导图社区 从DNA到RNA—转录
分子生物学第三章从DNA到RNA—转录思维导图，包括表达系统三种物质的基本功能、与RNA转录有关的概念、转录的基本过程、真核生物RNA转录的启动等内容。
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第14章DNA的生物合成读书笔记
从DNA到RNA—转录
表达系统三种物质的基本功能
DNA：贮存、传递 RNA：贮存、传递、酶 PRO：贮存、传递、酶
与RNA转录有关的概念
酶：转录是一种酶促的核苷酸聚合过程，所需的酶叫做依赖DNA的RNA聚合酶（DDPP）
编码链(有义链)：与mRNA序列相同的那条DNA链。
反义链(无意义链，负链）：在RNA的转录中，用作模板的DNA链。
转录的基本过程
模板识别：RNA聚合酶与启动子DNA作用并与之结合。在DNA上形成转录泡。
原核启动子四大要素
1.原核基因转录起始位点通常是嘌呤，其序列为CAT(A为起始位点 2.-10区是一个6碱基保守序列(常以-10为中心) 3.-35区是另一个6碱基保守序列(常以-35为中心) 4.当-10区和-35区中心位置相聚16-18bp时，该启动子的功能较强；相聚较近或较远时，起始转录的功能都相应减弱。
通过启动子：转录起始后直到9个核苷酸短链的形成。
启动子的结构与功能
启动子由两个部分组成
1上游部分一CAP-cAMP结合位点 (基因表达调控的正控制位点) CAP(catabolite gene Activator Protein) 降解物基因活化蛋白，环腺苷酸(cAMP) 的受体蛋白 2下游部分一RNApol的进入(结合)位点 -35--10 包括识别位点和结合位点(R B位点)
RNA聚合酶的进入位点
Sextama框
Pribonow框
起始位点：+1位点
起始过程 a.全酶与启动子结合的封闭型启动子复合物的形成 ( R位点被σ因子发现并结合) b.开放型启动子复合物的形成 RNApol的一 一个适合位点到达-10序列区域， 诱导富含A.T的Pribnow框的“熔解”， 形成12- 17bp的泡 状物，同时酶分子向一10序列转移并与之:牢固结合 开放型启动子 复合物使RNApol聚合酶定向 两种复合物均为二元复合物(全酶和DNA )C.在开放型的启动于复合物中。RNApol的位点和E位岛好核街酸前体间形成第一个碳酸嘴键(B亚集分三元复合物形成 +1位多为CAT模式，位于离开保守T 6~9个核苷酸处
转录延长：RNA聚合酶离开启动子，沿DNA链移动并产生新RNA链延长。
终止：不再形成磷酸二酯键，RNA-DNA分离，转录泡瓦解，DNA恢复双链。
终止过程:酶停止添加底物一一释放RNA链一一酶解离
终止子:在转录的过程中，提供转录终止信号的RNA序列
终止子的种类：(1)内在终止子(不依赖ρ因子的终止子)体外实验中，只有核心酶和终止子就足以使转录终止 (2)依赖p因子的终止子蛋白质辅助因子一一p因子存在时，核心酶终止转录
原核生物转录的终止
不依赖p因子的终止子终止转录
(1)新生RNA链发 夹结构形成->与RNApol发生作用阻止RNA链的释放造成高度延宕( 典型的有60秒左右)(2) RNApol暂停为终止提供了机会，6-8个连续的话串可能为RNApoI与模板的解离提供了信号RNA-DNA之间的rU-dA结合力较弱(3)真正的终 止点不固定，在U串中的任何一处(4) IR序列和U串同等重要IR中的G / C对含量的减少U串的缩短或缺失(5) DNA. 上与U串对应的为富含A /T的区域说明: AT富含区在转录的终止和起始中均起重要的作用
依赖p因子的终止子终止转录
(1)通读(read through) :在依赖p因子的转录终止过程中，RNApol 转录了IR序列之后，虽发生一定时间的延宕，但如果没有ρ因子存在，则RNApol会继续转录 (2) p因子：活性形式为六聚体促进转家终止的示性，NTRase (3) p因子对终 止子的作用 a、p因子与RNA结合(终止子上游的某一处，RNA的5′端)b、p因子沿RNA从5′→3′移动(NTP水解供能)(终止子处的较长时间的延宕给p因子追赶的机会)C、p因子与RNApol相互作用而造成转录的终止 (4)终止反应还需要 RNA与DNA的相互作用序列不同的终止子→→不同的终止程度→→基因表达调控的途径之一 (5)Prok.依赖ρ因子的终止子为基因表达调控提供了一种方式
真核生物的终止子及转录终止
1、RNApol II的终止子类似Prok.不依赖p因子终止子，终止可能靠RNApol II本身完成 2、RNApollII的终 止子类似原核生物(发夹结构U串)U串位于发夹结构的顶端且保守性很强(酵母- +人)●环和柄对转 录的终止同等重要
原核生物的RNA聚合酶
全酶和核心酶
用于转录的起始
依靠空间结构与DNA模板的结合
专一地与DNA序列（启动子）结合
五个功能位点
有义DNA链结合位点( β′亚基提供) DNA/RNA杂交 链结合位点(β亚基提供) 双链DNA解链位点(前端a亚基提供) 单链DNA重旋位点(后端a亚基提供) σ因子作用位点
核心酶
作用于转录的延伸过程
依靠静电引力与DNA模板结合
非专一性的结合
真核生物RNA转录的启动
三种RNA聚合酶
RNApol I最不敏感(动、植、昆) RNApol II最敏感 RNApol I不同种类的敏感性不同
位置和转录产物
真核生物的启动子
RNApol2
结构最复杂 位于转录起始点的上游，有多个短序列元件组成 通用型启动子(无组织特异性)
帽子位点(cap site) :转录起始位点 与prokk的 “CAT模式”相似
TATA框
EUK转录产物的后加工
帽子的种类
帽子0(Cap_0) 帽子1 帽子2(Cap-2)
帽子结构的生成
★甲基供体都为S一腺苷甲硫氨酸(SAM) ★RNA 鸟苷酸转移酶---戴帽酶(capping enzyme)
帽子结构的功能
(1)对翻译起识别作----为核糖体识别RNA提供信号，建议替换的Cap- 0 的全部都是识别的重要信号DotumCap- 1,2 的甲基化能增进识别(2)增加mRNA 的稳定性，使5′端免遭外切核酸酶的攻击Centatur(3)与某 些RNA病毒的正链合成有关(Cap- 1、Cap- -2 )Century除帽子结构外的Euk.mRNA内部甲基化- - -m6A形式
mRNA的转录后修饰. .----多聚(A)尾巴
1、 3端---约长200bp (大多数Euk.的mRNA)(poly(A)+ poly(A) )最近研究发现，原核生物的RNA转录后也有3′添加poly(A)的现象E.coli的poly(A)+聚合酶早在1962年就已发现2、poly(A) 的生成a、RNA末端腺苷酸转移酶(poly(A) 聚合酶)催化前体一一ATPb、添加位点内切酶(360KDa)切除一段序列- >由poly(A)聚合酶催化添加poly(A)内切酶的识别位点(有其它因子参与)切点上游13- 20bp处的AAUAAA切点下游的GUGUGUG (单细胞Euk.除外)
poly(A) 的功能
(1)可能与核质转运有关) (2)与mRNA的寿 命有关 (3)与翻译有关缺失可抑制体外翻译的起始b、胚胎发育中，poly(A) 对其mRNA的翻译有影响(非poly(A) 化的为储藏形式)对含poly(A)的mRNApoly(A)可减弱其翻译(4) poly(A) 在分子生物学实验中有很大应用价值a、也可将oligo (dT)与载体相连，从总体RNA中分离纯化mRNAb、用寡聚dT (oligo (dT)为引物，反转录合成cDNA
Euk.转录产物中内元的去除
概念
割裂基因 :指编码某一RNA的基因中有些序列并不出现在成熟的RNA序列中，成熟RNA的序列在基因中被其他的序列隔开 内元:原初转录物中通过RNA拼接反应而被去除的RNA序列或基因中与这些RNA序列相应的DNA序列
内元的分类
中部核心结构 :在有些内元中，含有4个重复的保守序列，长度为10- 20bp，4个保守序列构成一种二级结构，在拼接中起重要作用
I类内元(groupI):含有中部核心结构的细胞器基因核基因 II类内元(group II) :不含有中部核心结构细胞器线粒体基因内核基因 III类内元(group I :具有GU-AG特征的边界序列核基因mRNA前体 tRNA基因的内元均位于tRNA的反密码环上
第I类内元的拼接特点:拼接属于自我拼接形成明显的二级结构
(2)有由保守序列形成的二级结构a、 保守序列为5′一P-Q-R-S一3’距拼接点很远，各10~12bpP与Q互补、R与S互补而形成中部核心结构b、二级结构中还包括内元与外元的某一-序列互补所形成的二级结构
拼接方式
方式一:由拼接装置完成(核mRNA内元)可供识别的特异序列拼接装置由多种蛋白质和核蛋白组成方式二:自我拼接(两类内元I、II )形成特定的二级结构RNA具有催化拼接的能力方式三:需要蛋白质酶参与的拼接(酵母tRNA)前两种拼接都属于转酯反应
拼接机制(以四膜虫的大rRNA前体的拼接为例)
(1)两种rRNA转 录在一条35S的产物中 ，26SrRNA有内元(2)35SRNA体外有自我拼接的能力反应需要:一价和二价离子鸟苷酸辅助因子(GTP GDP GMP和鸟嘌呤核苷)不 需能量的供给3)拼接反应后，G与内元(414base) 5端以磷酸二酯键相连(放射性标记试验)
不连续转录和反式拼接
顺式拼接:通过拼接将一 个RNA分子的内元拼接掉， 使外元连接在一起(cis-splicing)
反式拼接:发生在两个RNA分子 之间的拼接(trans-spling)
反式拼接前导序列与特异基因编码的mRNA序列部分形成成熟的mRNA的拼接方式属反式拼接
前导序列：由位于基因组其它区域的连续重复序列转录而来200 copies左右每个重复单位的3'端还有100base的一段序列(内元)因此一种完整mRNA的前导序列及特异基因编码的mRNA序列部分的转录是不连续的
根据对a -鹅膏蕈碱的敏感性不同而分类
