14.1轉錄(transcription)的特點：

1、以DNA單鏈為模板，NTP為原料，在DNA依賴的RNA聚合酶催化下合成RNA鏈的過程。轉錄的條件：模板原料酶產物配對方向引物DNA(不對稱轉錄）NTPRNA聚合酶mRNA,tRNA,rRNA，小RNAA-U,T-A,G-C5’3’不需要第1頁/共52頁DNA的大小與基因結構基因(structuregene)：

DNA分子中能轉錄出RNA的區段

1、重復

2、重疊

3、不連續第2頁/共52頁2、DNA的不對稱轉錄

.DNA雙鏈上，僅一股鏈轉錄，另一股不轉錄。

轉錄方向5’3’模板鏈圖13-1第3頁/共52頁模板鏈：

反意義鏈（antisensestrand，(-)鏈）

——

以該鏈中的DNA堿基順序指導RNA的合成即被轉錄的那條DNA鏈。

編碼鏈：有意義鏈（sensestrand，（+）鏈）

——不被轉錄的那條DNA鏈，但其堿基順序除T代替U外，其余與mRNA相同。

第4頁/共52頁5’-----GCAGTACATGTC-----3’編碼鏈

DNA3’-----CGTCATGTACAG-----5’模板鏈5’-----GCAGUACAUGUC-----3’mRNAN------Ala--Val--His--Val------C蛋白質有意義鏈與反意義鏈并非固定不變。

.轉錄方向都是5’3’第5頁/共52頁

3、RNA聚合酶——依賴DNA的RNA聚合酶

（DNA-dependentRNApolymerase,DDRP）

以DNA為模板，催化2個游離的NTP形成3’，5’-磷酸二酯鍵第6頁/共52頁14.2.1大腸桿菌RNA聚合酶的組成（1）全酶(holoenzyme)

由4種(5個)亞基α2ββ’σ組成（2）核心酶(coreenzyme)

α2ββ’

，參與轉錄的全過程（3）σ亞基（起始亞基）亦稱σ因子（σfactor)—轉錄輔助因子

識別啟動子

ω亞基功能未知14.2原核生物的轉錄第7頁/共52頁大腸桿菌RNA聚合酶的結構示意圖核心酶(α2ββ)起始因子β——和模板DNA結合β——起始和催化聚合反應α——酶的裝配、結合啟動子等全酶(α2ββ

)第8頁/共52頁全酶核心酶亞基α2ββ’σ決定哪些基因被轉錄結合底物，形成磷酸二酯鍵（催化）結合模板（開鏈）（核心酶參與轉錄全過程）識別起始點啟動子（延長時脫落）功能第9頁/共52頁第10頁/共52頁14.2.2原核生物的啟動子（promoter）

1、啟動子

RNA聚合酶全酶識別、結合、開始轉錄的DNA序列（雙鏈）

轉錄因子

RNA聚合酶起始轉錄所需要的輔助因子（蛋白質）

第11頁/共52頁

原核生物啟動子的特點:

(1)DNA序列在轉錄起始點的5’端區(上游區)

(2)-10bp處-TATAAT-(Pribnowbox)

(3)-35bp處-TTGACA-

第12頁/共52頁14.2.3原核生物RNA的轉錄過程14.2.3.1模板的識別第13頁/共52頁14.2.3.2原核生物的轉錄起始σ亞基辨認-35區RNApol全酶移向-10區合成第一個磷酸二酯鍵5’-pppGpN（A）-OH-轉錄起始復合物RNApol(αββ′σ)—DNA—pppGpN-OHσ亞基脫落（結合松弛）（結合緊密）轉錄起始不需引物！16/50第14頁/共52頁RNA聚合酶保護區結構基因終止點10-10TTGACATATAAT轉錄開始+1翻譯開始Purine-35（Pribnowbox）辨認結合區轉錄起始區12/50編碼鏈第15頁/共52頁RNA聚合酶σ因子識別及結合啟動子，延長時脫落不參與轉錄過程，是轉錄輔助因子識別位點：啟動子-35區、-10區第16頁/共52頁結合過程：閉和的啟動子復合體RNA聚合酶（全酶）中的σ因子在DNA雙鏈上迅速、隨機滑動，尋找到啟動子-35區，形成疏松的復合物，DNA雙鏈未解開。開放的啟動子復合體RNA聚合酶（全酶）移向-10區和轉錄起始第17頁/共52頁14.2.3.3延長----轉錄泡

RNA聚合酶（核心酶）

◆與DNA模板緊密結合，沿3’5’方向移動

◆解旋作用：DNA解開

◆聚合功能（不具外切酶功能）

雜交螺旋

◆RNA-DNA形成雜交螺旋

◆轉錄產物RNA沿5’3’方向延長

第18頁/共52頁第19頁/共52頁第20頁/共52頁SeeMovie第21頁/共52頁14.2.3.4轉錄終止：終止子和終止因子

轉錄至模板某一位置

停止形成磷酸二酯鍵

RNA—DNA雜交鏈解開

DNA解鏈的部分重新形成雙螺旋

RNA聚合酶離開DNA

第22頁/共52頁終止子（terminator）——提供轉錄終止信號的DNA序列終止因子（terminationfactor）——協助RNAPol識別終止信號的輔助因子第23頁/共52頁第24頁/共52頁第一類：

依賴ρ-因子的終止1、轉錄終止的兩種方式（原核）第25頁/共52頁第26頁/共52頁

DNA模板上有終止信號

轉錄出來的RNAPol遇此結構停止工作DNA和RNA（dA：rU）穩定性下降富含GC/AT的回文結構自身互補形成發夾狀結構（hairpin）3’尾端有≥4個UDNA恢復雙鏈，釋放轉錄產物第二類：不依賴ρ-因子的終止第27頁/共52頁UUGCAGCCUGAGAAAUCAGGCUGAUGG…5’3’…5’3’自發形成發夾結構（轉錄產物3’末端）例如：第28頁/共52頁AUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUU5’3’UUUU……5’3’自發形成莖環結構第29頁/共52頁發夾結構環莖多個U

DNA模板

3’5’第30頁/共52頁第31頁/共52頁起始雙鏈DNA局部解開磷酸二酯鍵形成終止階段解鏈區到達基因終點延長階段53RNA啟動子Promoter

終止子terminator5RNA聚合酶5353553離開第32頁/共52頁

轉錄后的加工

第33頁/共52頁14.2.4.1原核生物mRNA多順反子轉錄與翻譯同步mRNA不需加工

壽命短第34頁/共52頁14.2.4.1tRNA的加工堿基修飾3’端5’端切除反密碼環的內含子稀有堿基---Tψ脫氨---AMPIMP還原---DHU甲基化---mAmGCCA-OHRNaseP切除多余的核苷酸RNaseP在前tRNA二級結構基礎上第35頁/共52頁第36頁/共52頁14.2.4.3

rRNA的加工第37頁/共52頁RNaseⅢRNaseⅢRNaseE甲基化堿基甲基化核糖第38頁/共52頁14.3真核細胞中的轉錄

1、轉錄與翻譯在異處第39頁/共52頁14.3.1真核細胞RNA聚合酶在DEAE-Sephadex柱上的洗脫次序稱為酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

沒有對應于σ因子的成分，需要轉錄因子參與第40頁/共52頁14.3.2啟動子（Hongness盒–25）TATA框（Hognessbox）與RNA聚合酶的定位有關

DNA雙鏈解開的部位輔助因子為通用轉錄因子（generaltranscriptionfactor，GTF）第41頁/共52頁

4、真核與原核生物mRNA的區別原核生物mRNA多順反子轉錄與翻譯同步mRNA不需加工

壽命短真核生物mRNA單順反子轉錄后需加工運至胞漿再翻譯mRNA需加工壽命較長第42頁/共52頁

真核生物的mRNA轉錄后加工轉錄產物：hnRNA（核不均一RNA）

+

蛋白質不均一核糖核蛋白（hnRNP）第43頁/共52頁加帽加尾mRNA前體的剪接5’端：m7GpppGpN作用:穩定mRNA5’端和翻譯的起始有關3’端:polyA尾巴作用：穩定mRNA

和翻譯模板活性有關剪除內含子，連接外顯子加工過程主要包括：第44頁/共52頁5pppGp…5GpppGp…pppGppi鳥苷酰轉移酶5m7GpppGp…甲基轉移酶SAM5ppGp…磷酸酶Pi（1）真核生物mRNA轉錄后加工--“加帽”以5’-5’三磷酸相連第45頁/共52頁步驟1步驟2作用位置200~250（2）真核生物mRNA轉錄后加工--加polyA尾第46頁/共52頁外顯子內含子DNA

hnRNA（3）真核生物mRNA轉錄后加工—剪接第47頁/共52頁mRNA-DNAhybridsforthechickenovalbumingene(theR-loopingtechnique)第48頁/共52頁●14.4核酶---真核生物rRNA的自身剪切

四膜蟲

26SrRNA核酶（ribozyme）應用

前體6.4kb414bp內含子

5.986kb

無酶催化，自身剪接具有催化功能的RNA

切割特異性RNA序列具特定的二級結構---槌頭結構人工合成核酶的槌頭結構破壞HIV病毒

第49頁/共52頁底物催化部分圖13-11第50頁/共52頁酶底物圖13-12第51頁/共52頁DNA復制與轉錄的比較相同點模板兩股鏈均復制模板鏈轉錄合成方式半保留復制不對稱轉錄原料

dNTPNTP