第十一章转录ppt课件.ppt
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1、第十一章,RNA的生物合成(转录) RNA Biosynthesis (Transcription),本节内容,第3节 转录后加工,第1节 转录模板和RNA聚合酶,第2节 转录过程,中心法则,蛋白质,RNA,DNA,DNA,DNA,生物体以DNA为模板合成RNA的过程 。,转录,RNA,DNA,编码链,模板链,转录(transcription)*,复制与转录的异同,一、相同点,二、不同点,一、复制与转录的相同点,(二)合成方向都是5-3,(三)都形成3, 5-磷酸二酯键,(一)服从碱基配对规则,核酸基本组成单位核苷酸,C,G,A,H2O,H2O,二、复制与转录的不同点,复制,转录,酶,原料,模
2、板,DNA双链,DNA单链,dNTP,NTP,DNA聚合酶,RNA聚合酶,校读,有,无,复制,转录,引物,产物,配对,A=T,G,C,A=U,T=A,G,C,子代双 链DNA,mRNA,需要,不需要,tRNA,rRNA,第一节 转录模板和酶 Templates and Enzymes,一、转录模板,二、RNA聚合酶,三、酶与模板的辨认结合,一、转录模板,模板链,编码链,结构基因,RNA,*结构基因(structural gene): DNA分子上能转录出RNA的区段。 *模板链(template strand) ,编码链(coding strand): DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成
3、RNA的一股单链;相对的另一股单链是编码链 *不对称转录,5 3,3 5,模板链,编码链,编码链,模板链,结构基因,*不对称转录 对一个特定的基因,只选择双链中的一条链进行转录;对全部基因来说,两条链都可以作为模板,模板链并非总是在同一单链上。,二、RNA聚合酶,以NTP为底物,催化RNA合成的一类酶,全称:依赖DNA的RNA聚合酶,DNA-dependent RNA polymerase,英文缩写:DDRP或RNA-pol,合成方向:5 -3,合成时不需要RNA引物,无3 -5核酸外切酶活性,1. 原核生物的RNA聚合酶,由4个亚基组成的 五聚体 (2 ) 有无?,共1种,合成全部原核细胞中
4、的RNA,大肠杆菌RNA聚合酶组分,2 称为核心酶,2 称为全酶,核心酶可以进行转录,但没有正确的起始点,因此在原核细胞中的转录起始是需要全酶的 ,而延长时仅需核心酶。,大肠杆菌的多种因子,主要功能,54,32,28,鞭毛基因,热休克基因,氮饥饿状态,正常状态,最常见启动子,70,名称,噬菌体合成 因子?,2. 真核生物的RNA聚合酶,共3种(RNA-Pol、) 分别合成rRNA、mRNA和tRNA,动画 RNA-Pol II,RNA聚合酶、都由多个 亚基组成。有些亚基是三种酶所共有。 mRNA是各种RNA中寿命最短、 最不稳定的,需经常重新合成。因此RNA聚合酶是三种酶中最活跃的。,RNA
5、聚合酶,转录 产物,45SrRNA,hnRNA,tRNA,5SRNA,snRNA,5.8SrRNA,18SrRNA,28SrRNA,mRNA,加工,真核生物的RNA聚合酶,Clinical Correlation11.1,利福平 抑制原核生物的RNA聚合酶( ),而不抑制哺乳动物RNA聚合酶,主要应用于肺结核和其他结核病治疗。 鹅膏蕈碱(-Amanitin) 来自毒蘑菇Amanita phalloides的八肽,抑制真核生物的RNA聚合酶,尤其是聚合酶II,从而阻断RNA合成。误服早期显示较温和的胃肠不适反应,48小时后可因严重肝衰竭致死。,鬼笔鹅膏,三、酶与模板的辨认结合,模板链,结构基因,
6、启动子,转录起始点,核心酶,3,操纵子/启动子,原核生物一个转录区段可视为一个转录单位,称为操纵子(operon),包括若干个结构基因及其上游的调控序列。 RNA聚合酶结合模板DNA的部位称为启动子(promoter)。是调控转录的关键部位。,原核生物的启动子,启动子,转录起始点,0,10,20,10,30,40,10区:TATAAT 为RNA-pol结合位点,35区:TTGACA 为RNA-pol辨认位点,回 顾,基本概念:转录、不对称转录、模板链和编码链 大肠杆菌RNA聚合酶亚基组成 真核生物三种RNA聚合酶的功能/转录产物 复制与转录的区别 原核生物启动子的特点,RNA-Pol与模板的识
7、别,第2节 转录过程 The Process of Transcription,一、原核生物转录过程,二、真核生物转录过程,(二)延长,(三)终止,(一)起始,一、原核生物RNA合成过程,(一)起始,-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 +5 +10 +15 +20 +25,启动子保守序列,开始转录,转录起始点,2. DNA双链局部解开,1. RNA聚合酶全酶(2)与模板结合,3. 在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应,形成转录起始复合物,RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3,转录起始复合物:,5-pppG -OH + NTP 5-ppp
8、GpN - OH 3 + ppi,转录起始过程,(二)延长,核心酶,rRNA、mRNA、tRNA,3,5,3,5,转录空泡(transcription bubble):在转录延长过程中,由局部打开的DNA双链、RNA聚合酶核心酶及新生成的RNA三者结合在一起的复合体,为空泡状结构,又称转录复合物。,RNA-pol (核心酶) DNA RNA,原核生物转录的起始与延长 Rna transcription-Prokaryote.flv,5,3,DNA,原核生物转录过程中的羽毛状现象,核糖体,RNA,RNA聚合酶,电镜下原核生物转录过程中的羽毛状现象,转录未完成,翻译已开始进行,(三)终止,1. 依
9、赖因子,2. 非依赖因子,核心酶,1. 依赖因子终止,1. 依赖 Rho因子的转录终止,富含C,RNA,+ATP,DNA,依赖Rho终止转录的RNA产物3末端含有丰富的C(红色标出部分),或者有规律地出现C碱基。 Rho可以结合此区段发挥ATP酶和解螺旋酶的作用。,原核细胞转录终止因子,同六聚体蛋白。(1) 具有结合RNA的能力:对polyC的结合力最强。(2) 还有ATP酶和解螺旋酶的活性。当转录产物的3末端含有丰富的C时,就会与结合,二者都发生构象变化,从而使RNA聚合酶停顿。解螺旋酶活性使DNA-RNA杂化链分开释放RNA产物,转录终止。,2. 非依赖因子终止,核心酶,RNA,发夹结构,
10、靠近终止处,RNA产物形成特殊的茎环/发夹结构来终止转录。,茎环结构使转录终止的机理,使RNA聚合酶变构,转录停顿; 使转录复合物趋于解离,RNA产物释放。,1) RNA茎环结构的形成,可改变RNA-pol的构象及其与DNA模板的结合方式,使酶不再向下游移动,出现转录停顿。 2)RNA形成局部双链(茎环),DNA分子回复双螺旋,导致原DNA-RNA杂化双链不稳定,转录复合物趋于解体。 3)末端连续的寡聚U促进RNA链从模板脱落(所有的碱基配对中rU/dA最不稳定)。,转录过程动画 RNA synthesis.mov,(二)延长,(三)终止,(一)起始,二、真核生物RNA合成过程,真核生物DNA
11、分子高度折叠凝缩 DNA高度凝缩形成染色体.MOV,为进行转录,遗传物质需要从其更加紧密的包装状态变为相对松散的开放状态- 染色体上形成扩展或涨泡,(一)起始,转录起始点,增强子,OCT-1,GC,CAAT,TATA,顺式作用元件,反式作用因子 或转录因子,真核生物RNA聚合酶,OCT-1:ATTTGCAT八聚体,典型的RNA-pol 转录的基因,OCT-1:ATTTGCAT八聚体,1. 转录起始前的上游区段,2. 转录因子,能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质,现已发现数百种,统称为反式作用因子(trans-acting factors)。 反式作用因子中,直接或间接结合RNA聚
12、合酶的,则称为转录因子(transcriptional factors, TF)。,3. 转录起始前复合物 (pre-initiation complex, PIC),A,B,由RNA-Pol 催化转录的PIC,H,E,TFF,首先,TFD的TBP亚基在另一亚基TAF辅助下, 由TFA和B促进及配合,结合在DNA分子的TATA上,最后TFH进入,PIC组装完成,TFH使CTD磷酸化。,TFB作为桥梁并提供表面,促进已与TFF结合的RNApol进入启动子的核心区TATA。 接着TFE进入,靠ATPase活性协同RNApol解开DNA双链局部。,2个亚基组成: 大亚基有解螺旋酶活性 小亚基与原核生
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