與原核生物大致相似 但因有核膜相隔 沒有轉錄與翻譯同步的現象 RNA pol前移處處都遇上核小體 轉錄延長過程中可以觀察到核小體移位和解聚現象 三 真核生物的轉錄終止 AATAAAGTGTGT 3 processing 核酸內切酶 AAUAAA Poly A Nuclease Helicase hnRNA 轉錄終止修飾點 五 原核生物與真核生物轉錄的區別 原核真核 轉錄與翻譯幾乎同時進行轉錄在胞核 翻譯在胞漿 RNA聚合酶1種I