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第三章 生物信息的传递（上） —— 从 DNA 到 RNA

第三章 生物信息的传递（上） —— 从 DNA 到 RNA. Contents. ● 基本概念 ● 转录起始： RNA 聚合酶、启动子 ● 转录的基本过程 ● 转录后加工 ● 原核生物与真核生物 mRNA 的特征比较 ● RNA 合成与 DNA 合成异同点. 转录. RNA. DNA. 一、 基本概念. 转录 (transcription) ：. 生物体以 DNA 为模板合成 RNA 的过程 。. 参与转录的物质. 原料 : NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 模板 :DNA 酶 : RNA 聚合酶 其他蛋白质因子.

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第三章 生物信息的传递（上） —— 从 DNA 到 RNA

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Presentation Transcript

  1. 第三章 生物信息的传递（上）——从DNA到RNA

  2. Contents ● 基本概念 ● 转录起始： RNA聚合酶、启动子 ● 转录的基本过程 ● 转录后加工 ● 原核生物与真核生物mRNA的特征比较 ● RNA合成与DNA合成异同点

  3. 转录 RNA DNA 一、基本概念 转录(transcription) ： 生物体以DNA为模板合成RNA的过程 。

  4. 参与转录的物质 原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 模板:DNA 酶: RNA聚合酶 其他蛋白质因子 RNA合成方向：5' 3'

  5. 转录的不对称性： 在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。 编码链与模板链 与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链；将另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链。

  6. 转录方向 3 5 5 3 编码链 模板链 转录方向 模板链 编码链 模板链并非永远在同一条单链上 结构基因： DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因。

  7. 转录单元（transcription unit） 一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。

  8. Contents ● 基本概念 ● 转录起始： RNA聚合酶、启动子 ● 转录的基本过程 ● 转录后加工 ● 原核生物与真核生物mRNA的特征比较 ● RNA合成与DNA合成异同点

  9. 二、参与转录起始的关键酶与元件 （一） RNA聚合酶 ●原核生物RNA聚合酶（大肠杆菌为例） 全酶=核心酶+ σ因子

  10. 大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析

  11. ● 真核生物RNA聚合酶 真核细胞的三种RNA聚合酶特征比较

  12. RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别

  13. （二） 启动子(promoter) 启动子定义：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。

  14. ● 原核生物启动子结构 Pribnow 41-44bp

  15. TATA区：酶的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打开） TTGACA区：提供了RNA聚合酶全酶识别的信号

  16. 转录起始点 启动子 Probnow盒子 编码链 AACTGT ATATTA 3’ DNA 模板链 TATAAT 5’ TTGACA 转录区 3510+1 3’ 5’ RNA 转录起点 与新生RNA链第一个核甘酸相对应DNA链上的碱基。

  17. 大肠杆菌RNA聚合酶全酶所识别的启动子区 T89A89T50A65A100 T85T83G81A61C69A52

  18. 典型启动子的结构 -35 -10 转录起点 TTGACA 16-19bp TATAAT 5-9bp

  19. ● 真核生物启动子 真核有三种不同的启动子和有关的元件 启动子Ⅱ最为复杂，它和原核的启动子有很多不同

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

  21. 1、核心启动子 ●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 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

  22. 2、上游启动子元件 ●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等 CAAT：-70 - -80bp GGGCGG：-80 - -110bp ●作用：控制转录起始频率。

  23. SV40 早期启动子 组蛋白H2B CAAT GC TATA

  24. （三） 转录起始复合物 ● 原核生物转录起始复合物

  25. ● 真核生物转录起始复合物 转录因子 转录复合体 TBP TAFs TFIIA TFIIB TFIIF Pol II TFIIE RNA pol Ⅱ的转录起始

  26. Contents ● 基本概念 ● 转录起始： RNA聚合酶、启动子 ● 转录的基本过程 ● 转录后加工 ● 原核生物与真核生物mRNA的特征比较 ● RNA合成与DNA合成异同点

  27. 三、转录的基本过程 1、起始位点的识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。

  28. RNA链上第一个核甘酸键的产生 2、转录起始

  29. 3、RNA链的延伸 ● 亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移； ●在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。

  30. 核心酶···· DNA···· RNA

  31. 4、转录终止 终止子（terminator，t） ●强终止子－内部终止子 ●弱终止子 －需要ρ因子（rho factor） 又称为ρ依赖性终止子 （Rho-dependent terminator） 不依赖Rho (ρ)因子的转录终止 依赖Rho (ρ)因子的转录终止

  32. 不依赖因子的终止 终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，RNA形成发夹结构； 在终止位点前面有一段由4-8个A组成的序列，RNA的3’端为寡聚U

  33. 发夹式结构和寡聚U的共同作用使RNA从三元复合物中解离出来。发夹式结构和寡聚U的共同作用使RNA从三元复合物中解离出来。

  34. 终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短有关，长度 效率

  35. 依赖因子的终止 因子：六聚体蛋白、水解各种核甘三磷酸促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录。

  36. 转录的基本过程

  37. Contents ● 基本概念 ● 转录起始： RNA聚合酶、启动子 ● 转录的基本过程 ● 转录后加工 ● 原核生物与真核生物mRNA的特征比较 ● RNA合成与DNA合成异同点

  38. 四、转录后加工

  39. 5’端加帽 • 3’端加尾 • RNA的剪接 • RNA的编辑

  40. 1、在5’端加帽 5’端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸（m7Gppp）。mRNA5’端的这种结构称为帽子（cap）。

  41. m7Gppp 鸟甘酸转移酶

  42. 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。

  43. 多聚腺苷酸尾巴 2、3’端加尾 AAUAAA： ★准确切割 ★加poly（A）

  44. 多聚腺苷酸尾巴功能： 提高了mRNA在细胞质中的稳定性。

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