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《基因的轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、第十三章 基因的轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后第十三章基因的轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工及逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄(transcription)是以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。與DNA的復(fù)制相比，有很多相同或相似之處，亦有其特點(diǎn)，它們之間的異同可簡(jiǎn)要示于表13-1轉(zhuǎn)錄的模板是單鏈DNA，與復(fù)制的模板有較多的不同特點(diǎn)，引出了下列相關(guān)概念。轉(zhuǎn)錄過程只以基因組DNA中編碼RNA（mRNA、tRNA、rRNA及小RNA）的區(qū)段為模板。把DNA分子中能轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因（structurege
2、ne）。結(jié)構(gòu)基因的雙鏈中，僅有一股鏈作為模板轉(zhuǎn)錄成RNA，稱為模板鏈(templatestrand)，也稱作Watson（W）鏈(Watsonstrand)、負(fù)（-）鏈(minusstrand)或反意義鏈(antisensestrand)。與模板鏈相對(duì)應(yīng)的互補(bǔ)鏈，其編碼區(qū)的堿基序列與mRNA的密碼序列相同（僅T、U互換），稱為編碼鏈(codingstrand)，也稱作Crick（C）鏈（Crickstrand）、正（+）鏈(plusstrand)，或有意義鏈(sensestrand)。不同基因的模板鏈與編碼鏈
3、，在DNA分子上并不是固定在某一股鏈，這種現(xiàn)象稱為不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄(asymmetrictranscription)。模板鏈在相同雙鏈的不同單股時(shí)，由于轉(zhuǎn)錄方向都從5’→3’，表觀上轉(zhuǎn)錄方向相反，如圖13-1。與DNA復(fù)制類似，轉(zhuǎn)錄過程在原核生物和真核生物中所需的酶和相關(guān)因子有所不同，轉(zhuǎn)錄過程及轉(zhuǎn)錄后的加工修飾亦有差異。下面的討論中將分別敘述。·參與轉(zhuǎn)錄的酶轉(zhuǎn)錄酶（transcriptase）是依賴DNA的RNA聚合酶（DNAdependentRNApolymerase，DDRP），亦稱為DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶（
4、DNAdirectedRNApolymerase），簡(jiǎn)稱為RNA聚合酶（RNApol）。它以DNA為模板催化RNA的合成。原核生物和真核生物的轉(zhuǎn)錄酶，均能在模板鏈的轉(zhuǎn)錄起始部位，催化2個(gè)游離的NTP形成磷酸二酯鍵而引發(fā)轉(zhuǎn)錄的起始，如圖13-2所示。因此，轉(zhuǎn)錄的起始不需引物，這也是轉(zhuǎn)錄與復(fù)制在起始階段的一大區(qū)別。一、原核生物的RNA聚合酶細(xì)菌中只發(fā)現(xiàn)一種RNA聚合酶，能催化mRNA，tRNA和rRNA等的合成，研究得比較清楚的是大腸桿菌（Ecoli）的RNA聚合酶。（一）大腸桿菌RNA聚合酶的組成大腸桿菌RNA
5、聚合酶的分子量約450kDa，由四種5個(gè)亞基（α2ββ′σ）組成全酶（holoenzyne），σ亞基與全酶疏松結(jié)合，在胞內(nèi)、外均容易從全酶中解離，解離后的部分（α2ββ′）稱為核心酶（coreenzyme）。通過利福霉素等抑制轉(zhuǎn)錄的實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)轉(zhuǎn)錄酶各亞基的功能已有一定的認(rèn)識(shí)：α亞基可能參與全酶的組裝及全酶識(shí)別啟動(dòng)子，從而決定哪些基因可轉(zhuǎn)錄；β亞基與底物（NTP）及新生RNA鏈結(jié)合；β′亞基與模板DNA結(jié)合；β和β′亞基組成酶的活性中心，通過DNA的磷酸基團(tuán)與核心酶的堿性基團(tuán)間的非特異性吸附作用，核心酶能與模
6、板DNA非特異性松馳結(jié)合；σ亞基的功能是識(shí)別啟動(dòng)子，辯認(rèn)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)，但不能單獨(dú)與DNA模板結(jié)合，當(dāng)它與核心酶結(jié)合時(shí)，可引起酶構(gòu)象的改變，從而改變核心酶與DNA結(jié)合的性質(zhì)，使全酶對(duì)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的親和力比其他部位高4個(gè)數(shù)量級(jí)，在轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)階段，σ亞基與核心酶分離，僅由核心酶參與延長(zhǎng)過程。因此，σ亞基實(shí)際上被認(rèn)為是一種轉(zhuǎn)錄輔助因子，因而稱為σ因子(σfactor)。（二）σ因子生物體在生命周期的不同階段或在內(nèi)、外環(huán)境有所變化時(shí)，其基因表達(dá)有一定的時(shí)、空順序，以適應(yīng)生長(zhǎng)、發(fā)育及環(huán)境變化的需要。RNA聚合酶的活性是決定基因
7、表達(dá)的重要一環(huán)。而σ因子是RNA聚合酶識(shí)別及結(jié)合啟動(dòng)子的亞基，原核生物中所有RNA的轉(zhuǎn)錄都由同一種RNA聚合酶催化，在生命周期的不同階段或不同環(huán)境下，這個(gè)酶如何識(shí)別所有轉(zhuǎn)錄單位的啟動(dòng)子，是由識(shí)別啟動(dòng)子的σ因子來完成的。基因啟動(dòng)子-35和-10區(qū)的共有序列（圖13-3）是σ因子識(shí)別的位點(diǎn)，如表13-2所示，不同的σ因子能識(shí)別的共有序列可以完全不同。二、真核生物的RNA聚合酶真核生物的RNA聚合酶已發(fā)現(xiàn)有三種，稱為RNA聚合酶I、II和III，分別負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄不同的RNA，它們對(duì)特異性抑制劑鵝膏蕈堿的敏感性亦有差異，
8、如表13-3所示。第二節(jié)轉(zhuǎn)錄過程轉(zhuǎn)錄是生物合成RNA的過程，與復(fù)制相似，有起始、核苷酸鏈延長(zhǎng)和鏈合成終止三個(gè)階段。一、轉(zhuǎn)錄的起始轉(zhuǎn)錄的起始，就是形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的過程。這一階段反應(yīng)所需的輔助因子，在原核生物與真核生物之間有較大的差異。㈠原核生物轉(zhuǎn)錄的起始轉(zhuǎn)錄的起始由RNA聚合酶與DNA模板的啟動(dòng)子(promoter)結(jié)合。經(jīng)過對(duì)百種以上原核生物不同基因的啟動(dòng)子進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)子具有下列的共同點(diǎn)：
