文档介绍：第十七章 RNA的生物合成与加工
第一节 DNA转录生成RNA
一、定义
(一)转录单位
(二)启动子(promoter)
(三)终止子(terminator)
二、RNA聚合酶
(一)酶的特性:以4种NTP为底物,需模板和镁离子,合成方向也是5’-3’,但不需要引物。
(二)酶的分类:
1 . 噬菌体的RNA聚合酶结构简单,是单链蛋白,功能也简单。
2. 细菌则具有复杂的多亚基结构(450Kd),可识别并转录超过1000个转录单位。
3. 真核生物的酶有多种,根据a-鹅膏蕈碱(环状8肽,阻断RNA延伸)的抑制作用可分为三类:聚合酶A对它不敏感,分布于核仁,转录核糖体RNA;聚合酶B对低浓度敏感,存在于核质,转录信使RNA;聚合酶C位于核质,对高浓度敏感,转录小分子量RNA,如转运RNA、5SRNA等。各种RNA聚合酶都是由10-15种不同亚基组成的多亚基复合物。
4. 线粒体和叶绿体也有RNA聚合酶,结构简单,能合成所有种类RNA。
(三)酶的构成:大肠杆菌的全酶有5个亚基(α2ββ’ωσ),含2个锌。β催化形成磷酸二酯键,β’结合模板,σ亚基称为起始因子,可使RNA聚合酶稳定地结合到启动子上。ββ’ωσ称为核心酶。σ亚基在不同菌种间变动较大,而核心酶比较恒定。酶与不同启动子的结合能力不同,不同启动因子可识别不同的启动子。σ70识别启动子共有序列,σ32识别热休克基因,σ60在氮饥饿时起作用。σ通过随机移动起作用,不需解链。
(四)模板:以完整双链DNA为模板,其中仅一条链可转录。转录时局部解链,转录后DNA重新形成双螺旋结构,所以DNA是全保留的。
三、转录过程
分为起始、延长和终止三个阶段。起始包括对双链DNA特定部位的识别、局部(17bp)解链以及在最初两个核苷酸间形成磷酸二酯键。第一个核苷酸掺入的位置称为转录起点。
起始后起始因子离开,核心酶构象改变,沿模板移动,转录生成杂交双链(12bp),随后DNA互补链取代RNA链,恢复DNA双螺旋结构。延伸速度为50nt/s,酶移动17nm。错误几率为10-5。
聚合酶到达终点时,在终止辅助因子的帮助下停止反应,酶和RNA链脱落,转录结束。
四、启动子和转录因子
(一)定义:酶识别、结合、开始转录的一段DNA序列。强启动子2秒钟启动一次转录,弱启动子10分钟一次。
(二)原核生物:大肠杆菌在起点上游约-10碱基对处有保守序列TATAAT,称为pribnow box,有助于局部解链。在其上游还有TTGACA,称为-35序列,提供RNA聚合酶识别的信号。
(三)真核生物:复杂,差异较大。
1. 信使RNA的启动子通常有三个保守区,-25到-30有TATA框,是解链位置,并决定转录起点;-75位置有CAAT框,与RNA聚合酶的结合有关;更上游还有GC框,某些转录因子可结合。后两个称为上游因子,对转录起始频率有较大影响。
2. 小RNA的启动子在转录区内部,有一些辅助因子帮助RNA聚合酶识别。
五、终止子和终止因子
(一)定义
(二)所有原核生物的终止子在终点之前都有一个回文结构,可使酶减慢移动或暂停合成。大肠杆菌有两类终止子:
1. 简单终止子,回文区有一段富含GC对的序列,回文后有寡聚尿苷。
2. 依赖ρ的终止子,必须在有ρ因子时才能发挥作用,