第十章RNA的生物合成溫州醫學院生物化學教研室李春洋轉錄即以DNA中的一條單鏈為模板，在DNA依賴的RNA聚合酶催化下，以NTP為原料合成RNA的過程；轉錄主要包括mRNA、tRNA和rRNA的生物合成，分別提供了蛋白質生物合成必需的模板、轉運體和場所。以RNA為模板合成RNA的過程，稱為RNA復制，主要見于病毒，是反轉錄病毒以外的RNA病毒在宿主細胞以病毒RNA為模板合成RNA的方式。A-U，T-A，G-CA-T，G-C配對mRNA，tRNA，rRNA子代雙鏈DNA產物NTPdNTP原料模板鏈轉錄兩股鏈均復制模板RNA聚合酶酶DNA聚合酶一般不需復制后加工加工過程轉錄后需要加工引物有無復制和轉錄的區別復制轉錄特點半保留復制不對稱轉錄第一節

轉錄的生物合成體系一、DNA模板不對稱轉錄兩方面含義：在雙鏈DNA分子上只有一條單鏈被轉錄，另一條不被轉錄；模板鏈并不永遠在同一條鏈上。在DNA分子中，往往把能轉錄出RNA的區段稱為結構基因。結構基因的雙鏈中，僅有一股鏈作為模板轉錄成RNA，稱為模板鏈（反意義鏈或負鏈），堿基序列與mRNA互補；另一條鏈不被轉錄稱為編碼鏈（有意義鏈或正鏈），堿基序列與mRNA相同（僅T、U替換）。GCAGTACATGTCCGCCTTAGCcgtcatgtacaggcggaatcg5＇3＇3＇5＇模板鏈編碼鏈轉錄GCAGUACAUGUCCGCCUUAGCmRNA5＇3＇翻譯丙纈組纈精亮絲NC多肽鏈5＇3＇3＇5＇二、RNA聚合酶（一）原核生物的RNA聚合酶α36512決定那些基因被轉錄2β150618催化轉錄延長1β＇155613與模板結合、參與解鏈1σ70263識別起動子、辨認起始點1亞基分子量功能每分子酶中所含數目大腸桿菌RNA聚合酶組分ω10000

不詳1ω全酶核心酶ω（二）真核生物的RNA聚合酶真核生物中的RNA聚合酶目前已發現三種，它們專一性轉錄不同基因，催化合成不同種類的RNA。Ⅰ45S-rRNA耐受核仁ⅡhnRNA極敏感核質Ⅲ5S-rRNA，tRNA，snRNA中度敏感核質種類對鵝膏蕈堿的反應轉錄產物定位真核生物RNA聚合酶的種類和性質三、啟動子啟動子是指DNA分子上被RNA聚合酶特異性識別并結合形成的起始轉錄復合物的區域，還包括一些調節蛋白因子的結合位點。啟動子能夠指導RNA聚合酶同模板正確結合，活化RNA聚合酶，啟動基因轉錄。無論在原核生物還是在真核生物，啟動子控制轉錄起始，并可決定某一基因的表達強度。（一）原核生物的啟動子RNA聚合酶僅能夠在啟動子處結合，啟動子上的同源性強的序列（保守序列）應該是啟動子的功能所必需的。在原核生物的啟動子中有四個保守性序列。TTGACATATAATAACTGTATATTA3＇-35-10+1（G）轉錄起始點啟動子轉錄區Pribnow盒辨認點編碼鏈模板鏈5＇3＇5＇5＇3＇（二）真核生物的啟動子GCGC-CAAT-TATA-ATGAATAAA增強子GC盒CAAT盒TATA盒轉錄起始內含子外顯子修飾點切離加尾真正終止點八聚體RNApolⅡ轉錄的基因-25-75-90第二節

RNA的生物合成過程一、轉錄的起始轉錄起始就是RNApol識別啟動子并與之結合從而啟動RNA合成的過程。（一）原核生物的轉錄起始過程TTGACATATAATAACTGTATATTA3＇-35-10+1（G）轉錄起始點啟動子轉錄區Pribnow盒辨認點編碼鏈模板鏈5＇3＇5＇5＇3＇（二）真核細胞轉錄的起始過程真核生物，三種RNA聚合酶分別催化不同RNA的合成，每種酶都需要一些蛋白質輔助因子，稱為轉錄因子。RNApolⅡ最大亞基多肽的C末端氨基酸為（YSPTSPS）n的重復序列，稱為羧基末端結構域（CTD）。轉錄因子功

能TFⅡATFⅡBTFⅡDTFⅡETFⅡFTFⅡH穩定TFⅡD和DNA的結合，激活TBP亞基結合模板鏈，起始RNA聚合酶Ⅱ結合，和TFⅡE/F相互作用TBP亞基識別TATA，將RNA聚合酶Ⅱ組入復合體中TAFs識別特殊啟動子結合在RNA聚合酶Ⅱ的前部，使復合體的保護區延伸到下游大亞基有解旋酶活性，小亞基和RNA聚合酶Ⅱ結合使其加入復合體具有激酶活性，可磷酸化RNA聚合酶Ⅱ的CTD，使其逸出、延伸參與RNApolⅡ轉錄的TFⅡTFⅡI識別Inr，起始TFⅡF/D結合TFⅡSRNA合成延伸TFⅡJ在TFF后加入復合體，不改變DNA的結合方式二、轉錄的延長轉錄延長階段的反應包括：聚合酶向轉錄起始點下游移動，指導核苷酸之間磷酸二酯鍵形成；轉錄區的模板形成局部單鏈區以便于轉錄。三、轉錄的終止（一）原核生物轉錄的終止1.依賴ρ因子的轉錄終止+ATP2.不依賴ρ因子的轉錄終止UUUUUUUUUCGGGGCGAGCCCCGCRNA轉錄產物AGCCCGCGCGGGCTTTTTTTTTCGCCCGAAAAAAAAATCGGGCG5＇編碼鏈5＇模板鏈3＇3＇終止子（二）真核生物的轉錄終止RNA-polAATAAAGTGTGTG轉錄終止的修飾點55335------AAUAAA-5------AAUAAA--特異性核酸內切酶-GUGUGUGAAAAAAA······3mRNA第三節

真核生物RNA的轉錄后的加工一、前體mRNA的加工原核生物中轉錄翻譯相隨進行，多基因的mRNA生成后，絕大部分直接作為模板翻譯各個基因所編碼的蛋白質，不需要再加工。真核生物轉錄和翻譯的時間和空間都不相同，且許多真核生物基因是不連續的（斷裂基因）。真核生物不連續基因中的插入序列，稱為內含子；被內含子隔開的基因序列稱為外顯子。一個基因的外顯子和內含子都轉錄在初始轉錄本RNA分子中，初始轉錄本經加工除掉內含子，再經其他修飾轉化為mRNA。（一）核不均一RNA在真核細胞核內可分離到一類含量很高，相對分子質量很大但不穩定的RNA，稱為核不均一RNA（hnRNA）。有證據表明，hnRNA是mRNA的前體，但不是初始轉錄本，而是已經通過初步加工，但尚未切除內含子。（二）真核生物mRNA的前體加工1.加帽5pppGp…5GpppGp…pppGPPi鳥苷酸轉移酶5

m7GpppGp…甲基轉移酶SAM5ppGp…磷酸酶Pi2.加尾RNA-polAATAAAGTGTGTG轉錄終止的修飾點55335------AAUAAA-5------AAUAAA--特異性核酸內切酶-GUGUGUGAAAAAAA······3mRNA3.mRNA前體的剪接真核生物結構基因，由若干編碼區（外顯子）和非編碼區（內含子）互相間隔開但又連續鑲嵌而成，去除非編碼區再連接后，可翻譯出由連續氨基酸組成的完整蛋白質，這些基因稱為斷裂基因。形成成熟的有功能的mRNA最后的過程是去除內含子并將外顯子連接起來（剪接），內含子的切除往往是從新生轉錄物出現就開始的，其發生在基因轉錄完成之前。AGGUAAGUUACUAACCAGG5＇內含子外顯子1外顯子2+A

AGOHp3＇pGU

A

AGp2-OH5＇3-OHA

AGppGU5＇3＇剪接反應中，既無水解作用的發生，又無磷酸二酯鍵數目的改變，實質上是兩次磷酸酯鍵的位置轉移，稱為二次轉酯反應。二、rRNA轉錄后加工轉錄45S-rRNA剪切18S-rRNA5.8S和28S-rRNA內含子內含子28S5.8S18SrDNA三、tRNA轉錄后加工1.tRNA前體的剪接和拼接2.堿基的修飾3.3＇-OH連接-CCA結構四、RNA編輯RNA編輯是遺傳信息在轉錄水平發生改變，由一個基因產生不止一種蛋白質，增加了mRNA的遺傳信息容量。編輯加工方式包括在轉錄產物中插入、刪除或取代一些核苷酸殘基，改變了初始轉錄產物的編碼特性，從而翻譯出氨基酸序列不同的多種蛋白質。RNA編輯作用說明，基因的編碼序列經過轉錄后加工，是可有多用途的，故也稱為分化加工。5＇…CAA

CUG

CAG

ACA

UAU

AUG

AUA

CAA

UUU

GAU

CAG