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第四讲 RNA 的生物合成 RNA 代谢一、 RNA 合成的特征二、原核生物 RNA 合成三、真核生物 RNA 的合成四、原核与真核生物 mRNA 的比较目录五、内含子的剪接、编辑、再编码及化学修饰 RNA 代谢除了某些 RNA 病毒之外,所有 RNA 分子都来自于 DNA 。基因组 DNA 通过一个被称为转录的过程把贮存在双链 DNA 分子中的遗传信息转换到与模板 DNA 链相互补的 RNA 单链上。 mRNA ,编码了一个或多个蛋白质序列。 tRNA ,把 mRNA 上的遗传信息变为多肽中的氨基酸信息; rRNA ,是合成蛋白质的工厂核糖体中的主要成份。一、 RNA 合成的特征 1、 RNA 的前体是四种核糖核苷三磷酸( rNTP ): ATP 、 GTP 、 CTP 和 UTP 。 2、 RNA 链的生长方向也是从 5′? 3 ′,核苷三磷酸加到新生链的 3 ′端,同时除去一分子焦磷酸而生成磷酸二酯键。 3、转录必需以一条 DNA 链作为模板,按照碱基互补原则进行转录,因此 DNA 中的 A、G、C、T将被分别转录为 U、 C、G、A。有义链(或编码链) :与 mRNA 序列相同的那条 DNA 链。反义链(或模板链) :指根据碱基互补配对原则指导 RNA 合成的 DNA 链。 4、 RNA 聚合酶与 DNA 聚合酶不同, RNA 聚合酶能起始一条新链的合成,起始的核苷酸一般是嘌呤核苷三磷酸。 5、转录有一定的起始、终止位点。转录起始点及有关位置表示方法: 转录起始点是指 mRNA 开始转录的第一个碱基,此点通常用+1 表示,由此与转录方向相一致的下游序列的碱基位置用正值表示;与转录方向相反的上游序列的碱基位置用负值表示。-30 -20 -10 +1 +10 +20 +30 +40 上游下游 1. RNApol 的结构表 4-1 RNApol 的结构亚基亚基数 WM ( KD )功能编码基因全酶α 2 40 P 识别、核心酶装配 rpoA 465KD 。β 1 155 rpoB β' 1 160 rpoC 催化中心σ 32-90 启动子特异选择 rpoD 核心酶全酶二、原核生物 RNA 合成(一) 原核生物 RNA 聚合酶( RNA polymerase) σ因子不仅增加聚合酶对启动子的亲和力,还降低了它对非专一位点的亲和力。 1. 定义启动子是一段位于结构基因 5′端上游区的 DNA 序列,能活化RNA 聚合酶,使之与模板 DNA 准确地结合并具有转录起始的特异性。启动子的位置,可在+1 上游,也可在+1 下游(个别)。(二)启动子( promoter) 2. Promoter 的结构可被 RNA 全酶保护的区域 -50 ~ +20 。同源性序列: - 10 区、-35 区有同源性;强启动子更保守。 Pribnow box -10 区, 100 个测定启动子中 T 46 T 41 T 40 T 43 G 43 N T 80 A 95 T 45 A 60 A 50 T 96 G 37富含 A/T 。此序列突变,导致启动受阻或活力下降。 - 35 区, σ识别区 T 82 T 84 G 78 A 65 C 54 A 54 TTGACA 16 – 19 bp TATAAT 5 – 9bp +1 -35 -10 图4 – 6一个典型的启动子含有三个部分,由在-35 、-10 和起始原点的共有序列组成。在原核生物中,- 35区与- 10区之间的距离大约是 16-19bp 。下降突变:如果把 Pribnow 区从TATAAT 变成 AATAAT 就会大大降低其结构基因的转录水平。上升突变:即增加区共同序列的同一性。如:乳糖操纵子的启动子中,将其 Pribnow 区从 TATGTT 变成 TATATT ,就会提高启动子的效率。