《RNA的生物合成》PPT課件

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1、生物化學(xué)與分子生物學(xué)第十六章RNA的生物合成RNABiosynthesis(Transcription)在生物界，RNA合成有兩種方式一是DNA指導(dǎo)的RNA合成，也叫轉(zhuǎn)錄，此為生物體內(nèi)的主要合成方式，也是本章介紹的主要內(nèi)容。另一種是RNA指導(dǎo)的RNA合成(RNA-dependentRNAsynthesis)，也叫RNA復(fù)制(RNAreplication),由RNA依賴的RNA聚合酶(RNA-dependentRNApolymerase)催化，常見于病毒，是逆轉(zhuǎn)錄病毒以外的RNA病毒在宿主細(xì)胞以病毒

2、的單鏈RNA為模板合成RNA的方式。轉(zhuǎn)錄(transcription)是生物體以DNA為模板合成RNA的過程。轉(zhuǎn)錄RNADNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物除mRNA、rRNA和tRNA外，在真核細(xì)胞內(nèi)還有snRNA、miRNA等非編碼RNA。轉(zhuǎn)錄的知識是理解許多生物學(xué)現(xiàn)象和醫(yī)學(xué)問題所必需的。對于RNA生物過程的調(diào)節(jié)可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成速率的改變，以及由此而引發(fā)的一系列代謝變化，因此，了解RNA代謝的基本原理就甚為重要。這些原理既關(guān)系到所有生物是如何適應(yīng)環(huán)境變化的，也關(guān)系到細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的分化機(jī)制。復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別原核生

3、物轉(zhuǎn)錄的模板和酶Templates&Enzymesinprokaryotictranscription第一節(jié)參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)：原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白質(zhì)因子及Mg2+和Mn2+等合成方向5?→3?，核苷酸間的連接方式為3?，5?-磷酸二酯鍵。一、原核生物轉(zhuǎn)錄的模板DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因(structuralgene)。轉(zhuǎn)錄的這種選擇性稱為不對稱轉(zhuǎn)錄(asymmetrictra

4、nscription)，它有兩方面含義：在DNA分子雙鏈上，一股鏈用作模板指引轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄；其二是模板鏈并非總是在同一單鏈上。5′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C編碼鏈模板鏈mRNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯DNA雙鏈中按堿基配對規(guī)律能指引轉(zhuǎn)錄生成RNA的一股單鏈，稱為模板鏈(templatestrand)，也稱作有意義鏈或Watson鏈。相對的另一

5、股單鏈?zhǔn)蔷幋a鏈(codingstrand)，也稱為反義鏈或Crick鏈。5?3?3?5?模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向不對稱轉(zhuǎn)錄二、RNA聚合酶催化RNA合成（一）RNA聚合酶能從頭啟動RNA鏈的合成DNA依賴的RNA聚合酶催化合成RNA；RNA合成的化學(xué)機(jī)制與DNA依賴的DNA聚合酶催化DNA合成相似。(NMP)n+NTP→(NMP)n+1+PPiRNA延長的RNADNA依賴的RNA聚合酶催化RNA合成的機(jī)制DNA聚合酶在啟動DNA鏈延長時需要引物存在，而RNA聚合酶不需要引物

6、就能直接啟動RNA鏈的延長。RNA聚合酶和雙鏈DNA結(jié)合時活性最高，但是只以雙鏈DNA中的一股DNA鏈為模板。RNA聚合酶和DNA的特殊序列——啟動子(promoter)結(jié)合后，就能啟動RNA合成。（二）RNA聚合酶由多個亞基組成核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)???????????轉(zhuǎn)錄起始階段轉(zhuǎn)錄延長階段RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合大腸桿菌內(nèi)有一些不同的RNApol全酶，其差異是σ亞基的不同。目前已發(fā)現(xiàn)多種σ亞基，并用其分子量命名區(qū)別，最常見的是σ70（分子量70

7、kDa）。σ70是辨認(rèn)典型轉(zhuǎn)錄起始點的蛋白質(zhì)，大腸桿菌中的絕大多數(shù)啟動子可被含有σ70因子的全酶所識別并激活。但有些基因的啟動子，如熱激蛋白（heatshockproteins,Hsp）也為另外的σ亞基（σ32）識別。三、RNA聚合酶結(jié)合到DNA的啟動子上啟動轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄是不連續(xù)、分區(qū)段進(jìn)行的。每一轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子(operon)。操縱子包括若干個結(jié)構(gòu)基因及其上游(upstream)的調(diào)控序列。5?3?3?5?結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列RNA-pol調(diào)控序列中的啟動子是RNA聚合酶結(jié)合模板

8、DNA的部位，也是控制轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵部位。原核生物以RNA聚合酶全酶結(jié)合到DNA的啟動子上而起動轉(zhuǎn)錄，其中由σ亞基辨認(rèn)啟動子，其他亞基相互配合。對啟動子的研究，常采用一種巧妙的方法即RNA聚合酶保護(hù)法。RNA聚合酶保護(hù)法開始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35區(qū)(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10區(qū)1-30-5010-10-40-205?3?3?5?RNA-pol辨認(rèn)位點(recognitionsite)5?5?RNA聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因3?3?RNA聚合酶保護(hù)