基本概念 RNA 的结构、分类和功能转录的基本过程 RNA 聚合酶、启动子原核生物与真核生物 mRNA 的特征比较转录后加工 RNA 合成与 DNA 合成异同点

基本概念 RNA的结构、分类和功能转录的基本过程 RNA聚合酶、启动子原核生物与真核生物mRNA的特征比较转录后加工 RNA合成与DNA合成异同点 Contents

真核生物启动子的结构 ● 真核生物启动子核心启动子（core promoter）上游启动子元件（upstream promoter element，UPE）

●定义：指保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区●定义：指保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区 1、核心启动子 TATA 常在-25bp左右，相当于原核的-10序列 T85A97T93A85A63A83A50 ●作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始

●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等 2、上游启动子元件 CAAT：-70 - -80bp GGGCGG：-80 - -110bp ●作用：控制转录起始频率。

42 真核生物启动子对转录的影响 TATA区-25~-35bp CAAT区-70~-80bp GC区-80~-110bp 上游启动子元件UPE或上游激活序列UAS 真核生物启动区相对于原核的区别启动区的范围更大结合位点更多除了对应的TATA区和CAAT区，还有GC 区和增强子区 TATA区确定起始位点 CAAT区和GC区控制转录起始频率不是所有的启动子区都含有这三种序列

43 转录的抑制 DNA模板功能抑制剂与DNA结合抑制模板的功能 RNA聚合酶抑制剂与RNA聚合酶结合，抑制其活力

44 DNA模板功能抑制剂放线菌素D 与DNA形成非共价复合物，抑制其作为模板的功能 1mM即可有效抑制转录过程，抗菌、抗癌烷化剂如氮芥，磺酸酯，氮丙啶等，使DNA发生交联，抑制其模板功能，致癌如环磷酰胺，能选择地杀伤肿瘤细胞，治疗恶性肿瘤嵌入染料嵌入DNA相邻碱基对之间，使得DNA复制中缺失或增加一个核苷酸如EB，与核酸结合后抑制其复制和转录

45 RNA聚合酶抑制物利福霉素强烈抑制革兰阳性菌和结核杆菌，抗菌利迪链霉素与细菌RNA聚合酶的β亚基结合，抑制转录的起始 α-鹅膏覃碱抑制真核生物RNA聚合酶

3 原核生物和真核生物转录产物比较原核生物真核生物 RNA聚合酶转录产物后加工（剪接、修饰）转录和翻译的时空 1种编码序列不需要同时，同空间 3种以上含有内含子序列需要先后，不同空间

1、原核生物mRNA的特征 ● 半衰期短 ● 多以多顺反子的形式存在原核生物与真核生物mRNA的特征比较单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA。多顺反子mRNA：编码多个蛋白质的mRNA。

DNA P O Z Y A 多顺反子是操纵子（一组相邻或相互重叠基因）的转录产物结构基因 Z： β-半乳糖苷酶 Y：透过酶 A：乙酰基转移酶

7 上游顺反子对下游顺反子的影响相距较远，前后顺反子翻译终止和起始独立；相距较近，前后顺反子翻译终止和起始衔接

● 5’端无“帽子”结构， 3’端没有或只有较短的poly（A ）结构。 • SD序列：mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。 • 起始密码子AUG上游7~12个核苷酸 • 与16SrRNA（核糖体中）3’端反向互补 • 在核糖体与mRNA的结合过程中起作用

2、真核生物mRNA的特征 “基因”的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。 ● 5’端存在“帽子”结构 ●多数mRNA3’端具有poly（A ）尾巴（组蛋白除外） ●以单顺反子的形式存在

11 5’帽子 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ 3’ 帽子甲基化鸟嘌呤，是5’-5’接到第一个核苷酸上帽子常常被甲基化

帽子结构功能： ①能被核糖体小亚基识别，促使mRNA和核糖体的结合； ②m7Gppp结构能有效地封闭mRNA 5’末端，以保护mRNA免受5’核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定。

13 3’polyA 多聚腺苷酸尾巴功能：提高了mRNA在细胞质中的稳定性。大多数真核生物都有polyA（多聚A尾巴），40-200base 终止位点上游15-30bp处的AAUAAA对于切割和加上polyA是必需的 PolyA是mRNA从细胞核进入细胞质的必需形式 polyA-没有polyA,主要编码组蛋白；其它polyA+

3’polyA 14 •RNA聚合酶II并不在 polyA位点终止，而往往继续转录 •大部分已知基因的初级转录产物拥有polyA位点下游0.5-2kb核苷酸序列

15 3’polyA的特征用于分离真核生物mRNA Oligo dT primer

原核生物和真核生物mRNA结构的比较

17 RNA中的内含子

18 真核生物tRNA前体的转录后加工 tRNA内含子的特点 16-46个核苷酸位于反密码子的下游内含子和外显子之间没有保守序列后加工过程内含子的剪接 3’端添加CCA 核苷酸修饰

19 真核生物rRNA前体的转录后加工大多数rRNA基因无内含子人Hela细胞中rRNA前体的剪切 5’端切除非编码序列，生成41S中间产物 41SRNA切成两段32S和20S 32S RNA被切成28S和5.8S rRNA 20S RNA被切成18S rRNA

20 真核生物mRNA剪接 Pre-mRNA的剪接 I类自剪接内含子 II类自剪接内含子

Pre-mRNA的剪接

21 Pre-mRNA的剪接转录和加帽反应 DNA 外显子内含子 5‘帽子结构生成原始转录产物原始转录产物 RNA切割，加polyA和剪接过程成熟 mRNA RNA聚合酶非编码3’端序列

22 RNA加工过程及其生理功能加工过程加帽子反应推测的生理功能 mRNA从细胞核细胞质基质转运，翻译起始加polyA反应转录终止，翻译起始，mRNA降解 RNA的剪接 RNA的切割从mRNA,tRNA,rRNA分子中切除内含子从前体RNA中释放成熟tRNA和rRNA分子

RNA的剪接

剪接信号 23 mRNA前体中内含子两端边界存在共同序列——剪接信号内含子的5’端GU，3‘端AG——GU- AG法则（Chambon法则）内含子的内部也可能参与，如分支点A 5’ A/CAGGUPuAGU 外显子 A 内含子 Pyrich AGG3’ 外显子

24 RNA剪接中的两步转酯反应鸟苷酸P 腺苷酸2’-OH

25 RNA剪接大多发生在剪接体上剪接体：150种蛋白质和5种RNA的大型复合体，大小与核糖体差不多 snRNA核小RNAsmallnuclearRNA snRNP核小核糖核蛋白smallnuclear ribonucleo-proteinparticle

26 snRNP在剪接中的功能识别5’剪接位点和分支点按需要把这两个位点集结到一起催化或协助催化RNA的剪接和连接反应

mRNA的剪接 •U1识别5’剪接点 •U2AF识别3’剪接点 •U2AF引导U2snRNP 与分支点结合 ①

E1 U6 U4 U5 UG E2 UACUACA - AG U1 U2 U1、U4 E1 U6 UG E2 UACUACA - AG ② • 进一步与U4、U5、U6snRNP • 三聚体结合 U5 ③ U2

可变剪接（alternative splicing） 个体发育或细胞分化时，选择性越过某些外显子或某个剪接位点进行变位剪接

雌性果蝇SXL蛋白的合成 32 2 3 4 sxlpre-mRNA 雄性雌性 2 3 4 2 4 没有SXL蛋白的合成 SXL SXL蛋白合成无SXL蛋白 SXL蛋白无TRA蛋白 TRA蛋白雄性特异性DSX蛋白雌性特异性DSX蛋白雄性雌性

33 TRA蛋白的合成 1 2 trapre-mRNA 雄性雌性 1 2 1 2 SXL 1 2 1 Partof2 无TRA蛋白的合成 TRA 有TRA蛋白的合成

34 DSX蛋白的合成 3 4 5 dsxpre-mRNA 雌性 SR蛋白雄性 4 TRA5 3 5 3 3 4 雄性特异的DSX蛋白雌性特异的DSX蛋白参与性别分化

35 mRNA的剪接借助其它蛋白质形成剪接体 GU-AG类（普通和变位剪接）无需借助形成剪接体，自我剪接 I类内含子 II类内含子

Ⅰ类内含子的自我剪接

Ⅱ类内含子的 自我剪接

基本概念 RNA 的结构、分类和功能转录的基本过程 RNA 聚合酶、启动子原核生物与真核生物 mRNA 的特征比较转录后加工 RNA 合成与 DNA 合成异同点