北京大学：《生物化学》课程教学资源（课件讲稿）第十三章 RNA的生物合成 RNA transcription

刘奇大，鱼给化象蜂轮 第十二章 RNA生物合成 RNA transcription

刘新文，生物化学绪论 第十二章 RNA生物合成 RNA transcription

[概述]：DNA转录RNA前体加工成熟RNA的过程 RNA合成的两种方式： 1、DNA指导的RNA合成。 2、RNA指导的RNA合成。 第一节转录作用 一、转录作用及特点 由DNA指导的RNA合成，DNA以碱基互补原则， 决 定合成RNA的全部碱基成分及排列顺序，将DNA模 板 上的遗传信息传递到RNA分子的过程为转录作用。 1、反应体系：DNA模板，NTP,酶，Mg2+,Mn2+, 合成

[概述]：DNA转录RNA前体 加工成熟RNA的过程 RNA合成的两种方式： 1、 DNA指导的 RNA合成。 2、 RNA指导的 RNA合成。 第一节 转录作用 一、转录作用及特点 由DNA指导的RNA合成， DNA以碱基互补原则， 决 定合成RNA的全部碱基成分及排列顺序，将DNA模 板 上的遗传信息传递到RNA分子的过程为转录作用。 1、反应体系： DNA模板,NTP,酶，Mg2+,Mn2+， 合成 方向5’3’。连接方式- 3’ , 5’磷酸二酯键

DNA片段转录时，双链DNA中只有一条链作为转 录 的模板，这种转录方式称作不对称转录。（图12 1 模板链及反意义链：(template strand) 指导RNA合成的DNA模板链。 编码链及有意义链：(coding strand) 不作为转录的另一条DNA链。（图12-2） 由于基因分布于不同的DNA单链中，即某条DNA 单 链对某个基因是模板链，而对另一个基因则是编 码链。 原料： 四种磷酸核苷NTP,DNA中的A在RNA中 变为U

DNA片段转录时，双链DNA中只有一条链作为转 录 的模板，这种转录方式称作不对称转录。（图12- 1 模板链及反意义链：（template strand） 指导RNA合成的DNA模板链。 编码链及有意义链：（coding strand） 不作为转录的另一条DNA链。 （图12-2） 由于基因分布于不同的DNA单链中，即某条DNA 单 链对某个基因是模板链，而对另一个基因则是编 码链。 原料：四种磷酸核苷NTP,DNA中的A在RNA中 变为U

[组成]：5个亚基，c2BB’o为全酶，2BB'为核 心酶。 [作用]： 识别DNA分子中转录的起始部位。 促进与模板链结合，并使DNA双链打开17bp.。 催化NTP的聚合，完成一条RNA链的聚合反应。 识别转录终止信号，停止聚合反应，参与转录 水平的调控。（图123） [特点：聚合速率慢，3085NTP/秒。 缺乏外切酶活性，无校对功能，错误率106。 不同的σ识别不同的启动子。例：σ32识别热休 克启动子。 可被药物抑制（利福平）。人的RNA聚合酶对 利 方

[组成]：5个亚基，2 ’ 为全酶， 2 ’为核 心酶。 [作用]： 识别DNA分子中转录的起始部位。 促进与模板链结合，并使DNA双链打开17bp.。 催化NTP的聚合，完成一条RNA链的聚合反应。 识别转录终止信号，停止聚合反应，参与转录 水平的调控。（图12-3） [特点]： 聚合速率慢，30~85NTP/秒。 缺乏外切酶活性,无校对功能，错误率10-6 。 不同的识别不同的启动子。例：32识别热休 克启动子。 可被药物抑制（利福平）。人的RNA聚合酶对 利 福平不敏感。利用此特点可研制杀菌药物

真核较原核的酶复杂，已清楚的有I,Ⅱ，Ⅲ及Mt 4 型。（表12-1） [组成]：均由多亚基构成，聚合酶Ⅱ中的某个亚 基与原核聚合酶的β亚基高度同源。 四、启动子及终止子(promoter,terminator,stop signal) (一)启动子 1、原核启动子：[结构约55bp,分为起始点 (start site)、结合部位、识别部位。 [功能] 起始点：转录起始部位以+1表示，转录的 第1个核苷酸常为嘌呤-G,A。 壮△立倍.的hn阳式旦立：但字又比右应

真核较原核的酶复杂，已清楚的有Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ及Mt 4 型。（表12-1） [组成]：均由多亚基构成，聚合酶Ⅱ中的某个亚 基与原核聚合酶的亚基高度同源。 四、启动子及终止子（promoter,terminator,stop signal） （一）启动子 1、原核启动子：[结构]约55bp,分为起始点 （start site）、结合部位、识别部位。 [功能] 起始点:转录起始部位以+1表示，转录的 第1个核苷酸常为嘌呤-G,A。 结合部位：约6bp组成,是高度保守区,共有序列

易解开双链，为RNA聚合酶提供场所。 识别部位：约6bp组成，在-35处，为高度保守区， 序 列5’-TTGACA-3',σ因子识别此部位。（图124） 2、真核启动子结构（以RNA polⅡ为例） 于-25处含AT富集区，共有序列TATAA(TATA box) -70处含共有序列CAAT,还含许多其它box,例如 GC b0x,E-b0x等。（图12-5） 含增强子[enhancer]和静息子[silencsr] RNA pol I和RNA polIⅢ与聚合酶Ⅱ所识别的启 动 子差异较大

易解开双链，为RNA聚合酶提供场所。 识别部位：约6bp组成,在-35处,为高度保守区, 序 列5’-TTGACA-3’, 因子识别此部位。（图12-4） 2、真核启动子结构（以RNA polⅡ为例） 于-25处含AT富集区, 共有序列TATAA（TATA box） -70处含共有序列CAAT ,还含许多其它box ,例如 GC box,E-box等。（图12-5） 含增强子[enhancer]和静息子[silencsr] RNA polⅠ和 RNA polⅢ与聚合酶Ⅱ所识别的启 动 子差异较大

蛋白ρ因子辅助识别终止信号，参与终止。 五、转录过程 (以原核为例) (一)起始 RNA聚合酶-O识别起始位点 ↓ 核心酶与DNA结合 E 以核心酶 DNA构象改变→局部双链打开I7bp→NTP形成3’，5’二酯键→ 形式 沿 DNA滑动 σ因子可再次与核心酶结合，循环使用。 (二)延长 形成转录泡-由DNA双链，RNA聚合酶与新合成的 转录本RNA局部形成的结构，它贯穿于延长过程的 始终。 2E -niA共 0 厂，米治一出油口左 △共=凸E

蛋白因子辅助识别终止信号，参与终止。 五、转录过程 （以原核为例） （一）起始 RNA聚合酶-σ识别起始位点 ↓ 核心酶与DNA结合 ↓ E  以核心酶 DNA构象改变→局部双链打开17bp→NTP形成3’,5’二酯键 形式 沿 DNA滑动 因子可再次与核心酶结合，循环使用。 (二）延长 形成转录泡-由DNA双链,RNA聚合酶与新合成的 转录本RNA局部形成的结构,它贯穿于延长过程的 始终。 E 与DNA模板 3’ ,5’磷酸二酯键相连 合成方向5’ 3’

合成出的RNA与DNA形成杂交分子，约12bp,因 结 合不紧很易脱离。（图12-7） (三)终止 合成移到终止信号时，酶不滑动，聚合停止，转录完成。 [特点]p参与的终止：p与RNA产物中富含C的部 位 结合，并诱使RNA聚合酶构象改变停止滑动；p因子 的 解螺旋酶活性，利于RNA产物的释放。（图12-8） 其它终止方式：GC区形成发卡结构，聚U区使 配 对不稳定，RNA产物的释放。（图12-9 (四)真核生物转录特点

合成出的RNA与DNA形成杂交分子,约12bp，因 结 合不紧很易脱离。（图12-7） （三）终止 合成移到终止信号时,酶不滑动,聚合停止,转录完成。 [特点] 参与的终止：与RNA产物中富含C的部 位 结合,并诱使RNA聚合酶构象改变停止滑动; 因子 的 解螺旋酶活性,利于RNA产物的释放。（图12-8） 其它终止方式：GC区形成发卡结构，聚U区使 配 对不稳定, RNA产物的释放。（图12-9） （四）真核生物转录特点

形成转录起始复合物，需多种蛋白因子参与。 转录因子[[transcription factor]与反式作用因子 [[trans-acting factor小：（表12-2） 调节基因表达的蛋白为转录因子；它们与特异的 顺式作用元件相互作用，并激活另一基因的转录。 起始前复合物的形成[pre-initiation complex,PIC] TATATFIID TF II A TF II B RNAPOI II /TF II FTF II E PIC (图 12-10) 转录终止序列，在3’端之后有共同序列 AATAAA及 多个GT序列，mRNA在转录终止序列处被切断。 第二节真核生物转录后的加工 意义：转录生成的前体RNA,无生物学活性，需加

形成转录起始复合物，需多种蛋白因子参与。 转录因子[transcription factor]与反式作用因子 [trans-acting factor]:（表12-2） 调节基因表达的蛋白为转录因子；它们与特异的 顺式作用元件相互作用,并激活另一基因的转录。 起始前复合物的形成 [pre-initiation complex,PIC] TATATFⅡD TF Ⅱ A TF Ⅱ B RNAPol Ⅱ /TF Ⅱ F TF Ⅱ E PIC （图 12-10） 转录终止序列，在3’端之后有共同序列 AATAAA及 多个GT序列，mRNA在转录终止序列处被切断。 第二节 真核生物转录后的加工 意义：转录生成的前体RNA,无生物学活性,需加

末端添加核苷酸(terminal additing) 修饰(modification):在碱基和核糖上进行 化 学修饰。 RNA编辑(RNA editing) 、 mRNA前体的加工 (一)生成特点：[原核]： mRNA是多顺反子 (polycistronic],每分子RNA中含几种蛋白质信息， RNA寿命短，转录没完时翻译即开始。 例乳糖操纵子，含Z,Y,A三个基因，分别编码半乳 糖 苷酶、透过酶及乙酰基转移酶。 [真核]：单顺反子[monocistronic],一个mRNA仅 编

末端添加核苷酸（terminal additing） 修饰（modification）：在碱基和核糖上进行 化 学修饰。 RNA编辑（ RNA editing） 一、mRNA前体的加工 （一）生成特点：[原核] ： mRNA是多顺反子 (polycistronic],每分子RNA中含几种蛋白质信息， RNA寿命短，转录没完时翻译即开始。 例:乳糖操纵子，含Z,Y,A三个基因,分别编码半乳 糖 苷酶、透过酶及乙酰基转移酶。 [真核]：单顺反子[monocistronic],一个mRNA仅 编